基于81电平铁路功率调节器的不平衡补偿策略

为进一步降低铁路功率调节器在大功率补偿过程的开关频率,采用开关频率较低的混合级联81电平变换器作为电压源、开关频率较高的单相全桥变换器作为电流源,将两个电压源背靠背连接,提出一种81电平铁路功率调节器。由于系统中承担85%的补偿功率的开关器件的开关频率在250 Hz及以下,开关频率高的电流源仅承担1%的功率,因此系统开关损耗小且对补偿电流参考信号的跟踪性能好。研究了系统的基本结构及其等效电路,通过构建等效对称三相电压源建立等效三相电路,采用有功功率平均分配法,使得补偿后的系统等效为Y-Y型对称三相电路,从而实现不平衡电流补偿,并提出一种新的补偿电流检测方法。仿真结果证明所提系统及其补偿方法的有效性和可行性。     

基于滞环电流控制三相整流器的开关频率分析与仿真

通过数学模型对滞环控制三相整流器的开关频率进行了分析,得出开关频率与电感值和滞环宽度的关系,并在Matlab／Simulink环境下进行了仿真,仿真结果验证了分析结论。     

储能系统双向隔离直流变换器新型控制策略

为了实现高压接入低压输出储能系统中三相双向隔离直流变换器的高效应用,设计了一种新颖的控制策略。三相直流变换器中隔离变压器采用星三角连接可减少高压侧电压应力和低压侧电流应力。新方案利用开关频率控制调节直流变换器输出电压,并在高于开关频率点后,结合使用了一种谐振电路的移相算法,以减小特定功率下的开关频率范围。同时,对全功率...     

新型软开关三相并网逆变器

提出了一种新型软开关三相逆变器,可以只采用一个辅助开关实现所有开关的零电压开通(ZVS),并抑制二极管反向恢复。逆变器的主开关和辅助开关具有相同且固定的开关频率,主开关和辅助开关电压应力均等于直流母线电压。分析了软开关三相桥式并网逆变器的软开关过程,研制了20 kW试验样机并完成了试验验证。     

四开关三相方波无刷直流电机的磁链跟踪控制

在分析传统六开关三相无刷直流电机运行原理的基础上,提出四开关三相方波无刷直流电机的磁链跟踪控制策略.系统外环为转速环,通过转速环输出和电流形状函数分别相乘实现三相电流的给定,借助坐标变换在两相静止坐标系下构建电流闭环,采用磁链跟踪型调制策略实现对四开关逆变器的控制,从而克服了滞环调制的开关频率不固定问题,实现了四开关三...     

A Novel Soft Switching Three-Phase Grid-Connected Inverter

提出了一种新型软开关三相逆变器,可以只采用一个辅助开关实现所有开关的零电压开通(ZVS),并抑制二极管反向恢复.逆变器的主开关和辅助开关具有相同且固定的开关频率,主开关和辅助开关电压应力均等于直流母线电压.分析了软开关三相桥式并网逆变器的软开关过程,研制了20 kW试验样机并完成了试验验证.     

基于RPWM的变频器降噪研究

本文针对变频器供电交流传动系统带来的噪声问题,提出了一种随机开关频率与空间电压矢量调制结合的新方法,即可变延迟开关周期PWM方法(VDRPWM),以实现开关频率随机化;并以某型电机的变频器为研究对象,设计了三相空间电压矢量控制的电机系统.并利用Matlab/Simulink对三相空间电压矢量控制电机系统进行了仿真,研究结果表明该方法能明显减弱系统的二次以及高次谐波,降低了系统的噪声.该方法实现简单,对于大容量电机具有一定的应用前景.     

三相PWM整流器最小滞环宽度研究

在实际三相整流器实验中,一般用采样频率来限制开关频率,设定滞环来减少谐波含量.滞环宽度过小不但会增大开关频率,而且会因谐波的不平衡性使网侧功率因数减小.分析了滞环宽度影响网侧谐波的原因.并在综合考虑三相电流的情况下,提出采样频率固定时计算最小滞环宽度的方法.最终通过仿真和实验验证了该方法的正确性,可以在最小滞环宽度下提高谐波电流的平衡性,使系统功率因数达到最佳值.     

基于瞬时频率的电压源变流器开路故障检测方法研究

针对电压源变流器中功率器件的开路故障问题,通过分析变流器三相电流的固有模态分量特征,提出了一种基于瞬时频率的变流器开路故障检测方法。首先采用经验模态分解理论获取三相交流电流中的开关模态分量。然后通过希尔伯特变换得到开关模态分量的瞬时频率,利用开路故障前后开关模态分量瞬时频率特征变化对功率器件的开路故障进行检测。最后在PSCAD/EMTDC中搭建柔性直流互联系统仿真模型进行了验证。仿真结果表明,利用开关模态分量瞬时频率特征能够在几个开关周期内快速地检测出单个或多个故障功率管,而且在功率调整和潮流反转时具有较好的动态检测性能。     

三相PWM整流器直接功率预测控制

建立了三相电压型PWM整流器的数学模型,分析了直接功率控制的原理,为克服传统直接功率控制开关频率不固定稳定性差的缺点,结合空间矢量控制策略设计了一种预测直接功率控制(P-DPC)方法,并通过仿真对其进行验证。研究和仿真分析表明,P-DPC的应用使系统具有结构算法简单、动态响应快、高功率因数、开关频率固定和THD低等特性。     

一种新型开关磁阻电机软开关功率变换器的研究

为了实现开关磁阻电机（SRM）绕组电流或磁链的精确控制,必须提高SRM功率变换器的工作频率以提高系统的动态响应速度.然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰（EMI）和开关损耗从而导致系统整体效率降低,文中结合谐振开关（RS）、直流谐振环（RDCL）和脉冲宽度调制（PWM）的优点,提出了一种新型的软开关SRM功率变换器,基工作原理为通过在非对称桥式电路的基础上增加一套换流电路,以此实现功率器件的软开关.在对变换器工作原理详细分析的基础上,导出了实现软开关的条件并给出了设计实例.仿真和实验研究证实了新型软开关SRM变换器的可行性.     

基于电压向量合成的模块化多电平换流器控制策略

介绍了模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的拓扑结构与工作原理,提出一种基于电压向量合成的模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multi-level converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）控制方法.传统的模块化多电平换流器控制方法子模块投切频率高,相应的开关损耗也高.设计的电压向量合成控制法可以实现子模块工频开关投切,极大地降低了模块开关损耗.同时还针对该控制方法设计了模块均压控制策略和换流器闭环控制系统,在模块工频投切的同时模块电压也能得到良好的均压控制.仿真结果表明所设计的控制系统模块开关频率低,电压波动范围小,实现了功率的闭环控制,具备很好的理论研究价值和工程应用价值.     

应用于混合动力变换器中的新型变频控制方法

针对混合动力车载变换器中由于电感量较小，而导致功率器件工作频率较高，从而引起开关损耗过大的问题，该文提出了一种新颖的变频控制方法。该方法根据DC/DC变换器输出电压的变化相应地调整开关管的工作频率，有效地减少了在整个电压输出范围内的开关损耗，避免功率模块局部过热。同时，针对额定电流输出时开关损耗应力较大的问题，提出了电感电流恒脉动的变频控制方法。以此保证在整个输出电压范围内电流峰值恒定，从而在提高电感利用率的同时减少了开关损耗。另外，当输出电流小于额定电流时，提出了一种损耗最小化的变频控制方案。实验表明，采用变频控制方法在减少电感体积的同时，并没有使功率开关的损耗明显增加，从而合理地解决了散热问题。该控制策略可以用于混合动力车载变换器中。     

Si IGBT/SiC MOSFET混合器件及其应用研究

综述了Si IGBT/SiC MOSFET混合器件在门极优化控制策略、集成驱动设计、热电耦合损耗模型、芯片尺寸配比优化和混合功率模块研制等方面的最新研究成果与进展。Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结合了SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力和低成本优势,已有文献的最新研究和实验结果验证了该类器件的优异特性,表明其对高性能电力电子器件实现更高电流容量、更高开关频率和较低成本具有重要意义,是高性能变换器应用中非常有潜力的功率器件类型。     

一种新型电压源换流器的研究

为了改善轻型直流输电网络的波形质量，目前电压源换流器使用较多的高频有源开关器件，导致成本增高，损耗加大，限制了其实际应用。本文提出了一种Buck型电压源换流器(BVSC)，该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成，仅用两个高频开关，即可取得较好的输出波形。为了进一步解决大功率应用时的高频开关的局限性，文中还提出了一种新型的双频控制Buck型电压源换流器(DBVSC)，DBVSC在BVSC的基础上附加了一个双Buck变换器，使原BVSC工作在高频，仅处理谐波功率，而附加的BVSC工作在低频，处理基波功率。DBVSC既可以改善换流器输出电流波形质量，又可以减小系统损耗，提高功率等级，特别适合于大功率应用。文中推导了基于单周控制思想的控制方程，运用简单的控制电路实现要求，通过仿真研究，证实了理论分析的正确性。     

Operation analysis of quasi‐resonant,high‐frequency transformer link dc–ac converters applied to phase‐shift PWM control on the secondary side

In recent years, the soft‐switching techniques have attracted attention for their peculiar advantages such as low switching loss, high power density, EMI/RFI noise reduction, and so on. The authors have previously reported on a quasi‐resonant dc–dc converter using new phase‐shift PWM control scheme. By using the proposed control scheme, circulating current is eliminated and ZVS (Zero Voltage Switching) is achieved with small commutating current. As a result, the conduction losses caused by their currents are substantially reduced. In this paper, the authors apply a proposed control scheme to a quasi‐resonant high‐frequency transformer link dc–ac converter. As a result, all switching devises in this dc–ac converter can achieve soft switching with small commutating current irrespective of inverter mode and rectifier mode. Its operating principle and unique features are described as compared with the symmetrical control scheme of dc–ac converter. Operating performance of this dc–ac converter in the steady state is illustrated by means of simulation results. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(2): 88–98, 2000     

基于电流解耦控制的三相电压型PWM整流系统分析与设计

建立了三相电压型PWM整流器电流控制数学模型,输入电流在静止坐标系下实现了固定开关频率的解耦控制.得到了系统交流侧滤波电感,直流侧电压值以及系统结构和控制器的设计方法.同时,分析了系统关键参数对交流电流谐波含量的影响.最后,设计了一台基于固定开关频率电流控制方案的三相电压型PWM整流装置样机.实验研究表明所设计的系统可以实现整流和逆变两种运行状态双向可逆,动态特性好,交流侧功率因数接近1,所提出的设计方法是可行的.     

线路谐振对大功率变频装置影响的研究

通过对一种高压大功率变频器烧损原因的分析,研究了线路高频谐振与变频器功率开关器件损坏之间的内在联系,在剖析振荡电流与器件触发脉冲波形的基础上,发现线路谐振是造成功率开关器件强制高频开通、关断的原因,并且导致了器件的不完全导通和关断,使器件发生局部过流和过热而造成损坏.以上分析对于变频器的结构及控制方法的设计具有一定的意义.     

一种新型的电流源型变流器PWM控制策略及其在超导磁储能装置中的应用

超导磁储磁能(SMES)装置的超导磁体通过变流器与电网连接,为了减小装置向系统注入的谐波电流,各种改进的脉宽调制(PWM)技术被用于变流器的控制。该文分别用正弦波和三角波作为调制和载波信号,提出一种可用于电流源型变流器的实时电流控制的新型PWM开关策略,并在此基础上研究了能够按照系统要求对电流源型SMES独立地进行有功和无功功率四象限调节的实时功率控制方法。仿真结果表明,该开关策略不仅能够快速改变变流器交流侧电流的幅值和相位,有效降低变流器交流侧电流中的谐波含量,而且能够提高SMES装置的功率响应特性。同时该方法还具有控制策略简单,工程实现容易的特点。     

基于交错并联Buck变换器新型驱动电路的研究

传统的电压源驱动MOSFET的方式,开关损耗会随着开关频率的增加而显著增加。交错并联技术能够以较低的开关频率实现高频输出电压波动,具有纹波互消、相间分流等优点。在此将一种新型的电流源驱动电路应用于交错并联技术的Buck主电路,在对电路损耗进行详细分析的基础上,设计了在开关频率1 MHz、输入5 V条件下,实现输出1.3 V/20A的电路拓扑,达到了较小电压纹波输出和较高装置效率的要求。