自适应功率-时间耦合同步技术在单相交流-直流-交流电压调节器中用于抑制直流母线纹波

《IEEE Open Journal of Power Electronics》：Adaptive Power–Time Coupled Synchronization for DC-Bus Ripple Suppression in Single-Phase AC-DC–AC Voltage Regulators

　　

摘要：

在宽输入电压条件下，单相AC-DC-AC电压调节器固有的二阶功率振荡会导致直流母线电压出现显著波动，尤其是在负载突然变化时。传统的基于锁相环（PLL）的同步方法仅关注相位跟踪，而没有考虑同步时序对直流母线波动的直接影响。本文揭示了电网电压与逆变器输出电压零交叉点之间的时序不匹配是决定直流母线波动幅度的关键因素，阐明了功率与时序耦合的内在机制，并建立了二阶功率不匹配、时序偏差与母线波动之间的分析关系。在此基础上，提出了一种功率与时序耦合的自适应同步方法，该方法将同步时序作为可控变量，提取直流母线的二阶电压波动，并引入了一个慢速自适应补偿回路。在不对PLL内部结构进行修改的情况下，可以调整零交叉点的时序偏差。通过单相AC-DC-AC电压调节器的实验原型验证，所提出的方法能够在宽输入电压和动态负载切换条件下有效抑制直流母线电压波动。与传统PLL同步方法和固定时序补偿方法相比，该方法具有更好的稳态和瞬态性能，并能保持稳定的输出电压，证明了其工程实用性。