开关磁阻电动机功率变换器设计

分析了两种常用的四相开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)功率变换器主电路;给出了新型功率变换器主电路.结合对5.5 kW四相SRM调速系统的研制实践,通过增加DC/DC变换器来提高放电电压加速绕组放电,改善电流波形,提高输出功率.最后给出了实验结果.     

四相开关磁阻电机新型T型功率变换器研究

为了扩大四相开关磁阻电机(SRM)驱动系统的输出功率范围,提出了一种新型不对称T型功率变换器。该功率变换器由改进的T型功率变换器和辅助电路构成:T型变换器为多电平电路,可使得电机绕组在多种模式下工作,控制灵活;辅助电路能够使直流侧分压电容在实现直流侧电压钳位的同时用作电机相电流上升及下降期间的电压抬升。对电机不同运行模式进行了详细分析,并对比了所提T型功率变换器与二极管中性点钳位(NPC)功率变换器的效率及成本。对SRM系统进行了仿真研究,结果表明所提新型T型功率变换器可提升SRM系统的转速及功率输出能力,提高系统整体效率,适用于电机高速运行场合。     

带恒功率负载的航空双向Buck-Boost三阶滑模控制

为平抗航空电力系统中的恒功率负载的负阻抗特性影响,回收再利用恒功率负载的刹车制动能量,将机载单向DC/DC变换器改进为双向Buck-Boost结构。并针对双向Buck-Boost在传统的二阶滑模控制的基础上,提出其三阶滑模优化模型。在MATLAB中进行仿真实验,分析结果表明改进后的双向Buck-Boost变换器采用三阶滑模控制方式,在大扰动发生时有效限制了负载电压、电流响应峰值,系统具有良好的鲁棒性和优异的抗扰动性能。此设计方案为飞机电力系统中带恒功率负载的DC/DC变换器实施新的改进优化控制提供了理论依据。     

基于小波包能量分析的开关磁阻电机功率变换器故障诊断

功率变换器在开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)系统中占有极其重要的地位,也是系统中最容易发生故障的薄弱环节。功率变换器故障将导致电机运行于非平衡状态,长时间运行可能会导致电机和其他模块损坏,使系统完全丧失工作能力。以SRM不对称半桥型功率变换器为研究对象,采用对相电流进行小波包分解的方法,对功率开关管短路和开路故障进行分析和研究。提出以小波包节点能量离散度作为故障特征量,通过判断故障前后相电流节点能量离散度的变化情况,判断功率变换器发生的故障类型并准确定位故障桥臂。通过仿真与实验的对比分析,验证了该方法的有效性和实用性。     

蓄电池供电下的永磁同步电机能量重复利用系统研究*

在蓄电池供电的永磁同步电机驱动系统中,电机的启停会使蓄电池的电压出现“谷 峰”现象。对此,在蓄电池和牵引逆变器间并入双向DC/DC功率变换器和超级电容,以形成能量重复利用系统。永磁同步电机采用矢量控制,双向DC/DC功率变换器采用电流内环和电压外环的双层PI控制,同时给出了计算双向DC/DC功率变换器的参数方法。仿真结果表明,该能量重复利用系统有效改善了蓄电池的“谷 峰”现象,减小了电机启停对蓄电池的影响,符合节能减排政策。     

零电流Buck/Boost双向DC/DC变换器的研究

针对中大功率双向DC/DC变换器软开关难以实现的问题,基于耦合电感(变压器)设计了一种无源低损软开关方案.实现了开关管的零电流开通并回馈缓冲能量.详细分析了变换器的工作原理并设计了主要元件参数,据此推导出主要开关器件的开通损耗估算表达式.实验表明,零电流开通效果良好,缓冲电感能量回收效果明显,60kW变换器装置在较宽的功率范围内效率达90%以上.     

一种前端级联 DC / DC 变换器的 开关磁阻电机驱动拓扑

针对开关磁阻电机传统不对称半桥功率变换器在电动汽车应用中的不足,提出了一种新型 DC/ DC 变换器级联在不对 称半桥功率变换器前端,以实现母线电压的调节以及制动能量的可控回馈。 首先,理论分析了变换器的工作模式;其次,分别建 立了励磁电压、退磁电压和关断角关于转速、负载的查找表,从而根据电机工况匹配合适的母线参考电压,并给出了系统整体的 闭环控制方案;最后,在一台三相 6 / 4 结构开关磁阻电机上进行了实验,实验结果验证了提出的新型功率变换器的有效性。     

一种新型开关磁阻电机软开关功率变换器的研究

为了实现开关磁阻电机（SRM）绕组电流或磁链的精确控制,必须提高SRM功率变换器的工作频率以提高系统的动态响应速度.然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰（EMI）和开关损耗从而导致系统整体效率降低,文中结合谐振开关（RS）、直流谐振环（RDCL）和脉冲宽度调制（PWM）的优点,提出了一种新型的软开关SRM功率变换器,基工作原理为通过在非对称桥式电路的基础上增加一套换流电路,以此实现功率器件的软开关.在对变换器工作原理详细分析的基础上,导出了实现软开关的条件并给出了设计实例.仿真和实验研究证实了新型软开关SRM变换器的可行性.     

基于双重变换器的变速风力发电机组最大功率点快速追踪系统

针对变速风力发电系统提出了一个新的最大功率点（MPP）快速追踪策略。该系统采用AC—DC—DC—AC变换器将永磁电机发出的电能传输给电网。鉴于DC—DC直流环节在能量传输中的重要性,采用了双重Sepic变换器,并进行了详细分析。仿真结果证明了该控制策略及变流系统的正确性和可行性。     

一种新颖的数控双向DC/DC变换器拓扑

提出了一种应用于低功率场合的双向DC/DC变换器。该变换器采用初、次级隔离的形式,其初级为隔离型Boost电路,次级采用半桥倍压电路。变换器的输出端为直流母线,能量反向流动给蓄电池充电。当直流母线故障时,蓄电池通过升压来维持母线电压。实验结果表明,在相同功率器件的条件下,该变换器可以实现能量的双向流动,适用于蓄电池等功率变换系统。     

基于多目标综合控制的低碳轨道交通操控节能方案

提出一种应用于轨道交通供电系统的多目标综合控制节能方案。采用可控高功率因数整流的AC/DC变流模块取代传统的整流电路以实现能量的双向流动,并采用多个AC/DC变流模块并联的形式来扩大整个方案容量,同时在直流牵引母线处装有一台或多台并联DC/DC变流模块,使机车制动时产生的电能可部分通过AC/DC模块回馈到电网,部分通过DC/DC模块升压后存储到独立电容器组。研究表明,该方案不仅可以充分回收及利用制动能量,并通过部分吸收回馈能量来克服所有能量瞬时回馈电网对电网的冲击,还可以通过对牵引变电站谐波及无功的补偿改善轨道交通变电站的电能质量,从各个角度提升节能功效。     

一种电动汽车能量高效回馈制动方法

为提高电动汽车的能量利用率,提出了一种将可变电压系统作为电机驱动系统实现能量回馈的方法,利用可串并联切换的超级电容器组与双向直流功率变换器相结合,采用了2种回馈制动模式的控制策略,提高了电机到驱动系统电源之间能量流的传递效率和变换效率,实现了速度大范围变化的能量回馈。与常规制动方法相比,上述方法具有驱动系统体积小、成本低、能量回馈效率高的特点,通过计算机仿真对采用不同回馈制动方法时的3种情况进行了对比分析,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

开关磁阻电机双向控制系统的研究

研究了一种新型开关磁阻电机双向控制系统,介绍了开关磁阻电机的发电,电动工作原理.基于电动汽车的运行特点.分析了其数学模型,并确定控制策略,采用H桥式功率主电路,运用电流和电压两种斩波控制方法.最后对样机进行实验研究,在电动和发电两种状态,系统运行稳定、性能良好,从理论和实践上为电动汽车的制动能量的回收提供了可行性方案.     

新型桥式双向直流变换器

以全控型电力电子器件组成的全桥"双向直流变换器",能对电力拖动系统进行直流脉宽调制(PWM),实现可逆调速。这是一种新型节能绿色电源技术。     

有轨电车制动能量回收系统控制策略的研究

针对有轨电车现有的制动方式存在能量回收利用率低、制动效果差、系统抗干扰能力差、回收方式单一等问题,通过对制动方式、能量回收、能量存储、能量传输等方面进行了研究,针对现有制动方式的缺陷进行改进,设计了有轨电车制动能量回收系统.该系统采用超级电容作为能量存储器,利用超级电容充电时间短、放电电流大的特性,从根本上克服了传统制动电阻发热量大、能效低的问题.该系统回收能量通过DC/DC变换器向同一线路其他有轨电车提供能量,也可通过DC/AC逆变器向其他辅助系统提供能量,较传统制动方式在系统的稳定性、可靠性以及回收效率有极大地提高.MATLAB/Simulink仿真实验结果表明,此系统通过对制动能量的回收,有效提高了有轨电车的能量利用率和局部电网的负载容量及稳定性,并且该系统操作简单,寿命长,具有较好的应用和推广价值.     

列车再生制动能量管理及控制系统研究

为回收利用交流电气化铁路列车产生的再生制动能量,研究了再生制动能量管理及控制系统。提出一种基于牵引负荷状态的能量综合管理策略,以牵引变压器两供电臂负荷功率为信息载体表示系统的不同工作模式,多种工作模式可相互切换。在混合储能装置内部功率分配中,通过引入锂电池荷电状态SOC（state of charge）及超级电容中间调节电压,保证了储能单元能够根据各自储能特性运行。设计了铁路功率调节器RPC（railway power conditioner）变换器和储能接口双向DC/DC变换器的控制算法。仿真结果表明该系统的正确性和有效性。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

电动汽车双向功率变换器研究

采用双向功率变换器可以实现电动汽车的驱动行驶及再生制动的能量回收。详细叙述了大功率IGBT驱动板2SD315A的使用方法。通过计算和实验调整确定了功率开关管、缓冲吸收回路和驱动电路的相关元件参数。研究结果表明,双向功率变换器既可实现驱动时的降压变换,也可实现再生制动时的升压变换;变换器可长时间工作在不同工况下,其可靠性和稳定性得到了验证。     

具有储能功能的模块化多电平换流器的控制方法

研究具有储能功能的模块化多电平换流器的控制方法,将模块化多电平换流器与电池储能系统相结合,适用于离岸风电场接入电力系统等柔性直流输电应用。系统在模块化多电平换流器的基础上,在子模块直流侧加入蓄电池实现储能。换流器两侧均可等效为受控电压源,可在储能容量范围内对直流侧馈入功率起到平滑作用。运行时,换流器交流侧有功无功电流解耦控制实现交流功率控制,换流器直流侧直流电流控制实现直流功率控制,给出子模块SOC控制方法和子模块组SOC控制方法实现系统中大量蓄电池SOC的平衡控制。计算机仿真分析表明,提出的系统可实现交直流功率控制和储能功能。