基于固态变压器的移动变电站综合性能提升方法

为减小移动变电站中主变压器的体积和质量,提高移动变电站的高压侧电能质量,提出一种用于移动变电站的固态变压器拓扑.所提出的固态变压器由AC-AC变换器、高频多脉波整流器、工频逆变器三部分组成,该文首先分析了AC-AC变换器的工作原理,并从降低开关损耗的角度出发,设计其控制策略;然后从磁路和电路对称的角度出发,设计用于高频多脉波整流器的移相变压器,并应用开关函数法计算固态变压器的输入电流和输出电压;最后设计固态变压器中AC-AC变换器的控制和驱动电路,搭建了移动变电站的缩比仿真和实验平台.仿真和实验结果表明,使用固态变压器代替传统的工频主变压器后,主变压器体积减小了三分之二,其体积和质量得到显著降低;使用所设计的三相五芯柱变压器作为移相变压器后,固态变压器的输入电流总谐波畸变率(THD)值由22％降到了16％,有效提高了移动变电站的电能质量.     

基于直流侧无源电压谐波注入法的串联型24脉波整流器

为抑制串联型多脉波整流器的输入电流谐波,提出一种直流侧电压谐波注入法。该方法通过谐波注入电路产生6倍电网电压频率的电压谐波,并通过谐波注入变压器注入串联型多脉波整流器的直流侧,使整流器输入电流的波形近似为正弦;借助开关函数法,分析移相变压器输入电压24阶梯波的形成过程;从移相变压器输入电压总谐波畸变率(THD)值最小角度出发,设计注入变压器的最佳匝比。仿真和实验结果表明,使用谐波注入电路后,整流器的输入功率因数由97.43%提高到98.94%,电能质量得到明显提高;移相变压器的输入电压由12阶梯波变为24阶梯波,其THD值由9.74%降到3.34%,输入电流THD值由7.62%降到2.65%,整流器的谐波抑制性能得到显著提升。     

基于星形联结自耦变压器的高功率密度12脉波整流器研究

为减小移相变压器的等效容量,并降低其绕组结构的复杂程度,提出一种等效容量小、绕组结构简单的星形联结移相自耦变压器。根据多脉波整流器对移相变压器的要求,确定了星形联结移相自耦变压器的相量图以及各绕组之间的匝比关系;定义了应用星形连接自耦变压器的12脉波整流器的开关函数,并应用该函数分析了12脉波整流器的输入电流和负载电压,并计算了该整流器所使用的3种磁性器件的等效容量。理论分析、仿真及实验结果表明,该整流器可以实现12脉波整流,且具有系统功率密度高、结构简单等优点,适合应用于三相四线制的大功率整流场合。     

串联型12脉波整流器无源脉波倍增策略

多脉波整流器作为交流发电机与直流母线的通用接口，在航空航天、船舶电推进等领域有着广泛的应用。为了提高串联型多脉波整流器的电能质量，并增强其可靠性，提出一种无源脉波倍增策略。根据整流器的拓扑结构，分析整流器的工作模态，并根据工作模态研究整流器的工作波形；根据整流器的拓扑结构以及工作波形，得到输入电压与注入变压器匝数比的定量关系，并根据定量关系获得最优匝比，完成无源脉波倍增电路的设计。实验结果表明，使用脉波倍增策略后，整流器输入电压的总谐波畸变率（THD）由8.6%降至4.4%，输入电流的THD由6.5%降至2.6%，注入变压器容量仅为负载功率的2%。所提出的无源脉波倍增策略成本低、损耗小，且具有良好的谐波抑制能力。     

基于直流侧有源谐波抑制方法的高功率密度多脉波整流器

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力和功率密度,提出了一种使用直流侧有源谐波抑制方法和星形联结自耦变压器的多脉波整流器。该整流器的两个整流桥分别与两个Boost变换器相连,通过控制Boost电路的输入电感电流使整流器输入电流近似为正弦波;使用星形联结自耦变压器作为移相变压器,该变压器绕组结构交互联结,可显著降低变压器的容量,提高系统的功率密度。计算了使整流器输入电流为正弦波时的Boost变换器电感电流理论波形,并给出了可实现的电感电流波形,进一步分析了直流侧谐波抑制方法对星形联结自耦变压器容量的影响。仿真及实验结果表明,该整流器可有效抑制输入电流谐波,且具有较高的功率密度。     

多脉波移相整流干式变压器结构与设计

介绍了一种与变频整流器配套的多脉波移相整流干式变压器结构及设计方法。     

基于PSCAD/EMTDC的24脉波整流器模型研究

研究了24脉波整流器的基本原理和基本结构,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,提出利用自耦变压器和三绕组变压器接线方式实现移相,并建立不同结构下24脉波整流器的模型。仿真结果显示整流波形与谐波与理论一致,模型具有实用价值。     

一种新型移相控制全桥零电流变换器

提出了一种应用于高压大功率场合的新型电流型移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器.辅助电路与变压器初级串联,由电容和两个辅助开关构成.用它代替传统移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器中与变压器绕组并联的电容,旨在减少开关损耗及避免传统变换器存在的电流占空比丢失等.主开关管和辅助开关管均能在全范围输入和负载内实现软开关.分析了其工作原理、辅助电路电容的选择等,最后进行了20kHz,1.2kW的原理样机验证.     

输入侧断相对多脉波整流器直流侧谐波抑制方法的影响

为描述多脉波整流器断相时的故障特征,分析了断相对使用直流侧谐波抑制方法的多脉波整流器的影响。以使用两抽头变换器的24脉波整流器和使用有源平衡电抗器的12脉波整流器为例,分析了正常工作和断相运行时整流器各处的电压和电流特征。通过理论分析和实验验证,结果表明断相会导致两整流桥输出电压的瞬时差等于零,进而使抽头变换器和有源平衡电抗器不能产生环流去抑制输入电流谐波;同时,断相运行也将使负载电压纹波显著增大,即断相将导致输入侧和负载侧电能质量恶化。相关结论可为并联型多脉波整流器断相故障的分析和实时处理提供理论依据。     

用于多脉波整流的直线式移相变压器

在多脉波整流中,为了优化结构和改善电能品质,提出一种类似于直线电机的直线式移相变压器。不同于普通移相变压器,该移相变压器采用直线式铁心结构,易于绕组布置和大功率场合下的模块化叠加,电路结构更为简单。以3相/12相直线式移相变压器为例,阐述其在多脉波整流中的应用原理,解析气隙平移磁场;基于磁动势平衡理论,阐述消除网侧主要谐波电流的原理;开展有限元仿真分析和样机实验,证明直线式移相变压器能较好地改善输出直流电压和抑制网侧谐波电流,验证了直线式移相变压器的有效性。