采用改进重复控制的大功率电力电子负载

电力电子负载包含模拟电源负荷的模拟变换器和将能量馈回电网的并网变换器。它必须能模拟电流谐波含量丰富的非线性负荷,传统的PI控制器难以满足波形跟踪需要。该文采用改进重复控制策略用于电力电子负载(power electronic load,PEL)电流控制器设计,通过串联校正调整控制对象幅频、相频特性,重复控制器可提高系统稳态性能,P控制器保障其动态响应速度。由此,模拟变换器快速、近乎无差地跟踪线性或非线性电流指令;能量以高功率因数经并网变换器馈回电网。该方法克服采样、计算延时和死区、参数漂移等因素对系统稳定性的影响,增强了系统鲁棒性。给出了控制器设计步骤和方法,仿真和搭建的10 kVA电力电子负载样机实验证明了方案和分析的正确性。     

基于小信号分析的电力电子负载动态特性研究

电力电子负载（power electronics load, PEL）作为新型电气实验模拟负载装置,不仅可以模拟多种负载装置对电源产品进行多种检验测试,而且能把被测电源设备的能量回馈给电网,是一种绿色环保节能设备。但在恶劣的工况下PEL的动态性能与模拟指令电流突变,被试电源（device be tested,DBT）电压突变和电网电压变化有关,为了抑制上述扰动对PEL的影响,提出了一种基于功率平衡的前馈控制和基于风电并网的低电压穿越技术。并使用仿真和实验验证前馈控制方法的正确性和有效性。     

用于电源测试的馈能式交流电子负载的研究

针对用于电源测试的交流电子负载进行研究,提出了一种改进型SVP WM的算法,设计了给定阻抗指令的电流单闭环控制系统并给出了阻抗指令转换为电流指令的计算方法.采用Simulink建模及FP GA代码转换的控制程序实现方案,利用FP GA实现对控制算法的高速运算.通过Simu-link仿真验证了模型工作的正确性.搭建了交流电子负载主电路的硬件实验平台.基于单片FP-GA实现了交流电子负载的全部控制电路,大大缩短了控制系统的设计周期.实现了用于电源测试的馈能式交流电子负载,为电源的出厂测试提供了既节能又精确的负载实现方案.     

基于新型同步整流驱动方案的绿色电源

针对电力电子产品和电力电子装置趋于环保和节能的发展要求,分析和设计了一种新型的"绿色化"电源.主功率拓扑采用零电压变频控制的反激变流器;二次侧同步整流管采用一种新型的电流型驱动方案,从而使同步整流管驱动变得简单可靠.控制变流器在轻载情况进入"打嗝"模式以降低待机损耗.对电路工作原理进行详细的理论分析并给出了参数优化设计.制作了一台64W的实验室样机用来对理论分析进行验证.实验结果表明,设计出的样机具有高效率、低待机损耗和低传导辐射等优点,符合环保和节能的绿色电源的要求.     

艾德克斯——It8700多路可编程直流电子负载

直流电子负载具有优良的负载精度、稳定性和调节控制的方便性。加上强大的测量和控制功能。广泛应用于电源类产品和功率元器件的实验、测试、检验、老化等环节。随着电力电子技术的发展．测试的复杂性和精确性对负载的控制有了更迫切的需要,这也增加了对电子负载的功能要求,为了满足目前的电源测试设备更高性能和通用性的迫切需要,艾德克斯继IT8500系列和IT8200系列电子负载之后,又推出了高性能IT8700多路可编程直流电子负载。     

大功率能量回馈型交流电子负载及其在电力系统动模实验中的应用

研究了基于现代电力电子技术的交流电子负载的控制方法和策略;为提高电子负载的动态性能,提出采用数值计算的方法得到实时参考电流,并给出了该方法的数值收敛域;提出将定阻抗工作模式下的电子负载应用于动模实验中模拟输电线路、用电负荷以及短路实验.仿真和实验结果表明,采用的控制策略和方法是有效的,所设计的实验样机不但能在定阻抗工作模式下有效地模拟恒定和突变的阻抗,而且还能将电子负载吸收的能量回馈电网,节约电能.本文所做的工作拓宽了电子负载的应用领域,是今后电力系统动模实验的发展方向之一.     

基于双PWM变换器的交流电子负载研究

为节省能源和简化电源设备测试的投入,研究了一种结构简单、可测试交流电能装置各种电特性并将试验电能回馈至电网的交流电子负载。根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,分析了起传递能量桥梁作用的直流母线电容工作和谐波产生机理,提出了将两级PWM变换器分开控制的方案即前级变换器采用固定开关频率的单P环直接电流控制,后级变换器采用三角波调制的经典电压外环和电流内环的双闭环结构。基于32位定点TMS320F2812DSP控制器设计控制系统,实现了上述设计方案并应用于小功率交流电子负载实验样机。实验论证表明,该方案控制简单易行,可以实现对单相测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变,将测试电源电能回馈电网。     

三相电力电子负载谐波分析与抑制

三相电力电子负载在系统不平衡或模拟不平衡负载、非线性负载的工况下,直流母线会包含丰富的谐波电压,这些谐波分量通过PWM调制过程和电压外环控制器会引入到并网指令电流中,导致馈网电流质量的下降。针对这一问题,根据瞬时功率理论,建立了三相电力电子负载功率平衡方程,推导出三相电力电子负载在不同工况下直流母线谐波电压的表达式,揭示了负载模拟变换器和并网变换器对直流母线电压的影响机理,并提出一种基于滞环控制的直流电压控制方案,以抑制直流母线谐波电压对并网输出电流的影响,改善馈网电流的质量。仿真和实验都验证了理论分析的准确性以及谐波抑制方法的有效性和可靠性。     

新型中高压隔离驱动电源的架构

研究了一种应用于中高压电力电子装置的新型隔离驱动电源架构。驱动电源以电流型串联交流母线为基础,以高压电缆线和光纤作为电气隔离介质,实现多路输出和高压隔离的性能。文中分析了新架构的系统结构及其特点,对组成模块逐个做了详细分析,给出了模块的功能需求和设计准则,提供了各模块的几种实现参考方案并做了比较和评估,发展了电流型串联交流母线获取方案。最后,制作了一台400W的样机,以验证方案的可行性。理论分析和实验表明,按文中所述新架构参考标准设计的驱动电源具有结构简单、可靠性好、变换效率和传递效率高的优点,能够满足各种半导体器件的驱动需求。     

能量回馈型电力电子负载的控制方法

提出一种新颖的基于电压源型变流器(voltage source converter,VSC)能量回馈型电力电子负载主电路拓扑。其由背靠背H桥构成,负荷侧变流器采用H桥级联以提高电压等级,并网侧变流器采用H桥并联以提高电流容量。网侧变流器和负荷侧变流器采用解耦控制方法,负荷侧变流器采用PQ解耦控制模拟负载消耗功率;网侧变流器采用直流电压稳定并保证并单位功率因数并网,并将负荷侧吸收的有功功率馈送回电网。建立基于PSCAD/EMTDC软件的电力电子负载仿真模型,设计制作一台400V/100kVA低压原理样机进行实验验证,仿真和实验结果表明提出的电力电子负载的主电路拓扑和控制方法是有效可行的。     

面向数据中心的高品质供电研究

数据中心现有供电方案一般需经过AC/DC和DC/AC 2次变换,同时不间断电源一般需通过逆变器为负载供电,其供电可靠性和供电质量有待进一步提高,为此提出一种面向数据中心的高品质供电方案。首先给出方案的拓扑结构,在此基础上分析了方案的工作原理及数学模型,并提出一种基于电压补偿、双电源功率均衡和紧急供电的协调控制策略,在MATLAB/Simulink中对面向数据中心高品质供电方案进行了仿真验证。研究结果表明,所提方案能够很好地补偿电网电压的暂升、暂降和谐波干扰等,实现双电源功率协调分配,保障双电源停电时的不间断供电。     

一种VVVF电源的模糊PID控制

变压变频电源由于开关的非线性和对电路参数的依赖性,即使采用多种优化方式,也仍然难以提高其动态性能,因此限制了其在更宽负载范围内的运用.在此,依据模糊控制理论,用一个模糊PID开关切换控制,对现有的控制系统进行了改进.仿真结果表明,该方法在没有提高电路复杂度和主开关工作频率的情况下,提高了系统动态性能,拓宽了负载工作范围.     

A load-sharing control scheme for a microgrid with a fixed frequency inverter

In this paper, a load-sharing control strategy is developed for a microgrid consisting of a fuel cell power module and two synchronous generators in a stand-alone environment. The fuel cell is interfaced with the synchronous generators through a DC/AC inverter to convert unregulated DC to a three-phase AC. Since the frequency of the DC/AC inverter is fixed, the conventional load–frequency control scheme cannot be used for load-sharing control. To alleviate this problem, a load–voltage control scheme is developed. The theoretical analysis and experimental validation of the proposed scheme are presented. It is shown, by theoretical analysis and experiments, that this control strategy can effectively distribute the load among the different energy sources based on their individual pre-defined load–voltage droop characteristics.     

一种CMOS混合电源供给管理方案

针对目前便携式设备对多电源供电的要求提出了一种CMOS工艺下的片内电源管理方案。该方案可实现3种输入电源即：交流适配器(AC)、USB电源、以及电池电源之间的选择，并设置供电电源优选顺序为：交流电源、USB、电池。另外本文设计了相应的欠压保护电路，使得该电源管理方案更加完整。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(一)整体构架及大规模交直流电网仿真验证

随着中国特高压交直流电网快速发展,交直流、多直流之间相互影响加剧,电网安全运行面临严峻挑战,对仿真工具的性能提出了更高的要求。对接入实际直流工程的控制保护装置进行数模混合仿真是当前对大规模交直流系统动态特性进行仿真所采用的较为准确的仿真手段。文中在原有数模混合仿真技术基础上,提出了适用于研究大规模交直流混联电网运行特性的新一代数模混合仿真平台构建方案。该方案以大规模电磁暂态实时仿真软件HYPERSIM和超级并行计算机SGI为数字仿真核心,接入全部在运直流工程的控制保护装置及其他类型电力电子控制保护装置,解决了大规模特高压交直流电网高精度仿真试验研究的难题,并且实现了同时接入8回直流工程控制保护装置、电磁暂态仿真规模超过6 000节点的数模混合实时仿真。通过对实际电网故障的反演和结果对比,验证了所构建仿真平台方案的有效性。     

异步电动机磁场定向前馈解耦控制系统的研究

针对大功率交流传动控制场合，在研讨其实现方案的基础上，就基于前馈解耦控制方式的异步电动机转子磁场定向系统进行了研究。研讨了异步电动机解耦方式与矢量控制系统的结构、影响电机解耦及磁场定向的因素，对转子电阻进行了辨识，并对所述的矢量控制系统方案进行了实验，结果表明，所述控制系统方案可行。     

交直流混合配电型通用功率变换器(UPC)研究

提出了基于通用功率变换器的交直流混合配电网系统架构概念,在解决传统交流配电网电能质量问题同时,满足直流配电网发展需求。首先提出了一种结合电压平衡控制器(VBC)和四桥臂型三相四线制电压源变换器(VBC)的新型UPC整体系统结构,并给出一种基于交流电流跟踪补偿的并网VSC和基于恒定直流电流脉冲触发模式的VBC整体协调控制策略。最后通过搭建75 kW仿真实验系统验证了UPC在直流配电、分布式电源直流并网和交流配电网电能质量治理等方面性能的有效性。     

基于大容量电力电子功率变换的交流电弧炉柔性供配电方案

交流电弧炉作为电力系统高载能负荷的代表广泛应用于钢铁行业。针对交流电弧炉传统供配电方案在系统侧电能质量治理效果与负载侧生产效益的局限性,文中介绍了一种新型柔性供配电方案：在匹配传统方案主体结构的基础上,将多绕组移相变压器与模块化电力电子功率单元串联引入供电回路,显著提升了负载侧量测与控制精度,且改变了并联补偿治理该类负荷引发电能质量问题的固有方法。详细介绍了电源装置各部分功能,并参考传统方案工作原理设计了功率单元的控制策略。依据某100 t交流电弧炉实际参数在PSCAD/EMTDC中建立了柔性供配电方案完整仿真模型,验证了新型方案的可行性与优势。     

An AC power supply with sliding-mode control

Electronic AC power supplies are classic products in power electronics. They include uninterruptible power supplies (UPS), test supplies, and conversion apparatus connecting DC power sources and DC storage systems to the utility grid or to AC loads. There is continuing pressure for increased performance in these supplies. In this article we propose an AC power supply with sliding-mode control. It is characterized by both outstanding performance and simple structure. The control method is similar to that already introduced for DC/DC converters with improvements necessitated by AC operation and by the presence of the insulating transformer. A simple, robust, fast and accurate operation is obtained, demonstrating the features of the sliding-mode approach in the control of electronic power systems