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直流链路电容减小的AC-DC全桥转换器的稳定性分析

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标签: AC-DC

Voltage ripple in single-phase ac–dc converters is usually disregarded to design the dc-link voltage control system, since large dc-link electrolytic capacitors are typically employed. However, replacement of electrolytic capacitors by film capacitors has been widely considered for increasing reliability. Consequently, due to cost constraints, such replacement usually employ low capacitance and may be combined with fast dc-bus voltage controllers. This paper shows that the conventional linear time-invariant (LTI) model may not represent the real converter behavior for reduced capacitance and/or faster controllers, leading to poor system performance or even instability. In this way, for any of these cases, the linear time-periodic (LTP) model is highly encouraged for stability and transient analysis as a tool for the controller design. Experimental results confirm that stability margins are precisely obtained from the LTP model but may not from the LTI model. Finally, this paper also compares both LTI and LTP models while considering the control gain and the dc-bus capacitance size. It is graphically revealed that the phase margin of the LTI model diverges from the LTP model for low dc-bus capacitances and high control gains.

通常不考虑单相ac-dc转换器中的电压纹波来设计dc-link电压控制系统,因为通常使用大型dc-link电解电容器。但是,为了提高可靠性,人们广泛考虑用薄膜电容器代替电解电容器。因此,由于成本限制,这种替换通常采用低电容,并且可以与快速直流总线电压控制器结合使用。本文表明,传统的线性时不变(LTI)模型可能无法代表减小电容和/或更快速控制器时的实际转换器行为,从而导致较差的系统性能甚至不稳定。这样,对于这些情况中的任何一种,都强烈建议将线性时间周期(LTP)模型用作控制器设计的工具,以进行稳定性和瞬态分析。实验结果证实,稳定裕度是从LTP模型精确获得的,但可能不是从LTI模型获得的。最后,本文还比较了LTI和LTP模型,同时考虑了控制增益和直流总线电容大小。从图形上可以看出,在低直流总线电容和高控制增益的情况下,LTI模型的相位裕度与LTP模型不同。

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