基于室内台架的电动汽车行驶工况仿真及测试

电动汽车行驶工况仿真台架系统由牵引电机-测功机试验台架、动力电池组及管理系统和计算机数据采集及控制系统组成。台架系统模拟实验时,将电动汽车的车辆参数及行驶工况输入到计算机进行处理,由开发的测试软件实时计算出模拟行驶工况运行时的电机负载扭矩,并通过接口电路输出到测功机,控制测功机加载扭矩的变化,从而实现对牵引电机的变负荷控制。试验表明,台架系统能够真实地模拟汽车的行驶工况运行状态,并在不同的行驶工况下测试电动汽车的续驶里程及能耗。     

矩阵变换器与双PWM变换器的比较研究

分析了矩阵变换器的虚拟交-直-交调制策略,并与电压型双PWM变换器进行了比较,对二者的主要性能指标进行了综合评价,得出矩阵变换器的虚拟交-直-交调制的实质就是电压型双PWM交-直-交变换器的综合协调控制目标一体化实现的结论。矩阵变换器的发展方向为实现模块化、集成化,与电机实现集成,形成机电一体化、集成化的新型电机控制系统体系结构。     

基于LLC变换器的电动汽车充电机设计

动力电池是电动汽车应用的核心技术之一,应用中需要进行充放电管理,充电机可以把交流电转变为直流电,为动力电池补充能量;本文介绍了一种基于LLC变换器的电动汽车充电机设计方法,LLC谐振电路充电机工作在谐振频率,能够实现ZVS和ZCS,降低开关应力,减小了开关损耗,提高了充电效率;通过分析LLC谐振电路的工作特点,研究变换器的参数设计原理,并根据分析,设计了试验样机,进行了试验验证,获得较好的实验效果。     

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。     

矩阵式交-交变换器的主电路设计

矩阵变换器是一种新型交鄄交式直接变换器,其具体电路的设计仍有很多值得商榷、研究的地方。着重介绍了矩阵式交鄄交变换器的一种实现方法,分析了其主电路构成和各部分的功能,论述了输入滤波电路、箝位电路、上电辅助电路等环节的设计原则及需要考虑的问题。实验结果验证了所述设计原则的正确性。文章最后给出了矩阵变换器在硬件电路设计方面的研究动向。     

外转子双凸极永磁电机功率变换器设计

介绍了旨在用于电动汽车的一种外转子结构的双凸极永磁电机,说明了电机功率变换器功率元器件的选择,IGBT-IPM的电路拓扑和功能结构;重点论述了应用外围电路的设计方案,并给出了DSP控制IPM的方法。     

电动汽车用DC/DC变换器模糊自整定PI控制

以提高电动汽车控制性能为目标,对电动汽车控制系统的双向DC/DC变换器和电机驱动器的基本组成电路--降压斩波电路和升压斩波电路进行了研究,搭建了DC/DC变换器实验台,设计了模糊自整定PI控制器,并通过实验验证了该控制器的良好控制效果.     

考虑牵引网谐波耦合的动车组辅助变流器启动特性分析

动车组辅助变流器运行在谐波含量较高的线路时频繁出现启动失败故障,线路试验结果表明牵引网高次谐波含量与启动失败存在相关性。为研究牵引网谐波电压对交直交型辅助变流器启动过程的影响,首先建立了车载单相变压器谐波模型,分析了牵引网谐波对车载牵引变压器辅助绕组的渗透特性。建立辅助变流器滤波电路谐波模型,对其串联谐振进行理论分析。建立单相不控桥式整流电路的数学模型,理论分析了交流侧谐波对不控整流电路的影响。对发生辅助变流器启动故障的CRH某型动车组的进行测试,对电压进行了谐波分析。根据实测数据对交直交型辅助变流器预充电过程进行仿真分析,与理论分析结果进行了对比。研究结果表明,牵引网谐波会明显渗透到车载牵引变压器辅助绕组,当滤波电路参数与牵引网谐波不匹配时,将激发滤波电路串联谐振,使滤波电容电压严重畸变,会使变流器不控整流阶段的直流侧电压升高,导致辅助变流器出现预充电启动失败故障。对深入研究谐波环境下动车组辅助变流器特性及滤波电路元件参数选取具有一定的指导意义。     

优良综合性能的正激式高频环节交－交变换器

新颖的正激式高频环节交-交变换器,是实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器的关键技术基础,其电路结构由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成,能够将一种不稳定的劣质交流电变换成另一种稳定、优质的同频交流电,具有高频电气隔离、拓扑简洁、两级功率变换(LFAC-HFAC-LFAC)、双向功率流等优点。研究了该类变换器的电路结构与拓扑、控制策略,给出了关键电路参数设计准则。设计并研制成功的1kVA220V±10PHzAC/110V50HzAC正激式高频环节交-交变换器工程样机表明,该类变换器具有输出波形质量高、变换效率高、功率密度高、网侧功率因数高、负载适应和过载能力强、音频噪音低、体积重量小等优良的综合性能。     

基于储能稳压的交直流混合电能路由器协调控制策略

将交/直/交级联变换器、直流变换器、储能及其变换器通过公共直流母线组合,构成含两个交流端口、三个直流端口的电能路由器拓扑结构。分析典型运行模式并提出储能稳压的交直流混合电能路由器虚拟同步机协调控制策略:在交流单/双端并网模式下,通过储能稳定直流电压,两端交/直、直/交变换器通过虚拟同步机功率外环控制功率流向及大小;在交流双端离网模式下,通过储能稳定直流电压的同时,配合分布式电源为交直流负荷供电。所提策略无需模式切换,降低了控制复杂性,可实现电能路由器各模式下直流电压稳定、就地消纳分布式发电,保证交直流负荷持续稳定供电,还可实现双端并网时电网馈线间的柔性互联、电网故障时潮流转供以及双端离网下的自稳定运行,有效提高了低压配电网的供电可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。     

新型四象限电力电子变压器的研究

电力电子变压器（PET）是一种采用电力电子变换器和高频开关变压器的电能传输装置,在电力系统配电网中具有潜在的应用价值。提出了一种新型PET,其组成是：变压器前级即高压端只有一级单相-单相交交变换器,可以得到高频交变电压;变压器后级即低压端为一级单相-单相交交变换器,经过滤波得到低压工频电压;最后级为阻性变换器,可以获得低压直流电压输出和单位输入功率因数。结果可以得到网侧单位功率因数,同时具备四象限功能。对这种PET进行了理论分析和仿真分析,并进行实验验证。结果表明：这种PET具有结构简单、控制容易、换流安全、单位输入功率因数、双向功率流动以及便于级联等特征,具有一定的应用价值。     

双馈风电系统中VRB储能型网侧九开关变换器

双馈感应电机(DFIG)风力发电系统定子侧直接挂网运行,使故障穿越运行显得尤为重要。在研究多种故障电压补偿方案与九开关变换器脉宽调制策略的基础上,提出新颖的采用九开关变换器替代双馈风电系统网侧变换器实现并网控制与电压串补一体化方案。在对九开关变换器的数学模型、调制方法、工作状态、网侧九开关变换器的控制策略、直流侧电压分配以及全钒液流电池储能环节电路模型进行理论分析的基础上,建立网侧采用九开关变换器的DFIG风电系统仿真模型。设计多种并网点电网电压短路故障工况,分别对风电系统的电气参数和运行特性进行深入仿真研究。研究结果表明九开关变换器能维持DFIG机端电压稳定,使双馈风电机组在对称与不对称电网电压故障下实现柔性故障穿越运行。     

交-交直接变频矩阵变换器的研究与设计

作为一种新型的交-交直接变换器,矩阵变换器在交流传动领域获得了越来越广泛的应用。对矩阵变换器的空间矢量调制法以及半自然两步换流技术进行了分析及阐述,同时研制了一套矩阵变换器样机。样机控制系统以数字信号处理器TMS320LF2407A和复杂可编程逻辑控制器件EPM1270为核心,主电路采用绝缘门双极晶体管(IGBT)搭建。仿真和试验结果证明了理论的正确性。     

电动汽车用开关磁阻电机集成功率变换器设计

电动汽车用开关磁阻电机控制系统包含电机驱动和电池充电电路,降低了系统集成度和功率密度。以开关磁阻电机不对称半桥式功率变换器为基础,设计了一种用于电动汽车的集成功率变换器,增加了前端电路,通过控制前端电路可以实现电机驱动和电池充电两种工作模式。在电机驱动模式下利用电容器的充放电功能提高了系统的能量比,给出了电容器的容量估算方法,对比了不同容量对系统性能的影响。在电池充电模式下利用电机绕组作为充电电感,对原有功率器件复用,实现了具有功率因数校正（PFC）的功能充电方式,有效地改善了交流信号,分析了电机绕组作为充电电感的限定条件,实现了恒流充电和恒压充电过程,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了方案的有效性。     

交-交直接变频矩阵变换器的研究与设计

作为一种新型的交一交直接变换器，矩阵变换器在交流传动领域获得了越来越广泛的应用。对矩阵变换器的空间矢量调制法以及半自然两步换流技术进行了分析及阐述，同时研制了一套矩阵变换器样机。样机控制系统以数字信号处理器TMS320LF2407A和复杂可编程逻辑控制器件EPM1270为核心，主电路采用绝缘门双极晶体管（IGBT）搭建。仿真和试验结果证明了理论的正确性。     

交-交电力变换器拓扑结构综述

为了解决交-直-交型变换器和直接型矩阵式变换器中存在的开关数量多、换流过程复杂的问题,详细地介绍了一些新型矩阵式变换器电路拓扑及其工作原理和控制方式,并将其与直接型矩阵式变换器进行比较,从而得出各式新型矩阵式变换器的优缺点,为后续矩阵式变换器在电力系统的应用奠定基础。     

一种新型四相SR电机功率变换器的分析与设计

功率变换器是开关磁阻电机调速系统(SRD)中的重要组成部分,现有的各种功率变换器都存在着种种问题和不足,关键是不能保证较好的性能价格比。通过对两种常用的四相开关磁阻电机(SR)功率变换器主电路的分析,优化和综合常用的主电路,给出了目前最优的四相SR电机功率变换器主电路型式,即最少主开关型,提高了经济性和实用性。结合研制实践,介绍了5.5kW的SR电机新型功率变换器的实际电路、主要器件及其定额的选择。该方案已成功地通过了实验应用,结合降低SR电机转矩波动的有效手段,实现了电机实时双相绕组通电稳定运行。     

单级组合式不间断高功率因数AC/DC变换器研究

提出了一类基于Boost-Flyback变换器的单级组合式不间断高功率因数AC/DC变换器电路结构与拓扑族。这类变换器由二极管整流桥和具有功率因数校正、不间断供电、输出电压快速调节等功能的Boost-Flyback变换器构成，可以将1种交流电压变换成所需要的输出直流电压。分析研究了这类变换器的3种工作模式(正常工作模式、后备工作模式、充电工作模式)、稳态原理特性、控制策略和关键电路参数设计准则，并给出了原理试验结果。这类变换器具有单级功率变换、不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网或负载高频电气隔离、输出电压调节速度快、体积重量小、成本低等优点。     

低输入直流电压的单级双向并网变换器设计

为了实现储能系统接入电网,设计了一种可接入低直流电压的双向单级并网变换器。所提出的双向并网变换器包含了1个双向直流变换电路和1个全桥电路。双向直流变换电路具有升压和降压调节能力,可在低输入直流电压和整流后的正弦电压之间执行双向功率转换。全桥电路基于前馈标称电压补偿器和重复控制算法将整流后的正弦电能并入电网,前馈标称电压补偿器通过预设工作点减轻了电网电流控制的负担,重复控制算法实现了对电网电流的精确控制。搭建了250 W的双向单级并网变换器样机实验平台并开展了相关实验,实验结果验证了新型的变换器具有较高的电能质量、效率,以及较好的控制性能。     

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。