基于潜在电路现象的电力电子变换器功能拓展与控制

The presentation of any kind of new power electronic converter will promote the development of power electronic technology. So developing the function of the power electronic converter and making it fully used is a new exploration. This project intends to discover the untapped and new operational modal of power electronic converter according to the sneak circuit phenomenon, in order to form a new electric energy transform function and achieve a goal that a converter can convert a variety of electric energy. The main research contents includes : (1) Using the parameter controlled sneak circuit analysis method to study the operational modal evolution of power electronic converters, in order to filter the untapped operational modal; (2) Using the sneak circuit analysis method based on switch control in order to find a new operational modal of the power electronic converter; (3) Discussing the new electric energy conversion function of the power electronic converter based on the untapped and new operational modal; (4) Using modeling and control characteristic method to analyze the new electric energy conversion function and putting forward the corresponding control strategy..The innovation of the project can be can be classified into two: One is putting forward a concept that a converter can achieve a variety of electric energy transformation, which is different from the inherent thinking that existing converter can only be used for one electric energy transformation. The other is forming the structure mechanism of the new functions of the converters, which has enriched the analysis methods of the power electronic converters.

任何一种新型电力电子变换器提出，都将推进电力电子技术发展。因而拓展电力电子变换器的功能，使之更加充分地得到应用，是一种新的探索。.本项目拟根据潜电路现象发现电力电子变换器尚未利用和新的工作模态，从而形成新的电能变换功能，达到一种变换器可实现多种功能变换的目的。主要研究内容包括：（1）应用参数控制的潜电路分析方法，研究电力电子变换器工作模态的演化规律，以筛选出尚未利用的工作模态；（2）采用开关控制的潜电路分析方法，以发现电力电子变换器新的工作模态；（3）基于尚未利用和新的工作模态，探讨电力电子变换器新的电能变换功能；（4）对新的电能变换功能，进行建模分析和控制特性分析，并提出相应的控制策略。.项目的创新意义在于：一是与现有变换器用于一种电能变换的固有思维不同，提出变换器实现多种电能变换的概念；二是形成系统化的变换器新功能构造机理，丰富了电力电子变换器的分析方法。

本项目根据电力电子变换器中存在的潜电路现象，开展了电力电子变换器有效工作模态和潜电路模态辨识、基于参数变化方法和开关控制方法筛选电力电子变换器中尚未利用的和新的工作模态、在拓扑动态变化过程中切换系统模型的建立、变换器功能或性能特性的拓展提升及控制策略的优化等方面的研究工作。已取得的主要成果有：第一、建立了系统化的电力电子变换器潜电路分析方法，开发了电力电子变换器潜电路分析软件和电力电子变换器分段线性等效电路仿真软件。第二、研究了通过改变参数条件和开关控制方式，筛选和利用潜电路模态，改善电力电子变换器特性、提升其性能和拓展功能的方法。第三、建立了基于多输入多项式神经网络的电力电子变换器开关控制方式预测模型，研究了变换器实现最大功率或最大效率的开关控制策略以及功能或性能特性的优化问题。第四、建立了电力电子变换器的最少工作模态切换控制策略和拓扑优化方法。通过辨识变换器的有效工作模态和建立切换系统模型，确定变换器的最少工作模态及其切换控制序列，在此基础上实现了系统性能提升和结构优化。研究结果对提升电力电子变换器的性能，拓展其功能，以及构造新型拓扑具有重要的理论探索价值和实践指导意义。