基于负离子的中性束注入器加速极逆变型高压电源控制策略

ITER中性束注入器加速极需要一套逆变型直流高压电源系统。该电源采用三相三电平(TPTL)直流变换器作为基本单元,通过占空比控制实现对输出电压的快速调节。针对三相三电平直流变换器在小占空比模式下输出电压纹波大的缺点,提出了一种全新的控制策略。该策略通过协调直流母线电压的大小和逆变器占空比的变化对输出电压进行调节。为了验证新的控制策略的性能,搭建了200 kV/60 A的MATLAB/Simulink仿真模型和400 V/6 A的原理样机。仿真结果和样机实验结果表明,新的控制策略可以实现逆变型高压电源在输出电压快速可调的情况下降低输出电压纹波。     

基于极限学习机与规则推理的NPC三电平逆变器二级故障诊断方法

针对NPC三电平逆变器故障诊断问题,提出一种基于极限学习机与规则推理的二级故障诊断方法。分析了依据输出电流诊断故障的可区分性,以及故障模式的分类。然后对输出电流提取故障特征,并采用极限学习机完成故障初级分类。对于初级分类结果为电流不可区分故障情况,再根据桥臂电压信息运用规则推理法实现故障二级精确诊断。诊断实验表明,该方法能够实现NPC三电平的多模式故障诊断,且故障诊断方法简单、定位精确、快速、鲁棒性强。     

纵场磁体电源变流器均流分析

在纵场磁体电源变流器均流特性分析中，通过对桥臂分段和提取支路分布参数矩阵的方法，建立了大功率变流器桥臂的等效电路模型，计算了各个支路电流和变流器的均流系数。通过变流器的仿真模拟得到了桥臂电流演化，模型的仿真结果与理论计算基本一致，其均流系数均小于1.2的工程设计目标。     

基于200 kV/15 A逆变型直流高压电源的控制策略

针对传统三相三电平逆变器在较小占空比模式下输出电压纹波较大的不足，提出了一种新的双重控制策略。该策略通过控制直流母线电压大小与逆变器的占空比，从而实现对输出直流电压较大范围内的可控调整。建立200 kV/15 A的逆变型直流高压电源MATLAB/Simulink系统仿真模型，采用上述控制策略，实现了输出电压分别为200 kV和20 kV时，纹波均小于±1%，验证了新型控制策略在输出电压宽范围情况下，输出电压纹波能够满足负载要求。     

基于新型三电平变流器的超导磁储能系统设计

为改善超导磁储能系统在充放电过程中的输出特性,并提高其能量转换效率,在分析了A-NPC三电平变流器拓扑结构及其工作原理的基础上,以此变流器为核心,设计了一套超导磁储能系统。该系统采用一种基于SVPWM调制的三电平直接功率控制策略,并利用功率前馈解耦算法,实现了储能系统充放电过程中的单位功率因数控制。实验结果表明,储能系统充放电过程稳定可靠,工作效率有效提高,并能获得良好的电流、电压波形。     

VSC电导测量方法的物理模型

对用于有机导体电导测量的电压端短路法(VSC)提出了一个三层的串-并联物理模型。根据这个模型给出VSC器件的电导率和电导率-温度依赖性的数学表达式,并对该方法的实质和制备VSC器件的技术关键进行了讨论。 关键词：     

ITER极向场变流器温升试验方法

ITER极向场变流器是一种高功率大电流的六脉波桥变流器,其额定容量41 MV·A、额定电流27.5 kA。为了承载如此大的额定电流,ITER极向场变流器被设计成每个桥臂由12个晶闸管支路并联组成。在温升试验中,晶闸管支路中的晶闸管壳、快熔、软连接以及RC回路电阻等多个关键部位的温度需要检测,如果每个晶闸管支路都布置测温点,则测温点多达几百个,大大增加其温升试验的难度。为简化测温点、便于温升试验,本文采用先均流再温升的试验方法,通过均流试验得出各桥臂均流系数,在均流系数最小的三个桥臂中选出承担最大电流的晶闸管支路,然后在温升试验中只需验证这三个承担最大电流晶闸管支路的温升。由焦耳定律可知,只要承载最大电流的三个晶闸管支路关键位置的温升满足要求,则其他晶闸管支路的温升一定满足要求。该试验方法将测温点由几百个简化成十几个,为测温点的布置以及温度数据的采集带来便利。     

基于RBF神经网络的SMES控制策略

针对超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)中传统比例积分(Proportion Integration, PI)控制器控制参数不能更新的问题,提出了基于径向基函数(Radical Basis Function, RBF)神经网络的PI控制策略。以SMES电压源型变流器为研究对象,对其拓扑结构进行建模分析,在交流侧及直流侧控制部分采用RBF神经网络改进策略。该策略的主要功能是利用RBF神经网络的辨识能力对系统模型进行动态辨识,然后将PI控制参数与辨识结果相关联,使得参数在神经网络在线自学习中不断迭代更新,自适应于系统变化。在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,结果表明:该控制策略能够快速并准确地响应功率指令和电压指令,有利于SMES更好完成电网波动平抑任务。     

新型全固态模块化多电平特种高压电源优化设计

模块化多电平换流器（MMC）已成为新型全固态特种高压电源的有效解决方案,对其进行轻量化设计以节约设备空间成本成为当前研究热点。MMC中限制功率密度提升的首要因素为子模块大尺寸电容,为降低MMC对子模块容值的需求,提高系统功率密度,提出一种改进型MMC(I-MMC)拓扑。应用隔离型开关电容变换器,实现上下桥臂一对子模块高频链互联。研究中相单元内上、下桥臂子模块对并联的高频链两侧采用同步控制,使子模块电容之间呈现开关电容特性,实现波动功率在电容之间的自由传递,进而消除相位相反的基频与3倍频波动分量。结合MMC运行调制比和功率因数分析基频与3倍频波动分量消除后子模块电容取值,完成模块化设计。所提方案可将子模块电容减小至常规MMC的1/4。仿真与实验结果验证了所提拓扑方案的正确性与有效性。     

ITER直流隔离开关短路试验研究

基于ITER极向场变流器系统,分析了直流隔离开关短路故障,提出ITER直流隔离开关短路试验要求。基于中国科学院等离子体物理研究所直流测试平台,为ITER直流隔离开关短路试验设计了先建立直流电压再闭合短路开关的后短路试验方案,包括选取变压器档位、计算试验电流所对应的直流电压等内容。通过仿真和试验验证了试验方案的可行性,试验结果证明了直流隔离开关对短路故障的抑制能力满足ITER极向场变流器运行要求。经分析计算,350 kA试验电流需要直流电压270 V。在试验中,预设直流电压270 V时,试验电流达不到350 kA,将预设直流电压提高到300 V后,试验电流峰值达到362.5 kA,且超过350 kA的部分达到100 ms。实际预设直流电压比理论计算值大30 V,这是电网电压的波动造成的。     

CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计

聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）超导磁体电源兼具大电流稳态运行、高功率脉冲运行和瞬态故障抑制能力的需求。换流变压器的短路阻抗与超导磁体电源的特性密切相关。为了优化超导磁体电源的性能,基于交直流系统的参数和换流变压器的等效电路模型,研究了换流变压器短路阻抗与超导磁体电源的输出电压、谐波电流、短路故障电流和无功损耗的关系。短路阻抗越小,超导磁体电源的额定输出电压越高,无功损耗越小,这些特性对CRAFT超导磁体电源的性能有利,但是短路故障电流和谐波电流增加,影响电源的短路故障抑制能力和谐波特性。在CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计时,首先短路阻抗必须满足直流电源的额定输出电压和故障电流抑制能力,其次,由于CRAFT超导磁体电源是多相变流器,仅产生高次特征谐波电流,含量少便于抑制,因而尽量选择较小的短路阻抗。     

高温超导故障限流器稳态与瞬态三维仿真与分析

采用三维有限元场-路耦合方法和磁路方法研究饱和铁芯型超导限流器(SFCL)的瞬态过程,并针对故障状态时,直流超导线圈感应高电压现象,提出使用短路线圈改善超导线圈的高压问题。通过与限流器样机的试验结果对比分析,证明数值计算方法的正确性。     

单周期控制三电平Boost功率因数校正变换器的慢尺度分岔分析

对单周期控制三电平Boost功率因数校正(PFC)变换器中存在的慢尺度分岔现象进行了研究, 基于Floquet乘子法分析了主要电路参数对系统稳定性的影响. 首先, 分析了该电路的工作原理, 并由输入输出功率平衡推导出电路的简化模型. 然后, 采用谐波平衡法求解出电路的周期解, 根据Floquet理论分析周期解的稳定性. 通过计算Floquet乘子, 分析了电路中电压反馈电阻R_vf 对系统慢尺度分岔行为的影响. 搭建电路仿真模型, 验证了简化模型及Floquet理论分析的正确性. 最后, 计算了电路中其他参数组成的稳定边界. 研究结果表明, 正确选择三电平Boost PFC变换器的电路参数对于其稳定运行, 提高输入侧功率因数具有重要意义.     

基于混合控制LLC谐振变换器的设计与分析

根据半桥LLC谐振变换器的拓扑结构,采用了一种混合控制方式,整合了电荷控制和传统频率控制两种控制方式。与目前的电荷型控制、双频率控制等常用控制方式相比,该控制方式增加的频率补偿斜坡,使得补偿器的设计十分简单,改进的线路瞬态性能可降低输出电容器值。根据基波分析法得到半桥LLC谐振变换器等效电路,确定了直流增益与品质因数、归一化频率和谐振电感与励磁电感的比值之间的关系式,并由该关系式设计出合适的谐振器件参数。通过混合控制方式与设计的LLC谐振参数搭建了一台5 kW/±85 V半桥LLC谐振变换器进行实验验证,实验结果显示,该样机动态特性良好,能够得到稳定的输出电压和具有较高的传输效率,验证了所采用的控制方法和基波分析法设计的LLC谐振参数的可行性。     

基于DSP2808的轴流风机控制器设计

针对工业用轴流风机,设计了基于DSP2808的智能轴流风机控制器,给出了DSP系统、CPLD系统、驱动电路、功率电路、故障检测与保护电路、单端反激变换器的设计方案。分析了风机调节流量的方法,控制器能够根据温度反馈通过PWM斩波实现风机宽范围无级调速,实现节能;控制器能够接收外部电位计、温度传感器、485总线的转速给定,表决后产生最终的转速给定;控制器具备电机绕组过热、IGBT过热、交流侧过欠压、直流侧过欠压、直流侧过流等故障检测与保护功能。实验结果表明：控制器能够实现风机匀加速软起动及起动与转速闭环之间的平稳过渡,有效降低了风机启动、运行过程的噪声,同时实现了节能。     

A novel transient rotor current control scheme of a doubly-fed induction generator equipped with superconducting magnetic energy storage for voltage and frequency support

A novel transient rotor current control scheme is proposed in this paper for a doubly-fed induction generator(DFIG)equipped with a superconducting magnetic energy storage(SMES) device to enhance its transient voltage and frequency support capacity during grid faults. The SMES connected to the DC-link capacitor of the DFIG is controlled to regulate the transient dc-link voltage so that the whole capacity of the grid side converter(GSC) is dedicated to injecting reactive power to the grid for the transient voltage support. However, the rotor-side converter(RSC) has different control tasks for different periods of the grid fault. Firstly, for Period I, the RSC injects the demagnetizing current to ensure the controllability of the rotor voltage. Then, since the dc stator flux degenerates rapidly in Period II, the required demagnetizing current is low in Period II and the RSC uses the spare capacity to additionally generate the reactive(priority) and active current so that the transient voltage capability is corroborated and the DFIG also positively responds to the system frequency dynamic at the earliest time. Finally, a small amount of demagnetizing current is provided after the fault clearance. Most of the RSC capacity is used to inject the active current to further support the frequency recovery of the system. Simulations are carried out on a simple power system with a wind farm. Comparisons with other commonly used control methods are performed to validate the proposed control method.     

离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代建模及多周期态研究

针对移相全桥DC-DC变换器, 提出一种离散移相控制方法. 通过建立移相全桥DC-DC变换器输出滤波电容能量模型, 分析了离散移相控制全桥DC-DC变换器的能量迭代过程和控制原理. 通过对离散移相控制全桥DC-DC变换器能量迭代过程的研究, 揭示了其多周期态工作特性. 与传统PWM移相全桥DC-DC变换器的仿真对比分析结果表明, 离散移相控制全桥DC-DC变换器具有控制环路简单可靠、瞬态响应速度快等优点.     

���ʸ�ѹֱ����Դ�����·���ϵ���̬����

介绍了高压直流电源输出发生短路故障时的暂态情况,并详细分析和计算了速调管负载发生极间打火时,在三电极气体开关保护动作过程中电源向速调管注入的能量。计算和仿真结果与实验结果一致,当高压电源输出发生短路故障时,开关能在μs级关断,并且能将短路电流能控制在200A。验证了三电极气体开关保护的快速性与可靠性,具有工程应用价值。     

基于CEEMD特征提取的无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断

本文利用电路网络理论和传输线理论构建ZPW-2000A轨道电路传输模型,仿真并分析了补偿电容故障对轨面电压的影响,提出基于互补的总体经验模式分解(CEEMD)特征提取的补偿电容故障诊断方法。实验结果表明,相比于传统经验模式分解(EMD)和总体经验模式分解(EEMD),基于CEEMD特征提取的补偿电容故障诊断方法可以有效地克服EMD方法引起的模态混叠和能量泄露现象,减少EEMD方法在信号重构过程中的白噪声残留,为补偿电容的故障诊断提供了一种快速准确的方法,为保证信号传输质量提供了参考依据。     

Transfer function modeling and analysis of the open-loop Buck converter using the fractional calculus

Based on the fact that the real inductor and the real capacitor are fractional order in nature and the fractional calculus,the transfer function modeling and analysis of the open-loop Buck converter in a continuous conduction mode(CCM) operation are carried out in this paper.The fractional order small signal model and the corresponding equivalent circuit of the open-loop Buck converter in a CCM operation are presented.The transfer functions from the input voltage to the output voltage,from the input voltage to the inductor current,from the duty cycle to the output voltage,from the duty cycle to the inductor current,and the output impedance of the open-loop Buck converter in CCM operation are derived,and their bode diagrams and step responses are calculated,respectively.It is found that all the derived fractional order transfer functions of the system are influenced by the fractional orders of the inductor and the capacitor.Finally,the realization of the fractional order inductor and the fractional order capacitor is designed,and the corresponding PSIM circuit simulation results of the open-loop Buck converter in CCM operation are given to confirm the correctness of the derivations and the theoretical analysis.