CPLD器件在电力电子保护系统中的应用

介绍电力电子系统中的保护电路，提出利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现电力电子系统各种保护信号与脉冲宽度调制信号的逻辑组合方法，论述CPLD在电力电子系统保护中的可行性和优越性．实验结果表明用CPLD器件实现的电力电子保护系统具有集成度高、灵活性强、可靠性高、易于维护、升级和扩展等特点．     

电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用(一):理论部分EI北大核心CSCD

文中对电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用研究进行总结,分理论和应用上下两篇。上篇针对电力电子系统在实际应用中急需解决的提升变换能力和可靠性问题,对电力电子科学进行再认识,认为电力电子科学是一门基于功率半导体开关组合模式的电磁能量高效变换的科学。基于再认识框架,解析电力电子系统的多时间尺度混杂特征,进一步明确广义混杂系统的概念。针对广义混杂系统提出数值凸透镜分析解算方法,并予以论证。最后对该方法的发展进行展望。     

模块组合多电平变换器的脉冲调制方案对比

主要分析了模块组合多电平变换器的拓扑结构和工作原理,根据实际需要分析了模块组合多电平变换器各功率模块的SPWM脉冲的时序,基于现有的MMC样机和控制系统提出了两种SPWM脉冲调制方案,即载波移相方案和脉冲移相方案.本文详细分析了两种脉冲调制方案的原理,并进行了基于QuartusⅡ软件的仿真和样机实验研究.实验结果表明:...     

不同类型锂离子电池的组合技术研究

针对锂离子电池在应用中存在功率与能量不能兼容以及大型组合电池匹配难的问题,从理论上研究了不同特性电池不同组合方式下的电特性,用试验方法验证了理论分析,提出了新的锂离子电池组合理论。     

采用交变脉冲电源单元的隔离型多输入直流变换器

多输入直流变换器(MIC)实现多种能源输入,可同时或分时向负载提供能量,具有优先利用能源、简化系统结构及降低系统成本等优点,因此适用于新能源联合供电系统。本文针对输入输出隔离场合,提出采用交变脉冲电源单元构建隔离型MIC的方法:根据交变脉冲电源单元组合规则推导出基本隔离型MIC,利用最大功率传输原则确定MIC的控制策略,通过分析开关管的开关时序对基本隔离型MIC进行简化,进而得到多种不同类型的简化隔离型MIC拓扑。本文将详细给出通过交变脉冲电源单元构建隔离型MIC的方法,并以将半桥三电平单元与全桥单元组合而成的双输入变换器为例,采用有效的能量管理策略实现两输入源的功率分配,最后通过一个1kW的原理样机验证理论分析的正确性。     

驱动回路参数对碳化硅MOSFET开关瞬态过程的影响

在电力电子系统中,碳化硅(Si C)MOSFET的开关特性易受系统杂散参数的影响,表现为电磁能量脉冲形态属性的非理想特性,并进一步影响系统效率和可靠性。针对Si C MOSFET,首先分析控制脉冲、驱动脉冲及电磁能量脉冲三者间形态属性的关系,提取影响Si C MOSFET开关瞬态过程的关键参数,即开关过程中的dv/dt和di/dt。基于Si C MOSFET的开关过程,分析驱动回路参数对dv/dt和di/dt的影响,并通过PSpice仿真及搭建Si C MOSFET双脉冲测试实验平台进行分析和比较。在此基础上,对基于驱动回路参数的瞬态控制方法进行对比分析,为实际应用中对Si C MOSFET的开关特性改善提供重要的理论基础。     

电力电子系统电磁干扰数值建模分析

随着半导体器件功率等级提高、开关速度加快,开关过程引起的电磁干扰(EMI)问题也日渐突出.与传统的EMI问题不同,电力电子系统的EMI问题由功率半导体器件的开关瞬态过程引起,其本质上是一个能量瞬变问题而非信号传输问题,变换形式为脉冲型而非连续型波形,传输载体和路径本质上是空间电磁场而非仅是电路电压电流.这三个特点决定了传统上从信号传播、正弦周期量变换和集总参数等效电路的角度研究EMI的方法难以揭示电力电子系统EMI问题的本质特点和规律.为此,该文从能量脉冲和电磁场瞬变过程的角度,对电磁场和载流子场耦合作用下的电力电子系统中的电磁脉冲进行建模分析.建立了面向电力电子系统EMI机理研究的三维电磁场数值模型,解算了微纳秒级开关瞬态过程中功率器件内部和空间中电磁场的分布及变化情况,并从数值计算和原理分析角度验证了所建三维电磁场数值模型的正确性.该文为电力电子系统EMI机理研究提供了有效的数值分析基础.     

一种新型混合式汽车继电器时序模型的建立

对混合式汽车继电器设计过程中的关键问题——电力电子器件与传统电磁式继电器的时序配合进行了理论分析和计算.根据混合式继电器的基本原理,建立了新型的混合式汽车继电器的时序逻辑模型,采用高频脉冲驱动方式使电力电子器件在继电器动态过程导通,并根据触头在电弧作用下的热力学方程,求解了造成电弧侵蚀的最小脉冲宽度,从而优化了混合式继电器的时序控制模型.样机试验表明,在有效保证系统无弧通断的条件下,大大减少了电力电子器件的发热,使电力电子器件无需加装散热片,为系统的小型化奠定了基础.     

一种升压模式的可调极性高频Blumlein脉冲形成线功率调制模块

随着脉冲功率技术在新型粒子加速器、生物细胞实验仪器等领域拓展应用,对脉冲功率发生器高重复频率、短脉冲、脉冲参数灵活可调提出更高的要求.该文研究了一种新型的功率变换模块电路拓扑.这种电路拓扑由LC振荡升压单元和Blumlein形成线单元组成,利用多开关时序逻辑控制实现对输出波形参数的调整,相对于传统Blumlein线在保留其短脉冲成形优点的同时,能获得输出脉冲频率数倍于开关频率,输出电压幅值数倍于直流充电电压,输出脉冲的极性及间隔时间的灵活调整.同时,通过动态电路的时域分析和传输线波过程分析阐述该电路的工作原理,并通过电路仿真加以验证.此外,采用射频MOSFET开关和同轴电缆搭建一台原理样机,在负载匹配时,实现了在开关频率500kHz时输出脉冲频率1MHz、输出脉冲电压幅值4倍于直流电源电压20ns的短脉冲.     

电力市场环境下可靠性机组组合机制

完善的双边现货市场是实现电力市场优化资源配置功能的关键,可靠性机组组合是双边现货市场环境下满足日内发电容量充裕度等可靠性要求的重要手段。探讨集中式市场环境下可靠性机组组合的组织方式、出清模型与结算机制。总结国内外各典型电力市场中可靠性机组组合相关机制设计,得到可靠性机组组合机制设计的一般思路。通过算例分析对比各可靠性机组组合出清模型下的市场绩效。基于数值仿真与理论分析结果为中国可靠性机组组合机制设计提供建议。     

Experimental Study of DBD Plasma Actuator with Combination of AC and Nanosecond Pulse Voltage

In the last decade, dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuators using a combination voltage of AC and a nanosecond pulse have been studied. The combined‐voltage‐driven plasma actuator increases the body force effect, including wall jet and flow suction, by overlapping the nanosecond pulse voltage, while the DBD plasma actuator driven by nanosecond pulses is a flow control actuator generating compression waves due to pulse heating, which makes it possible to supply an active flow control at a high‐speed flow, reported as up to Mach 0.7. In this study, a DBD plasma actuator driven by a combination voltage of sinusoidal AC and nanosecond pulse was experimentally investigated. The time‐averaged net thrust and cycle‐averaged power consumption of the actuator were characterized by using an electrical weight balance and the charge‐voltage cycle of a DBD plasma actuator, respectively. The plasma actuator thrust driven with the combination voltage showed increased thrust with increasing pulse repetition rate. The energy consumption of the actuator was controlled by varying the AC phase when the nanosecond pulse was applied. Therefore, the thrust and power consumption in the actuator were almost independently controlled by the pulse repetition rate and the pulse imposed phase.     

电力中长期负荷模糊优选组合预测方法的研究

传统中长期电力负荷组合预测方法在确定权系数时,由于没能充分考虑各单一预测模型拟合值与历史实际值之间的多种误差信息,而使预测结果不够理想.为此,选取多种误差作为评价单一模型优劣的指标,引入多目标系统模糊优选理论,结合熵权法客观分配各种误差指标的权重,在全面考虑多种误差信息的情况下,通过求取各单一模型预测精度对“优”的隶属...     

基于STM32F103的SVPWM算法实现

简要介绍了电力电子控制系统中常用脉宽调制(PWM)技术在STM32F103中的实现机制,并根据STM32F103的特色分析了其在SVPWM算法实现上的优势,给出了基于STM32F103控制的三相逆变器实验结果.实验结果证实所提出的实现方法是正确可行的.     

连续潮流法中最优参数化组合方法分析

在应用连续潮流法进行电压稳定性分析之中,提出了一种最优参数化组合方法.该方法利用负荷功率变化量绝对值对PV曲线进行区域划分,并在各个区域对各种参数化方法进行了分析研究,得出了在整个区域的最优参数化方法组合.这种最优参数化组合方法不仅能够提高连续潮流法的计算效率,而且还适用于交直流系统,特别是能够保证并加速潮流计算的收敛.通过对IEEE 118节点交流标准测试系统以及交直流混合系统的分析计算,验证了该方法的有效性.     

电力电子设备远程监控与故障诊断系统设计

针对电力电子设备中监控与故障诊断实时性要求高、数据传输量大、诊断原因复杂的特点，提出了一种具有强兼容性的基于工控机(IPC)和 PLC 现场控制分布式远程监控与故障诊断系统的新思路。结合电力电子技术、故障诊断技术以及网络技术，设计开发了一种三层 C/S 结构与 Internet 结合的电力电子设备远程监控与故障诊断网络系统，着重介绍了具有强兼容性的系统结构、现场监控兼容性设计、数据采集子系统和实时监控子系统等各部分子系统的设计和通信协议设计开发。     

保留非线性的交直流联合系统状态估计算法

针对当前交直流联合系统各种状态估计方法所遇到的问题,提出了一种新的有功、无功和直流方程解耦的快速分解状态估计算法.在估计过程中交直流方程交替求解,并对直流方程采用保留泰勒级数展开式中所有高阶项的方法.其特点是:一方面可以使直流方程雅可比矩阵在迭代过程中恒定,降低计算量;另一方面使算法保持了良好的收敛性能.文中在IEEE 14节点系统中构造了多端交直流联合系统,并进行了仿真.仿真结果验证了该算法的有效性和可行性.     

电力电子设备通用脉冲发生专用集成电路

提出一款基于大规模可编程逻辑器件设计的具有多种功能的电力电子设备通用脉冲发生专用集成电路（ASIC）。基于0.1°精度的相位控制，该ASIC既可以产生起始相角和脉冲宽度可调的单脉冲触发信号，也可以依据脉冲数据发出脉宽调制（PWM）脉冲序列。借助一个PWM脉冲数据计算模块，该ASIC可以自行产生脉冲数据并输出PWM脉冲。同时，该ASIC的锁相功能可以满足同步脉冲发生的需要。该ASIC还具有灵活的脉冲调理、多样的控制方式、直观的状态监视、高效的数据访问管理等特点。该ASIC和基于它设计的电力电子通用脉冲发生装置，可以解决多种电力电子应用中的脉冲发生问题，便于实现控制装置的数字化和集成化。     

TMS320F28335DSP在电力电子变流器中、性能优势分析

主要分析了首款工控用浮点DSP—TMS320F28335与TMS320F2808、TMS320F2812等一些目前大量应用于电力电子变流装置的DSP在控制算法实现、系统效率和开发周期上所具有的一些优势,得出了该浮点DSP具有,相当的可替代性优势,并将成为电力电子变流控制技术发展的重要实现平台。     

基于晶闸管开关的高重频脉冲泄放研究

高重频脉冲功率源是脉冲功率源技术未来发展的方向,脉冲电容器放电结束后依旧会残留大量电能,出于安全考虑,需要进行残能泄放。为了实现脉冲功率源的高重频放电技术,必须对脉冲电容器上的残能进行快速泄放。传统的机械开关导通响应时间长,开通时间不一致,不利于多模块脉冲功率源残能的快速泄放,因而采用快速晶闸管替代传统的机械泄放开关。通过计算分析给出了在实际实验中泄放电阻参数选择;设计了一种新型实现晶闸管开关状态监测功能的硬件电路,弥补了软件检测有时间延迟的缺点。结合实际应用给出了监测电路的设计原理与器件参数。测试结果表明,此方案可行,在0.5 s内电容器可以完成残能泄放,为高重频技术的实现奠定了基础。     

分布式电源和有源电力滤波器的优化组合研究

通过逆变器并网发电的分布式电源在结构、功能等方面与有源电力滤波器很相似,因此本文提出将这两种装置进行优化组合,组合后的装置即可以向电网提供有功功率,又能进行有源滤波,而且还节省了投资.通过仿真验证该方法是有效的.