一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统

为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相—单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型"!"联结的有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。     

二极管箝位五电平变换器的直流均压SVPWM快速算法

提出一种适用于二极管箝位多电平变换器的均压多电平SVPWM快速算法,该算法在α′β′坐标系下将多电平SVPWM算法中的参考矢量变换、顶点坐标计算、矢量判区和作用时间计算等分解为快速简单的计算,继而通过遍历所有冗余开关矢量,预测下一开关周期内冗余开关矢量对直流电容电压的影响,选择输出可使直流电容电压回归均衡值能力最强的最优开关矢量。仿真结果比较了传统PWM算法和所提均压多电平SVPWM算法,验证了所提算法的有效性。最后设计了基于可编程逻辑器件的SVPWM算法的控制核心,通过小容量实验系统研究验证了所提算法良好的动静态性能。     

基于三相-单相电力电子变压器的牵引供电系统负载不平衡、无功和谐波潮流分析

将三相-单相电力电子变压器应用于贯通式同相供电系统,对比计算了传统变压器、电力电子变压器的单相侧和三相侧之间负载不平衡、无功和谐波的潮流关系。基于三电平电路研究了隔离DC-DC变换器和多模块级联整流器的控制方法:整流器采用有功无功解耦控制,实现了三相网侧单位功率因数运行;隔离DCDC变换器采用双边三电平控制,减小了流过中频变压器电感电流有效值。仿真和实验结果验证了基于三相-单相电力电子变压器的贯通式同相供电系统可有效消除负载不平衡、无功和谐波对三相电网电能质量的不良影响,系统动静态性能良好。     

单相三电平H桥两模块级联变换器的一维均压SVPWM算法

针对两模块级联多电平变换器,提出一种利用冗余矢量实现均压的一维空间矢量脉宽调制算法。该算法根据当前作用矢量计算得到下一时刻的作用矢量,矢量的变化是在相邻矢量间进行选择,保证了端口电平不会发生越级跳变的现象,并同时保留所有冗余矢量,最终输出均压能力最强的矢量。给出了均压算法的实现过程,并分析了该算法无越级跳变的矢量变化路径。通过MATLAB/Simulink仿真和小容量实验对算法进行了验证,结果证明了该算法的正确性和可行性,系统动静态性能良好。     

一种双向隔离三电平DC-DC变换器电流有效值最小控制方法

针对双向隔离DC-DC变换器在传统"两电平H桥结构+移相控制"模式下进行功率传输所导致的开关器件承受电压应力大、变换器传输效率低等问题,提出一种"双边三电平半桥结构+电流有效值最小控制策略"方案。该方案将H桥结构替换为三电平半桥结构并在传统移相控制的基础上增加对变压器漏感电流有效值的控制,降低了变换器损耗和开关器件承受的电压应力并提高了变换器的传输效率。根据隔离变压器漏感电流有效值表达式与零电压开关条件,对电感电流有效值最小控制方法的控制曲线进行了详细推导,并根据该控制曲线设计了基于可编程逻辑器件的控制核心。采用新型Si C MOSFET开关器件搭建了物理实验平台。实验结果表明在所提方案的作用下开关器件所承受的电压应力、变换器损耗和变换器传输效率都得到了较大的改善,验证了理论分析的正确性和所提方案的可行性。     

前馈调节逆变电源

介绍了一种基于DSP控制的单相逆变电源设计方案，该方案采用SPWM调制方式。根据逆变电源的特性，采用逆变器直流侧电压作前馈补偿器，使调制深度保持在合适的值，从而使输出经LC低通滤波多滤波后，得到质量较高的正弦波电压。实验证明，该方案效果良好，成本低廉，运算简单，性能稳定可靠，具有良好的实用价值。     

基于空间矢量双滞环策略的STATCOM直接电流控制方法

提出一种适用于STATCOM的直接电流控制新方法以减小开关频率和电流跟踪误差。该方法通过指令电流求导矩阵替代参考电压预测方法,能够准确判定参考电压矢量的位置,并根据误差电流矢量与双滞环阈值的大小选择优化的开关状态输出。与其它电流控制方法相比,基于空间矢量双滞环策略的直接电流控制方法可以保证无功电流的快速响应性能,同时有效降低开关频率。仿真与实验结果证明其良好的动静态性能。     

基于FPGA的综合潮流控制器的设计与实现

分析了同相牵引供电系统的结构与原理,并提出了综合潮流控制器的一种设计与实现方案.该方案通过采用改进的瞬时无功功率检测方法,计算出补偿电流并通过控制背靠背的SVG系统实现同相牵引供电和电能质量综合治理.详细介绍了以FPGA为核心的综合潮流控制器的设计和实现方法,该控制器由先进的FPGA、A/D转换和IGBT等电路构成,通过对多路电压、电流实时输入信号进行采集和处理,由FPGA快速计算生成指令电流,最后再通过滞环调制方式控制背靠背的SVG系统从而实现同相牵引供电.仿真和实验验证了方案的正确性和有效性.