具有直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑推演与对比

直流故障具有影响范围广、故障电流大的特征,已成为制约直流系统发展的重要因素之一。模块化多电平换流器可通过配置双极性子模块实现直流故障穿越,但相比于基于半桥子模块的拓扑,其建造成本与运行损耗均大幅增加。为寻求兼顾硬件成本、运行效率与直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑,首先通过拓扑抽象定义与模块配置约束,遍历并推导出4大类共13种模块化多电平换流拓扑;进而优选出T型桥臂交替多电平换流器,并提出桥臂移相导通调制,实现其高效功率变换与直流故障穿越的兼顾;最后,计及硬件成本、运行损耗、可靠性与可实现性等维度,对各类具有直流故障穿越能力的拓扑进行了系统性对比,为具有故障穿越能力需求的交直流变换场景提供模块化多电平换流拓扑的选择依据。     

功率/信号复合调制的光伏优化器设计

在配置光伏优化器的分布式光伏系统中,通信功能与最大功率点跟踪(MPPT)功能同样重要.此处提出了一种利用功率/信号复合调制进行电力线载波通信(PLC)的光伏优化器设计方法,通过将调制信号叠加于光伏优化器的功率控制环上,实现数据信号发射.该方法无需额外的信号发射电路,节省了硬件成本.通过建立系统模型,分析了优化器在直通模式下通信和功率传输之间的相互影响.最后,通过搭建一个包含12块光伏组件的2.2 kW的系统,实现了 3.75 kbit·s-1的通信速率,验证了该设计方法在光伏系统中的可行性.     

基于傅里叶级数解析热扩散角的功率模块热阻抗物理模型

绝缘栅双极型晶体管功率模块失效主要由温度因素诱发。为提高功率模块可靠性,RC热阻抗模型被提出用于实时预测芯片结温。随着功率密度的提高,模块横向扩散愈发明显,多芯片热耦合效应愈加突出,导致传统RC模型会引入较大误差。文中针对RC模型精准度不足进行改进,揭示热扩散角取决于热流密度的物理内涵,结合多层封装结构下的傅里叶级数解析热流模型,建立一维RC热网络与三维热流物理场的本质联系,构造计及多芯片热路耦合的扩散角热网络,较为准确地描述多芯片结温动态特性,揭示热扩散与热耦合效应对芯片温度场形成的规律。与其他传统热扩散角模型相比,所提出方法的结温计算结果准确度最高。最后以型号SEMi X603GB12E4p模块为例,针对提出的物理模型进行验证,仿真与实验结果均表明,该模型能够表征不同工况条件下功率模块的热过程,验证了所提建模方法的有效性与准确性,误差小于4%,且验证了所提模型较不计及热耦合模型精度提高了16.72%。     

基于移相脉冲宽度调制控制的串联谐振式塑料薄膜表面处理电源的研制

塑料薄膜表面处理负载是一种非线性变化的容性负载,随着放电的增强,负载等效电容增大。针对负载这一特点,研制一台基于移相脉冲宽度调制(PS-PWM)控制的塑料薄膜表面处理电源,实现对负载谐振频率的闭环跟踪。采用PS-PWM控制的塑料薄膜表面处理电源简单,紧凑,可获得很高的效率,采用二极管直接整流方式,克服了因晶闸管整流所带来的尺寸和成本问题。这种高频电源较好地实现了开关管的零电压(ZVS)软化,得到了较宽的调功范围。文中给出了该电源对塑料薄膜表面处理的实际结果,并验证了其有效性。     

多电平逆变器空间矢量脉宽调制的简化算法

提出了一种实现多电平逆变器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的简化算法。该算法可以方便地根据参考电压矢量的幅度和相位选择3个邻近的基本空间电压矢量,并计算出这3个基本矢量的作用时间。该简化算法不但适用于三电平逆变器,而且对更多电平数的多电平逆变器同样有效。利用提出的简化算法对一个三电平逆变器进行了仿真和实验,仿真和实验结果验证了算法的正确性。     

不同控制策略的小功率Boost-APFC性能研究

为了使用于小功率场合的功率因数校正电路的综合性能最优化,本文研究了采用电流断续模式或临界断续模式和电流连续模式的小功率Boost-APFC的各项性能。通过仿真分析和实验比较相结合的方法,定量给出了各电路在输入电流特性、效率、EMI滤波等性能上的具体差异,并且考虑了使用SiC二极管后对电路性能的影响。     

基于单相思想的三相整流器控制策略研究

将基于单相三电平Boost整流器的控制策略拓展到三相三开关三电平Boost整流器的控制中。通过3个模拟芯片分别控制每一相,不用DSP,不用繁杂的分立元件模拟电路系统,使其控制简单,参数设计方便,成本低;通过单相输出中点平衡控制思想的拓展,使三相输出中点的平衡得到很好的控制。通过仿真和实验结果证明了该控制的有效性。     

零反向恢复损耗的交错并联单相PFC电路

介绍了一种交错并联的单相功率因数校正(PFC)电路及其控制方法,利用该电路中的耦合电感实现了Boost电路的二极管零反向恢复损耗,从而提高了电路效率,减少了EMI。经分析发现,该电路中的控制电路可通过适当改进传统单相AC/DCPFC变换器的控制电路得到。实验结果验证了上述理论分析的正确性。     

新能源直流微网的控制架构与层次划分

以新能源直流微网为研究对象,融合集中控制和分散控制特点,提出一种直流微网层次控制架构。根据直流微网的物理特性,将控制框架划分为变流器控制层、母线控制层和调度管理层。在变流器控制层,将各类变流器统一为终端控制型和母线控制型;在母线控制层,根据母线电压划分3种运行模式,以实现系统中各单元的自适应模式切换;在调度管理层,中央控制单元通过自上而下的决策仲裁机制,实现系统的整体优化。位于底层的变流器控制层通过分散自治控制保证系统的可靠性;处于顶部的调度管理层通过集中控制提升系统的灵活性;处于中间的母线电压控制层作为重要衔接,实现系统的能量流动和信息交互。最后,通过理论分析和实验测试,验证了所述控制策略的有效性。     

脉冲电源污水处理技术

论述了臭氧发生法、高压脉冲放电法和脉冲电解法等脉冲电源污水处理技术的研究现状及展望 ,重点论述了相关脉冲供电电源的最新探索 ,指出了限制脉冲电源污水处理技术广泛应用的主要障碍是能耗大、成本高等。然而脉冲电源污水处理技术的独特优点使其有广阔的应用前景。