小信号建模

摘要： 随着LED照明领域的不断拓展和人们对健康光源的迫切需要,LED光源的频闪问题备受关注。流经LED光源的纹波电流不但会引起频闪,还会对光度、比色性能和光效等造成不良影响。无电解电容LED驱动电源纹波补偿控制能有效兼顾长寿命和低纹波等性能指标的优化设计,从而为人们提供高效节能且更加健康的LED光源。通过归纳分析无电解电容AC-DC LED驱动电源的关键技术和纹波补偿控制策略,对大功率无电解化LED驱动电源合理化指标要求、拓扑结构、小信号模型、自适应数字电流预测控制、自适应纹波补偿控制和高频能量同步传输控制等进行了展望,并针对工程应用提出了相应的实现思路,以期助推绿色健康LED驱动电源的研究。

摘要： 针对屏栅电源的传统PID双闭环控制精度低及鲁棒性弱的问题,提出了电流内环采用PID控制器、电压外环采用MPC控制器的双闭环控制方法。该方法首先分析了新型双全桥拓扑的结构及工作模式,其次根据拓扑建立小信号模型并设计电流内环控制器参数,将内环作为被控对象建立预测模型并完成MPC控制器设计。为验证MPC双闭环控制方法的合理性,最后在Matlab中搭建MPC双闭环控制和PID双闭环控制进行对比。仿真实验表明,与PID双闭环控制相比,MPC双闭环控制能有效克服因负载扰动对输出的影响,提高系统的动态性能和抗干扰能力。

摘要： 现代船舶电动吊机广泛采用双侧脉宽调制交直交调速系统,但因其直流母线使用大容量电解电容使得系统不宜集成化且维修困难。该文在对系统小信号建模的基础上,提出一种采用小容量电容的控制策略。首先分析直流母线采用小电容时系统失稳原因,而后设计直流母线电压前馈补偿、d轴电流前馈补偿环节提高系统稳定性和带载能力,并结合二者优点得到小电容双PWM调速系统控制策略。以永磁同步电机作为负载的仿真和实验表明,该策略能保证系统稳定运行,可抑制转矩突变及脉动时的直流母线电压波动,对电网谐波注入较少且参数设计方法具有普适性。

摘要： 三相双有源桥(dual active bridge,DAB)直流变换器作为两个不同电压等级的直流电气系统的连接桥梁,能够实现能量的双向流动。对于闭环控制系统,DAB直流变换器控制器参数的选取影响着系统运行的稳定性。针对此问题,本文基于动态相量法对使用单移相控制策略的三相DAB直流变换器进行建模,并考虑了闭环控制器,得到状态空间模型。基于此推导系统小信号模型,根据小信号模型进行稳定性分析,最后进行仿真验证。研究表明,本文所提模型能够分析使用单移相控制策略的三相DAB直流变换器闭环系统的小信号稳定性。

摘要： 随着现代商业卫星的发展,低成本、重量轻、多功能、高集成的微纳合成孔径雷达(SAR)卫星迎来加速发展的阶段。由于SAR载荷工作时间短、峰值功率大的特点,需专门为SAR载荷配置一组高压载荷蓄电池,在相同电流下,可输出更大功率。针对高压载荷蓄电池恒流恒压充电的需求,提出采用推挽变换器的隔离升压充电器方案,搭建了推挽变换器的小信号模型,采用峰值电流控制的双环控制策略实现恒流恒压充电控制,最后在充电器样机上进行了实验验证。实验结果验证了分析的正确性与设计的有效性,可以满足SAR载荷蓄电池充电的要求。

摘要： Buck型DC-DC变换器采用开关电感单元后能拓宽电压变换范围且减小器件电流应力,但该文经推导发现,因电感的串并联切换会使等效电流分别为单电感电流的一倍和两倍,导致与负载电流的关系不确定,并使变换器变为非最小相位系统。该文以开关电感Buck变换器(SLBC)为例,在分析工作原理的基础上,指出该变换器在连续导通模式(CCM)下开关电感单元电流与负载电流间存在六种与电感和占空比密切相关的匹配关系,同时存在负调现象。在断续导通模式(DCM)下开关电感单元电流与负载电流间仅存在一种对应关系,且不存在负调现象。该文分别在CCM和DCM下使用状态空间平均法和全阶模型面积法建立SLBC的小信号模型,表明该变换器存在右半平面零点(RHPZ),系统特性类似于升压型DC-DC变换器。依据六种电流关系和RHPZ相对位置,给出电感、电容值的最佳选择区域,综合满足稳态纹波和动态响应需求。最后通过实验验证了该文理论分析的正确性。

摘要： 针对应用于航天器光伏调节变换系统的Superbuck变换器,通过状态空间平均法建立了其小信号模型。基于MPPT模式提出了太阳电池阵列电压控制的双闭环控制策略,并在LTspice仿真软件中得到传递函数的波特图。最后,搭建了光伏MPPT调节器的实验平台。结果表明,所提出的控制策略能够使系统保持良好的稳态和动态性能,提高了太阳电池阵列的能源利用率,具有较强的有效性和实用性。

摘要： 针对霍尔电推进(HEP)系统功率处理单元(PPU)阳极电源输入电压范围易受电推进发动机、太阳能电池阵等设备的影响而波动范围较大的问题,设计了一款高性能阳极电源,采用了两级式功率拓扑架构,前级为反向耦合两相交错并联Boost变换器,后级为定频LLC谐振变换器。研究该拓扑架构的工作原理并进行小信号建模,仿真和原理样机证明了设计的阳极电源满足宽输入电压范围特性,且具备良好的抗扰动能力及较高的效率。

摘要： 大规模新能源接入电网增加了弱阻尼振荡模式被激发的风险。首先,考虑同步发电机和光伏的动态特性,建立了详细的小信号模型,分析了光伏对低频振荡模式的影响,提出了含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼控制架构,实现光伏-同步机协调阻尼控制;然后,以特征值分析结果为依据,提出了广域阻尼控制参数的优化模型,并对控制参数进行优化整定;最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建了含光伏电站的四机两区域系统电磁暂态仿真模型,验证了所提广域阻尼控制方法的有效性。

摘要： 针对直升机时间域瞬变电磁(helicopter transient electromagnetic,HTEM)发射系统对电流响应快速跟踪的技术需求,提出一种基于Boost拓扑电路的峰值电流数字预测控制算法.通过采样当前开关周期的输入电压、输出电压和电感电流,预测下一个开关周期结束时刻的电感电流,进而推导出占空比,使电感电流在一个开关响应周期实现对参考值的跟踪,提高电流的瞬态响应速度,并通过伯德图对闭环系统的稳定性和快速性进行分析.控制算法不仅简单,而且易于在数字信号处理器(digital signal processors,DSP)上实现.最后,通过软件仿真和实验对提出的控制算法进行了验证.

摘要： 全面认识和客观评价磁集成技术对开关变换器稳态和动态性能的影响,需要建立磁集成开关变换器的小信号模型.论文以集成磁件分析方法为基础,结合状态空间平均法,分别提出三种磁集成开关变换器小信号建模方法,为这类变换器的动态特性研究和控制设计建立理论基础.以磁集成有源箝位正激变换器为研究对象,分别对这三种建模方法做详细阐述.

摘要： 为了全面地认识和客观评价磁集成技术对开关变换器稳态和动态性能的影响,需要建立磁集成开关变换器的小信号模型.论文以集成磁件分析方法为基础,结合状态空间平均法,分别提出三种磁集成开关变换器小信号建模方法,为这类变换器的动态特性研究和控制设计建立理论基础.以磁集成有源箝位正激变换器为研究对象,分别对这三种建模方法做详细阐述.

摘要： 电感和变压器的集成可以有效地减小正激变换器电感电流纹波,提高输出品质。为了对该变换器进行系统研究，论文提出小信号建模分析的一般方法,着重研究控制-输出传递函数的影响参数。由于变压器和输出电感绕组耦合,在控制-输出传递函数中额外引入动态极点和动态零点,并且传递函数以输出零纹波为临界条件出现右半平面零点。最后,建立磁集成有源箝位正激变换器的平均电路仿真模型,验证了理论推导和分析。

摘要： 本文以储能光伏系统交错并联磁集成Buck-Boost变换器的Buck工作模式为研究对象,首先对多相磁集成双向DC-DC变换器进行耦合电感研究设计,分析变换器Buck工作模态,采用小信号建模方式推演出状态变量到控制变量的传递函数,根据两相交错并联磁集成Buck变换器的开环特性,设计出相应的补偿网络,提出基于平均电流控制策略对系统加以优化,最后对系统进行仿真和实验,结果表明,基于电流平均控制策略与传统控制方式相比,提高了系统的稳态性能和动态特性,同时采用的磁集成耦合电感设计降低输出电流纹波,改善了系统稳态特性.

摘要： 本文推导了GaN HEMT小信号等效电路模型中本征参数对测量S参数的灵敏度表达式.并对栅宽为2×100μm、栅长为0.25-μm的GaN高电子迁移率晶体管进行了小信号建模和灵敏度分析.同时,利用ADS仿真工具对模型进行了仿真验证,模拟结果表明,在500MHz～40GHz频率范围内和在片S参数测试结果吻合很好.

摘要： 为了深入分析器件的关键结构和工艺参数对毫米波器件频率特性的影响,本文首先制作了90nm栅长的不同栅宽AlGaN/GaN HEMT器件,其fT、fmax最高分别可达84.8GHz和128.2GHz.然后基于器件直流特性和S参数的测试结果,建立了20元件的小信号等效电路模型并提取了相关的寄生和本征参数.再结合器件理论物理模型和软件仿真计算结果进行了全面的对比分析.研究表明:台面刻蚀工艺会导致该类器件中存在由台面边缘效应而产生的台面边缘电容,经参数提取获得该台面边缘电容值为3.47fF/μm2,该结果与理论模型计算以及已报道的实验数据基本一致.该研究结论为进一步提高GaN毫米波器件的频率特性提供了有效的解决思路.

摘要： 提出了一种基于最小二乘系统辨识的开关变换器建模方法。首先，通过PSPICE仿真实验得到变换器的暂态分析输出数据，通过对变换器原理分析，并进行数据变换，得到系统输入输出数据。然后，利用最小二乘系统辨识方法得到变换器的控制——输出传递函数。最后通过对比验证了此方法的可行性。

摘要： SEPIC 变换器是一种既能升压又能降压的DC-DC 变换器,广泛应用于电池设备中。SEPIC 变换器有连续传导模式和不连续传导模式这两种工作模式。本文介绍了用状态空间平均法对工作在连续传导模式下的 SEPIC 变换器的建模,并进一步对连续工作模式进行小信号建模,可以通过传递函数设计反馈控制回路。用 matlab/simulink 进行仿真,其结果可以验证所建模型的准确性。

摘要： 随着高渗透率光伏发电系统接入大电网,多逆变器并网系统的交互谐振问题影响了系统稳定可靠运行.本文根据电路理论,建立了LCL滤波的直接电流控制型多并网逆变器并联系统的小信号等效模型,在此基础上分析了该系统的交互谐振特性.分析结果表明:与单逆变器相比,多并网逆变器系统存在耦合的额外谐振尖峰;与LCL无源网络并联系统相比,该闭环系统具有更复杂的谐振特性;入网总电流的谐振特性不同于每台逆变器的输出电流.最后仿真结果验证了理论分析的有效性.

摘要： 随着高渗透率光伏发电系统接入大电网,多逆变器并网系统的交互谐振问题影响了系统稳定可靠运行.本文根据电路理论,建立了LCL滤波的直接电流控制型多并网逆变器并联系统的小信号等效模型,在此基础上分析了该系统的交互谐振特性.分析结果表明:与单逆变器相比,多并网逆变器系统存在耦合的额外谐振尖峰;与LCL无源网络并联系统相比,该闭环系统具有更复杂的谐振特性;入网总电流的谐振特性不同于每台逆变器的输出电流.最后仿真结果验证了理论分析的有效性.

摘要： 本发明公开一种基于傅里叶分解的MMC小信号阻抗建模方法，包括以下步骤：步骤1：建立MMC时域状态空间模型；步骤2：通过傅里叶分解将MMC时域状态空间模型转换至频域，得到MMC频域定常模型；步骤3：在MMC频域定常模型上对MMC的稳态工作点进行求解；步骤4：在稳态工作点对MMC进行微扰线性化，得到MMC的小信号模型；步骤5：向MMC注入频率为ωp的电压扰动Δup，通过建立的小信号模型计算在ωp频率下对应的电流响应Δip；步骤6：将扰动电压和对应的扰动电流相除，得到MMC在该扰动频率下的阻抗；步骤7：改变扰动频率的大小，重复步骤5和步骤6，得到MMC在一定范围内的阻抗曲线。本发明解决了现有模型不能够考虑MMC内部谐波耦合的问题，使建立的模型更为精确。

摘要： 本发明公开了一种考虑锁相环的单相并网逆变器小信号阻抗建模方法，利用谐波线性化构建了含单相锁相环的并网逆变器小信号阻抗模型，解决了单相并网逆变器宽频带阻抗精确建模难题。基于该模型，可分析电网阻抗和锁相环带宽对系统稳定性的影响。当电网阻抗较小时，锁相环对系统稳定性的影响可以忽略不计；而当电网表现为弱电网时，随着锁相环带宽的增大，系统的相角裕度将会逐渐下降，甚至变为不稳定状态。本发明为单相并网逆变器接入电网的小扰动稳定性分析提供了模型和方法，有利于单相逆变器并网系统的推广和应用。

摘要： 本发明为一种大规模风电机群等值小信号模型建模方法，该方法首先按集电线路来对大规模风电场进行划分，详细测量第A条集电线路的风速、接入线路阻抗数据，并对其进行聚类分组，依据各条集电线路的风速历史数据来建立相关性模型，并依据集电线路之间的相关性系数及第A条线路的实际数据、及聚类情况，来得到各条集电线路的等效聚类情况，再整合得到大规模山地型风电机群的分组，再依据风机所处运行区域的不同构建风速、阻抗的不同进行区别等值，并根据分组不同构建不同分组下的等值小信号模型，最后再整合为整体的等值小信号模型。该方法分析结果更加精准且全面，从而可更好的保证电网的安全稳定运行。

摘要： 本发明公开了一种GaN HEMT晶体管的小信号模型的建模方法，在构建小信号模型的过程中，对混合提取方法做进一步的改进，仅优化Cpg、Cgsi、Cpgd、Cgdi、Cpd、Cdsi这6个寄生电容值，优化过程简单省时，大大减少了多参数优化导致的误差累积问题；并根据器件的物理特性做出合理的假设，使得到的小信号模型参数值具有正确的物理意义，能够准确反映器件的工作状态；优点是参数提取过程简单省时，参数提取结果可靠性较高，能够用于不同结构的器件，可移植性和通用性较高。

摘要： 本发明公开了一种适用于电网换相换流器高压直流输电(LCC‑HVDC)系统的小信号模型模块化建模方法及装置，该方法包括如下步骤：对整流站换流器、整流站控制器、逆变站换流器、逆变站控制器、直流网络、交流侧主回路及滤波器各个模块分别处理，得到LCC‑HVDC原始非线性周期时变的模块化数学模型；对所述模块化数学模型进行轨迹线性化得到LCC‑HVDC系统线性周期时变小信号模型；对LCC‑HVDC系统线性周期时变小信号模型运用傅里叶级数及谐波平衡原理，得到LCC‑HVDC系统模块化谐波状态空间小信号模型。本发明可有效解决现有建模技术可移植性低，复杂性高、扩展难的问题，可较好地反映系统的动态稳定特征。

摘要： 本发明涉及一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法和系统，包括：基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数；基于所述阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群；基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数，得到多逆变器系统的同调等值模型，用于对新能源场站的多逆变器系统进行仿真分析。本发明提出了一种实用化的逆变器同调判据，实现了多台逆变器并网系统的等值降阶，在保证仿真精度的前提下，极大简化了多逆变器并网系统模型并提高了仿真的速度，可以广泛应用于电力电子技术领域。

摘要： 本发明涉及一种基于小信号建模的多端柔性直流系统下垂系数优化方法，包括下列步骤：步骤1：确定系统结构；步骤2：对送端换流站进行建模；步骤3：对受端换流站进行建模；步骤4：对直流网络进行建模；步骤5：小信号模型运算，得到全系统模型的状态矩阵A，计算特征值λ；步骤6：小信号参数分析；步骤7：参数的优化选取。

摘要： 本发明公开了一种晶体管小信号建模方法及装置，该方法包括：制备晶体管对应的两个测试结构，两个测试结构分别为第一开路去嵌结构、第二开路去嵌结构；将第一开路去嵌结构和第二开路去嵌结构的S参数转化为Y参数，计算得到晶体管的第一寄生参数；对晶体管进行栅极正向偏置下的开态测试，计算得到模型第二寄生参数；其次对晶体管正常偏置下的S参数进行测试，并根据第一寄生参数、第二寄生参数，计算得到晶体管的本征参数；根据所述第一寄生参数、所述第二寄生参数及所述本征参数建立所述晶体管的小信号模型。本发明实施例能够有效提取晶体管栅极和漏极全部寄生电容，从而能够有效提高建模的精确度，有利于指导器件设计及性能提升。

摘要： 本发明公开了一种CLLLC谐振电路小信号建模方法，对电路进行模态分析，结合电路原理建立拓扑的非线性状态方程，利用扩展描述函数法将其中的非线性量转换为耦合的线性量，能得到反应电路特性的状态空间方程。对其中变量的精确的近似简化和等效，可以得到较为准确的稳态值。利用推导出的大信号等效模型和S域小信号模型，对PFM调制下的CLLLC系统的影响进行研究，揭示了电路参数以及输入的控制量对系统作用的本质。从而为PFM调制方式下的CLLLC电路的控制和稳定性分析等相关研究工作提供了新的思路。

摘要： 本发明涉及电力传输技术领域，公开了一种LCC‑HVDC系统小信号建模及装置。本发明从换流器的换相过程出发，运用节点电压法推导换流器交流电压、直流电流、延迟触发角与交流电流、直流电压、换相重叠角之间的传递函数，并根据换流器的信号框图推导换流器在某一稳定运行点处的小信号交流导纳模型。本发明解决了如何实现考虑换流阀阻尼电路的LCC‑HVDC系统小信号建模的技术问题，构建的小信号导纳模型具有较高的精度。