大容量变流器复杂形状直流母线的PEEC建模

为了探讨建立大容量变流器直流母线高频等效电路的方法,针对一台广泛应用于高压大容量变流器的H桥功率单元,对其大尺寸直流母线的复杂结构进行简化,并基于部分单元等效电路(PEEC)的方法建立了简化后母线模型的考虑杂散参数的等效电路。以实测的H桥单元的桥臂暂态电压作为激励,对等效电路进行仿真,直流母线的仿真电流与实验波形符合较好,说明母线的高频等效电路比较准确,对复杂母线进行简化的方法是合理的。用PEEC方法建立大尺寸连接导体等效电路的方法是可行和有效的。     

高压IGBT串联变换器直流母排设计与杂散参数分析

高压IGBT串联是提高大容量变换器电压等级和容量的有效手段之一,但器件串联带来的复杂机械结构为母排设计与杂散参数建模分析带来巨大的困难,常规的部分单元等效电路(PEEC)方法直接用于该领域难以保证准确性。该文提出了一种应用于提取大尺寸复杂结构母排杂散参数的改进的PEEC方法和结构设计准则,采用分块计算方式建立了母排杂散参数模型。在实际的4.5kV/600A高压IGBT串联试验平台上进行了系列高压大电流试验,在剔除换流二极管正向特性影响的条件下,对比实验和仿真结果分析了母排杂散参数对器件暂态的影响,证明了该方法的准确性与实用性。该设计方法降低了杂散参数,提升了变换器运行的可靠性,并为主动控制创造了有利条件。     

组合多电平式APF直流侧电压平衡控制策略

H桥级联式多电平变流器用于有源电力滤波器(APF)时,H桥功率单元直流侧电容电压的平衡制约着系统补偿的性能.通过对应用两电平变流器或H桥级联式多电平变流器的APF的研究,提出了更有利于实现多电平APF直流侧电容电压平衡控制的组合式多电平变流器拓扑;以新的多电平拓扑为基础,提出了2电压环的直流侧电压控制策略,解决了多电平有源电力滤波器直流侧电压平衡问题.仿真实验证明,该组合式多电平变流器拓扑是有效实用的,直流侧电容电压平衡控制策略也具有良好的控制效果.     

共交流母线多端口变换器高频振荡特性分析

在大容量多端口电力电子变换器中,基于模块化多有源桥(MMAB)的共交流母线拓扑具有端口隔离、模块化和损耗低的优点,近年来开始得到越来越多的关注。相对于直流母线,高频交流母线存在着固有的高频振荡。母线电压的振荡会增加变换器损耗,危害系统的安全运行,同时单个模块振荡会对其他互连的模块造成影响。该文以两模块单元组成的两种基本变换器为对象,研究了基于模块化多有源桥的共高频交流母线变换器中的振荡问题。利用频域分析,对系统振荡和高频变压器、电感和器件杂散电容等参数的关系进行了推导,给出了不控和受控2种模式下交流母线高频振荡的关键因素。最后,通过变换器在不同工作模式下以及2个模式间切换的实验,对上述结论进行了实验验证,为后续降低和消除高频母线振荡奠定了基础。     

一种级联H桥三电平整流器脉宽调制方法研究

以两个功率单元级联为例,提出了一种适用于单相级联H桥三电平整流器脉宽调制方法。以减小功率器件的开关频率和保证直流侧电容电压平衡为控制目标,对该三电平变流器运行于整流工况进行了详细分析。优化选择了输出矢量作用顺序,并进行了仿真和实验验证。该方法具有算法简单、易于数字实现和通用性好的特点。仿真和实验结果验证了本文所提调制方法的正确性和有效性。     

基于双向DCDC电路有源二次滤波研究

二次功率脉动是单相四象限变流器固有的问题,传统方法是在直流母线并联LC二次谐振电路或增大直流侧电容.以避免该脉冲分量对后级负载造成影响,为提高变流器的功率密度,提出了一种利用双向DCDC电路对二次功率进行有源滤波的方法.该方法通过检测四象限变流器输入至直流侧的二次脉动功率,以此为指令采用比例谐振对DCDC电路进行控制以产生相应二次补偿功率,消除了直流母线二次脉动电压,滤波效果明显,并且通过PI控制保证了补偿储能电容电压的稳定.同时,基于电感电流在额定功率下能跟踪指令电流和储能电容最大电压限制的,给出了储能电容及其偏置电压之间的约束条件,并进行了参数设计.最后,利用Matlab/Simulink对控制策略进行了仿真,并搭建了实验平台进行了实验,仿真和实验结果一致,验证了理论的可行性.     

基于模糊PI控制的双级式储能变流器运行特性仿真分析

针对储能变流器不同工作模式切换过程中母线电压波动大、并网谐波含量高等问题，研究一种由双向DC/DC变流器和双向PWM变流器构成的双级式储能变流器（PCS），分析了其电路模型与工作原理.在双向DC/DC变流器控制系统的电压外环处设置模糊PI控制器来减小充放电切换过程中的电压波动.利用Matlab/Simulink软件建立了双级式储能变流器仿真模型，对恒功率控制模式下的运行特性进行仿真.仿真结果表明：系统能实现充放电控制的无缝切换，同时直流母线电压更平稳，网侧电流谐波含量减少.     

晶体管H参数等效电路与混合π等效电路

本文用晶体管低频H参数的模式,采用电路理论中的密勒定理对高频等效电路进行简化,从而获得较简单的混合π参数等效电路,使高频电子线路中的计算简便化.     

DFIG网侧变流器控制策略的改进研究

当电网电压发生跌落时,风电变流器中直流母线电压会发生波动,影响风电系统的稳定运行.为了使直流母线电压快速恢复至指定值,基于电网电压定位方法,引入锁相环并改善前馈解耦,对DFIG网侧变流器的模型进行推导和分析.当电网电压对称跌落时,网侧变流器的电流参考值得到适当补偿,以降低直流母线电压波动.为了验证该控制策略的有效性,在Matlab/Simulink软件环境下搭建风电系统模型并进行仿真.仿真结果表明,所提出的改进控制策略能够有效降低直流母线电压波动.     

变频空调压缩机电机高频参数的提取

为了分析变频空调中压缩机电机对变流器产生的传导电磁干扰(EMI)的传播特性的影响,建立了考虑输入线对地电容的压缩机电机高频等效电路模型。基于电机阻抗频率特性测量和最小二乘法拟合,提取了电机高频参数。仿真分析了各高频参数对传导EMI的影响,确定了绕组中性点对地电容是最灵敏的参数。通过在电机三相输入端和接地线间施加脉冲电压激励,比较了响应电压波形及频谱的仿真和测量结果,对模型进行了验证。结果表明:该电机高频模型及其参数提取方法是有效和准确的。     

基于离散状态事件驱动仿真方法的牵引变流器能量平衡控制策略

目前,面向牵引的电力电子变换器应用广泛,但是这类大功率装置对可靠性的要求较高,并且需要避免器件应力导致的过压问题,因而对直流母线电压的稳定性提出了很高的要求。由于牵引变流器的工况随着机车运行情况的变化而变化,因此其单向整流器的控制策略应具有可靠的高性能,以保证直流母线电压的抗扰性和随动性。该文提出针对牵引变流器的单相整流器能量平衡控制策略,该策略能够提高单相整流器动态性能。在研究控制策略的过程中,需要进行多组参数的对比测试以及多种工况的仿真,因此需要一种高效、高精度、收敛性好的仿真工具。该文利用离散状态事件驱动(discrete state event driven,DSED)仿真方法,针对牵引变流器搭建了数值仿真平台,在同平台实现了多时间尺度(系统级动态过程和器件级瞬态过程)的高效、准确仿真评估。基于DSED牵引变流器仿真平台,将单相能量平衡控制与经典PI控制方法进行了对比。实验结果表明:能量平衡控制在各类动态过程中均表现出响应速度快,有效抑制直流母线波动的特点。同时,结合能量平衡控制与模组电容连接母排结构,能够明显减小关断电应力和器件使用所需留出的余量。     

基于超级电容的永磁同步风力发电机不对称故障穿越方法

风电系统与电网之间的相互影响越来越大,需要并网风电机组具有故障穿越能力来保证电网安全运行。为了提高永磁同步风力发电机组(PMSG)在不对称电网故障下的穿越能力,提出了一种基于超级电容储能的PMSG风电机组的故障穿越方法。该方法采用双向直流变换器将超级电容器组连接在交直交变流器的直流母线上,通过对超级电容的吞吐功率进行控制,限制了故障情况下交直交变流器直流侧电压上升,并降低了不对称故障引起的直流母线电压2倍工频纹波。同时在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法,消除并网电流负序分量。结合低电压穿越标准,对超级电容的容量选取进行了讨论,并建立了超级电容器及其功率变换电路的数学模型,设计了超级电容储能系统的控制器。采用Matlab软件,对1 MW机组的仿真结果表明,所提出的不对称故障穿越方法,可同时减小并网电流负序分量和直流母线电压的2倍工频纹波,提高了机组不对称故障穿越能力,验证了文中提出的故障穿越策略的有效性。     

基于Z源变换器的直流无刷电机驱动系统研究

本文利用Z源变换技术实现直流母线升压和直流无刷电机调速一体控制,将原来的二级系统变为一级系统并且允许上下桥臂直通,提高了系统能量使用的效率.采用仿真软件对直流母线升压和直流无刷电机控制的算法进行仿真,结果证实该算法有效,达到预期目标.     

基于双向直流变换器与储能系统的直驱式风机能量输出控制

本文提出一种包含储能单元的永磁直驱风力发电系统,通过对储能系统的控制实现对风机输出能量的控制,减小风机出力波动对于电网的影响。风机通过一个全功率背靠背变流器连接至电网,储能系统和双向DC-DC变换器通过背靠背的直流母线接入系统。背靠背变流器机侧使用最大功率追踪控制(MPPT),实现对风能的最大捕捉。储能单元通过检测风机的功率输出来进行充放电控制。基于Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,结果表明提出的系统的结构及控制策略可以有效地抑制风机的能量波动。     

直流微电网的故障分析与保护配置研究

直流微电网是一种运行效率高、综合造价低和占用空间少的微电网组网方式,但目前限制直流微电网推广应用的原因是缺乏有效保护解决方案.在分析直流微电网结构组成与接地方式的基础上,给出了一种直流微电网简化模型,进而研究系统直流侧故障情况下电压电流的响应特性;结合模型仿真对不同位置故障的响应作了讨论对比,据此提出了直流微电网的保护配置相关原则;具体分析了母线、支路和变流器3个关键组成的保护措施,可为实现直流微电网可靠保护、促进系统安稳运行提供参考.     

分布式网中的变流器拓扑结构性能的对比分析

在我国现行的低电压配电网络中一般采用TT、TN配电方式,即三相四线制配电,为了使分布式发电机组与四线制低压电网相连接,需要选择一个合适的变流器拓扑结构。同时为了提高电网中的电能质量,分布式发电机组需要添加有源电力滤波器(APF)后再接入四线制低压电网中。现对两种四线制拓扑结构——非分裂链路式四桥臂变流器和分裂链路式三桥臂变流器拓扑结构的性能进行对比分析。在控制的难易程度、电磁兼容性(EMC)、中点控制、直流侧母线电压利用率和电路复杂性等方面进行对比分析。总结出分裂链路式三桥臂拓扑结构变流器主要性能要优于非分裂链路式四桥臂变流器,主要体现于相同电路复杂性和直流母线利用率的参照标准下,分裂链路式三桥臂拓扑结构的变流器在电流控制方面更加简单,同时有较小的电磁兼容性问题。     

大电流母线桥电磁激励振动与噪声数值分析

针对低压大电流母线桥的降噪难题,建立了某型号母线桥的全三维数值模型,应用有限元和边界元综合分析法,对其进行了振动声学数值计算.计算过程中,以电磁场分析结果作为振动分析外激励载荷,进行振动响应分析,再以振动响应计算结果作为声学边界条件,采用间接边界元法,对母线桥声学特性进行了计算,计算结果与实验数据对比表明仿真模型和计算方法的有效性.在此基础上,根据仿真结果改进结构,实验验证其具有良好的降噪效果.     

电流谐振型变流器峰值电流的抑制

以简化的单相等效电路说明了电流谐振型变流器的工作原理,分析了不规则电流脉冲产生的原因及影响,在此基础上提出了一种电路拓扑结构以抑制电流脉冲的峰值,并进行了仿真研究．     

基于功率反馈的H桥级联型整流器电压平衡控制算法

提出了一种基于功率反馈的直流母线电压平衡算法,用于对H桥级联型(cascaded H-bridge,CHB)脉冲宽度调制(PWM)整流器的电压控制。建立了CHB整流器基于平均意义下的数学模型;通过数学分析得到了各级整流器稳态工作时有功功率与调制比之间的关系,依此推出基于功率反馈的电压平衡控制算法,并对该算法的适用条件进行讨论;在MATLAB上进行了4级级联的系统仿真,搭建2级级联的实验样机进行实验研究。仿真与实验结果表明:该算法在满足适用范围的前提条件下,能够实现对多级CHB整流器直流母线电压的平衡控制,且保证电流控制性能良好。     

分布式电网中四线制变流器的性能对比分析

在我国现行的低电压配电网络中一般采用TT、TN配电方式,即三相四线制配电,为了使分布式发电机组与四线制低压电网相连接,需要选择一个合适的变流器拓扑结构。同时为了提高电网中的电能质量,分布式发电机组需要添加有源电力滤波器(APF)后再接入四线制低压电网中。本篇论文主要进行两种四线制拓扑结构——非分裂链路式四桥臂变流器和分裂链路式三桥臂变流器拓扑结构的性能进行对比分析。主要在控制的难易程度、电磁兼容性(EMC)、中点控制、直流侧母线电压利用率和电路复杂性等方面进行对比分析。本篇论文总结出分裂链路式三桥臂拓扑结构变流器主要性能要优于非分裂链路式四桥臂变流器,主要体现于在相同电路复杂性和直流母线利用率的参照标准下,分裂链路式三桥臂拓扑结构的变流器在电流控制方面更加简单,同时有较小的电磁兼容性问题。