基于虚拟仪器的IGBT电气参数自动测试系统

针对测量不同工作条件下IGBT模块电气参数时需要获取大量数据、反复改变工作点等问题,以容量为1200V/75A的绝缘栅双极晶体管为例,设计了一套基于虚拟仪器的IGBT电气参数自动测试系统。该系统通过硬件电路,结合LabVIEW和高速数字化仪,实现了IGBT的单脉冲开关测试。该系统不仅可以按一定规律自动测量不同电流、不同温度下的IGBT电气参数,还可以同时测量并保存多种参数,如饱和压降、门极电压、关断时间、集电极电流等。与传统的手动测试方法相比,该自动测试系统可以节约50%以上的测量时间,提高测试精度,且开发周期短。所得测试数据不仅可以用来研究温度对IGBT电气参数的影响,作为结温预测数学建模的数据来源,还可以用于研究IGBT电气参量和老化程度的关系,并将其作为状态评估依据,为IGBT的在线状态监测提供基础。     

一种交错并联高升压DC/DC变换器

针对燃料电池应用系统中电池输出电压低的问题,提出一种具备高增益升压能力的非隔离型DC/DC变换器,该变换器通过在传统Boost三端口网络中串入由二极管和电容构建的DCM ( di-ode-capacitor multiplier, DCM)升压单元来提高其输入输出增益。理论分析和实验结果表明,该变换器在提高输入输出增益的同时还具备以下优点：(1)开关器件电压应力低,可以选择更低导通电阻的开关管提高变换器工作效率;(2)所有二极管的电流电压应力均相等,有利于散热器设计;(3)输入输出增益可以通过DCM单元数来调节,方便根据输入输出工况做出合适的调整;(4)交错并联的输入形式,更适合于大电流输入的应用场合;(5)两相输入电流可以实现自动均流,控制方便。     

计及V2G备用服务的交易模式

随着电动汽车的普及,电动汽车接入电网(vehicle-to-grid,V2G)备用的引入将不可避免地影响传统备用市场交易模式。从可靠性和经济性角度,对比分析了V2G备用与发电备用的异同,指出了含V2G备用的市场交易特点,并分析了在一定可靠性要求下,未来交易中备用需求、供给与价格间之间的联动关系。以此为基础,提出了以购置成本和风险成本总和最小为目标,以可靠性综合电价作为衡量指标的计及V2G备用服务的备用交易新模式,并基于顺序投标法给出了具体求解方法。该模式综合考虑了电动汽车用户参与备用服务的违约概率和传统发电备用的事故概率,实现了V2G备用与发电备用的联合优化调度,为未来含V2G的备用服务交易模式提供了一种新思路。最后,通过算例验证了所提交易模式的有效性和正确性。     

一种高可靠无源恒流LED驱动电源

针对如何提高发光二极管(LED)驱动电源的使用寿命以及可靠性等问题,提出一种新型高可靠无源恒流LED驱动电源,并对其工作原理和性能特点进行了分析。由于该电源内部不含有电解电容,因此克服了由电解电容引起的LED驱动电源与LED理论使用寿命不匹配的问题。该电源内部不含有任何有源开关器件以及相关驱动、控制电路等,因此电路简单可靠。在工频交流电压输入时,其输出电流值近乎恒定,与所接负载LED串联颗数无关。最后,制作了一台220 V工频交流电压输入,输出电流平均值为350 mA,额定输出功率为42 W的试验样机,在负载LED颗数发生变化时,其输出电流识误差在10%以内,输入功率因数接近1,效率达到93.3%,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于状态反馈线性化的IGBT外部热管理

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的热管理技术能降低其运行时的结温波动,提高器件的可靠性.针对IGBT外部热管理系统中的非线性成分,建立系统的仿射非线性模型.通过引入状态反馈线性化方法对其进行线性化,弥补目前IGBT热管理控制系统设计中缺乏精确数学模型的缺陷.基于线性二次型调节器(LQR)设计一种闭环控制方法,通过调节外部散热条件以平滑IGBT运行时由于负载波动导致的低频结温波动.基于Buck电路进行实验,实验证明,所提算法对负载电流在额定值的60％～100％范围内波动时,能够降低约60％的结温波动,提高IGBT约69倍的寿命.最后,基于小电流注入法在线测量结温,验证了基于模型计算结温的准确性.     

各类型电动汽车集群参与系统调频的可控数量动态变化评估

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,通常把电动汽车作为能量储存系统参与电网互动,并未考虑其作为交通工具的主要特性。事实上,只有处于可控状态的电动汽车,才能通过电动汽车与电网互动（vehicle-to-grid, V2G）技术向电网提供频率调整辅助服务,即电动汽车参与电力系统调频。因此,要研究电动汽车如何有效响应系统调频控制信号及其对系统频率的影响,首先应研究可控电动汽车数量的动态变化情况。为此,提出了基于蒙特卡洛的电力系统调频可控电动汽车数量动态变化模拟算法,该算法可在缺乏大量电动汽车实际运行数据的情况下,计算出各时段处于可控状态的各类型电动汽车数量及可控电动汽车总数,以有效研究电动汽车对系统频率影响。最后,通过仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。     

一种适用于新能源发电接入电网的电压源换流器

大容量的新能源发电接入电网换流器既需可调节有功和无功功率,又需减少注入电网电流的谐波含量.双Buck电压源换流器仅用2个高频开关便可实现新能源发电接入电网.这种双Buck型换流器的滤波电感既可以置于晶闸管逆变桥的直流侧.也可置于交流侧.通过采用空间矢量分析方法.并结合晶闸管逆变桥的换相条件,对滤波电感处于不同位置的2种换流器电路的有功和无功功率处理能力进行了分析和比较,结果表明这2种电路具有不同的有功和无功处理能力.该结论为换流器的功率控制区间提供了理论基础.同时对2种电路的输出电流波形质量进行了分析,表明滤波电感置于直流侧时.由于电感电流不能突变会导致换流器输出电流波形畸变严重.而滤波电感置于交流侧时,则不会存在该问题.Saber仿真对分析结果进行了验证.     

双频三相功率因数校正

文中提出了一种新型的双频三相全桥功率因数校正器拓扑结构。该拓扑结构由两个三相全桥功率因数校正器（PFC）单元级联而成,共用直流母线。其中一个PFC单元工作在高频,决定系统的补偿性能;而另一个工作在低频,主要承担输出功率的任务。该拓扑结构功率因数校正效果与单个高频全桥PFC相同,而损耗与单个低频PFC相当。文中对高频PFC单元采用单周期控制方式.对低频PFC单元采用滞环控制。仿真和实验结果证实了理论分析的正确性。     

复合双频BUCK变换器

提出一种复合双频Buck变换器,对其工作原理和性能特点进行了详细分析。复合双频Buck变换器的高频部分为三电平Buck单元,低频部分为两电平Buck单元。与三电平Buck变换器相比,复合双频Buck变换器具有较高的效率,而且其"隔直"电容可以取得更小。与双频Buck变换器相比,其具有高频开关电压应力低,输出滤波电感、滤波电容小,动态负载性能好等优点。最后,在理论分析的基础上进行了实验研究。     

双频Buck变换器工作模式

研究了基本双频Buck变换器可能存在的工作模式,详细分析了工作于"模式一"时变换器的工作原理。结果表明,基本双频Buck变换器的稳态和动态性能都存在明显缺陷,其应用领域受到限制。讨论了改进双频Buck变换器的工作模式,特别分析了其工作于"模式二"时的工作原理,在此基础上研究了改进双频Buck变换器工作模式的判定方法,提出了变换器在整个负载变化范围工作于"模式一"的关键条件。最后,在理论分析的基础上进行了实验研究。