功率电子学科的基本理论初探

本文介绍功率电子技术（Power electronics或称电力电子技术）与微电子技术的区别和‘功率电子学科’的形成与发展讨论功率电子定义、技术覆盖范凰分析功率电子学科与电气工程学科的三个主要子学科内容的关联。分忻功率电子系统运行特点;明确功率电子学科基本理论为：功率电子‘元器件、电路与系统’理论。     

适用于复杂电路分析的IGBT模型

推出一种适用于复杂电路仿真分析的绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模型。模型分阶段模拟IGBT的开关瞬态过程,并采用曲线拟合的方式实现对IGBT稳态特性的建模。模型具有计算速度快、参数提取容易、物理概念明确的特点。描述模型的等效原理、构成和参数提取过程,并在PSIM软件包下建立其等效电路。以FF300R12ME3型IGBT为例给出了模型参数,并将模型应用于IGBT的开关特性分析、缓冲吸收电路设计以及IGBT的并联运行分析。仿真和实验结果对比证明了该模型的有效性。     

基于全阶观测器的三电平逆变器异步电机无速度传感器矢量控制系统

采用全阶观测器的方法在三电平逆变器平台上实现了异步电机的无速度传感器矢量控制。针对观测器中增益矩阵选择困难的问题,采用解析推导的方法借助数学软件完整地得出了六组增益矩阵,并指出了采用不同状态变量时增益矩阵之间的联系。全阶观测器只需要两路直流母线电压和两路电机电流信号,可以在全速域范围内准确的观测磁链和转速,并成功的将观测得到的转速和磁链用于闭环矢量控制中。仿真和实验表明基于全阶观测器的矢量控制系统动静态性能良好,对电机参数变化具有较好的鲁棒性。采用预励磁的方法可以在减小起动电流的同时增大起动转矩,保证系统的低速稳定运行。     

固定开关频率三电平PWM整流器直接功率控制

以三电平电压型PWM整流器的数学模型为基础,结合瞬时无功理论,推导了瞬时功率和三电平整流桥开关矢量之间的关系,提出了一种固定开关频率的三电平PWM整流器的直接功率控制方法.该方法基于空间电压矢量调制,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制.相对于传统的开关表bang-bang控制方式的直接功率控制,该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计.实验结果表明该控制策略实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能.     

新型高容错电机集成系统的设计

本文提出一种高容错感应电机变频调速集成系统的拓扑结构和控制策略。即使在电机的一相断线或者是逆变器器件发生故障的情况下,该系统仍然能够保证连续的、正常的运行。本文对此新型控制系统的拓扑结构作了详细分析并给出了相应的仿真结果。     

基于扫掠球量的快速距离计算

引入扫掠球量作为包围量.扫掠球是一系列相对于核基本形状以某一等距向外扩展而形成的包围量.核基本形状包括点,线段和矩形.这些包围量可以提供对被包围物体的不同的紧密性.基于这些包围量,建立混合层次并且采用有效而准确的算法可以计算两物体之间的距离,并可通过在返回值中引入相对误差来进一步提高算法效率.     

基于离散状态事件驱动的电力电子瞬态过程仿真方法

为分析计算电力电子系统的电磁瞬态过程,需采用非理想开关器件模型,并计及电路中的杂散参数和控制回路中的时间延迟等,此时描述电力电子系统的数学模型呈现出高阶非线性特性,且往往具有较强的刚性。采用常规微分方程的数值解算方法对于这种非线性的电力电子系统瞬态过程进行仿真求解,存在仿真时间超长和数值稳定性很差的问题。为解决这一问题,基于离散状态事件驱动(DSED)思想提出一类电力电子瞬态过程数值仿真方法,摒弃对时间离散的常规数值解算,而直接以状态量的变化值作为仿真计算依据。理论推证和仿真解算比较结果表明:该方法能有效缩短解算时间,同时解决了常微分方程组的刚性问题,使得解算具有很好的数值稳定性。     

对电力电子学的再认识——历史、现状及发展

该文通过对电力电子系统起源及定义的历史演绎,探讨了电力电子学的内涵和外延及其未来走向,分析了电力电子发展脉络、微电子与电力电子的关系及差异、以及电力电子未来的发展有可能给电能变换带来哪些实质性的变化。基于这些探讨分析,尝试提出一种对电力电子学的再认知框架,以使对电力电子系统建模、分析、设计及其控制的研究有一个更为清晰的背景和统一的基础。     

太阳能发电综合应用系统

提出了太阳能发电综合应用的概念;叙述了太阳能发电综合应用系统的主要技术路线和技术特点;介绍了已完成的太阳能综合应用系统的几个工程范例;展望了太阳能发电的应用前景。