船舶中压直流综合电力系统(一):系统结构和电力电子变换器

船舶中压直流综合电力系统具有高功率密度、高运行灵活性等优势,是我国实施海洋强国战略的重要基础。该论文的第一部分首先分析了船舶电力系统的发展趋势,从拓扑结构、电压等级、接线形式、接地方式等角度梳理了船舶中压直流综合电力系统的特殊系统结构;然后,根据现有文献详细阐述了发电侧整流器、推进变流器、DC-DC变换器等船舶中压直流综合电力系统关键电力电子变换器的研究现状,并进行了详细对比;最后,总结了船舶中压直流综合电力系统与陆上直流微电网的典型差异,并梳理了国内外相关技术标准。

基于开关状态预测矫正的高频电力电子变换器实时仿真建模方法研究

针对二值电阻(R_(on)/R_(off))开关模型固有的迭代计算问题,该文提出一种适用于高频电力电子变换器的实时仿真建模方法。该方法采用后向欧拉方法离散系统状态变量,消除模型潜在的数值振荡。同时,通过匹配门控信号以及自然换向过程中半桥开关状态组合的预测值与历史值,进而获得准确的系统开关状态组合,为系统提供精确的非迭代解。最后,该文给出所提建模方法的现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)硬件实现方案并实时测试开关频率100与500kHz的LLC谐振变换器,实时仿真步长达到20ns。与已有取消R_(on)/R_(off)开关模型迭代计算的建模方法相比,该文所提建模方法在高精度建模的同时,实现更低的实时仿真步长并且大幅降低FPGA硬件资源占用率。

电力电子变换器在可再生能源系统中的应用

在可再生能源领域,电力电子变换器起到了重要作用。文章剖析了单相及三相电源转换器的运作机制,深入讲解逆变器和整流器的工作原理,并详细阐述常见的控制方法与电路结构。然后,介绍这些设备在太阳能能源系统、风能能源系统及水能能源系统中的实际应用,为相关应用研究提供参考。

电力电子变换器的新型拓扑结构与控制策略

伴随着电力电子信息专业应用技术的迅速发展,电力电子变换器在能源转换、工业驱动、电力系统等领域范围的使用日渐广泛,在本文中,笔者深入探索讨论了电力电子变换器的新型拓扑结构和控制管理战略,具体研究分析了它们的工作基本理论、功能特征以及使用发展未来前景,主要目的在于为有关领域范围的分析研究和使用供应有利的参照。

新能源制氢电力电子变换器综述

新能源发电与氢能相结合是实现"碳达峰"与"碳中和"目标的重要途径之一,其中,电力电子变换器被广泛应用。为了实现电解制氢系统高效运行,要求电力电子变换器具有低压大电流能力、低输出电流纹波、高降压比及高可靠性等特点。文中首先分析了电解器模型,并对目前商业化电解器的特点及技术指标进行研究。然后,对新能源电解制氢系统,包括碱性电解器、质子交换膜电解器和固体氧化物电解器中的电力电子变换器进行了整理和分类,并对各类拓扑进行了分析和对比。同时,对电力电子变换器在新能源制氢中潜在的应用、存在的问题以及发展的方向进行了讨论和总结。

电力电子变换器可靠性研究

电力电子变换器在能量转换和传输中的广泛应用使其可靠性问题越来越受到人们的关注.本文从器件级和系统级角度总结了可靠性定量评估模型的建立方法,对比了各种建模方法的优缺点.分析了先天可靠性提高方法和后天可靠性提高方法提高系统可靠性的机理,实现了可靠性提高方法的分类.最后讨论了电力电子变换器可靠性研究存在的问题及未来发展方向.

电力电子变换器结构性故障的有向图论诊断方法

提出了一种基于有向图论分析的电力电子变换器结构性故障诊断方法。首先将变换器的拓扑图转换为有向图,找到正常工作路径;然后根据故障类型求出邻接矩阵,利用邻接矩阵得到故障时的工作路径,与正常工作路径进行比较后,可以得到特征电量的变化情况,从而获得故障诊断的判据。文中以二极管钳位型三电平半桥逆变器为例,介绍了基于有向图论分析的结构性故障分析及诊断方法,最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。

电力电子变换器控制的异步电机发电技术

与国防和民生密切相关的独立电源系统以及再生能源等两大领域,都向发电系统提出了迫切的需求。电力电子变换器控制的异步电机发电技术是再生能源、舰船、航空等领域的研究热点。本文对带有静止励磁调节器的三相笼型异步发电机的结构特点、工作原理、控制策略进行了系统地分析和总结,对两种定子双绕组笼型异步发电机的工作原理和技术现状分别进行了详细地分析,并分别总结了系统的技术特点。最后展望了带有静止励磁调节器的异步电机发电技术的发展前景。

基于人工智能的电力电子变换器开路故障诊断研究综述

电力电子变换器已被广泛应用于航空航天系统、直流输电、分布式能源和智能电网等领域,其可靠性问题成为学术界和工业界的研究热点。开展对电力电子变换器开路故障监测与智能诊断方法研究,对避免二次故障、降低运维时间与成本和提高电力电子系统可靠性具有重要意义。文章首先对电力电子变换器故障特征进行分析与总结,然后对特定基于人工智能(artificial intelligence,AI)技术的电力电子变换器开路故障诊断方法及应用实例综述,随后提出一种基于随机森林与瞬时故障特征相结合的故障诊断方法用于三相电力电子变换器故障诊断,最后提出基于AI的电力电子变换器开路故障诊断方法面临的挑战,并展望该领域未来的研究方向。

电力电子变换器的单周控制方法的探讨

介绍了单周控制的原理及其在电力电子变换器的几种主要拓扑中的应用,并给出了在常用拓扑中的控制规则。通过与传统的PWM调制方式进行比较,对单周控制的优点及其不足进行了分析,指出了单周控制的发展趋势。

电力电子变换器潜在电路自动识别法

研究与开发电力电子变换器潜在电路自动识别的计算机辅助分析法,可提高所设计的电力电子变换器的安全运行可靠性。建立电路器件和拓扑的通用信息库,并根据电力电子器件的特点提出其电流特性模型,基于器件的电流特性模型和搜索算法自动查找变换器中所有的电流路径,在此基础上,设计出"器件类"和"功能类"线索表,以自动识别变换器中所有的潜在电路。基于该方法开发的计算机辅助分析系统应用表明,它具有操作简单、自动化程度高、通用性强、准确性高等优点,可适用于复杂电力电子变换器的潜在电路分析。

电力电子变换器机内辅助开关电源设计与实验

论述了峰值电流控制RCD钳位反激变换器的原理 ,并首次提出了RCD钳位等关键电路参数设计准则。设计并研制成功的 15W 2 2 0V 5 0HzAC/ 2 70VDC/ +15VDC(0 .8A)、- 15VDC(0 .15A)、+5VDC (0 .2A)机内辅助开关电源具有功率密度高、变换效率高、过载与短路能力强、可靠性高等优良的综合性能 ,在AC/AC、DC/AC、AC/DC、DC/DC等四类电力电子变换器中均具有重要应用价值。

基于多涡卷混沌吸引子的电力电子变换器混沌PWM控制研究

基于多涡卷混沌吸引子,提出了一种新型混沌PWM控制方法抑制电力电子变换器电磁干扰。该方法将多涡卷混沌吸引子与传统混沌PWM控制结合,应用于电力电子变换器的控制中,实现从电磁干扰源头上抑制传导电磁干扰。对比传统混沌PWM控制,该方法能够在降低开关频率及其倍数次谐波峰值的同时,减少开关频率及其倍数次附近次谐波的生成,具有更好的EMI抑制效果。

电力电子变换器潜电路中的无效路径剔除方法

在现有无效路径判据的基础上,基于电路元件特性及基本电路原理,提出了可用于一般电路的无效路径剔除方法,并用基本降压式谐振开关电容变换器电路验证了此方法的可行性和正确性。

电力电子变换器非线性混沌现象及其应用研究

电力电子变换器混沌现象是一个必须加以重视的问题,它的研究一方面将深刻认识电力电子变换器的本质,分析一些以往无法解释的现象,如不规则的电磁噪声、系统运行的不稳定工作状态;另一方面将基于混沌现象提出新的设计方法和控制策略,实现现有电力电子变换器无法达到的性能。为此,本文将从确定性运动、随机运动角度分析电力电子变换器混沌现象研究的必然性,明确电力电子变换器混沌现象的研究目的。文中主要以DC-DC变换器为研究对象,对电力电子变换器混沌现象的基本类型进行分析和综合,由此展望对电力电子变换器混沌研究的发展和未来应用的前景。

基于FPGA的电力电子变换器控制系统设计

电力电子变换器控制系统一般是基于数字信号处理器或以DSP为主,现场可编程门阵列为辅的控制系统架构进行设计,但在一些实时性要求高、扩展性强的应用场合受到限制。而以FPGA为主进行设计的电力电子变换器控制系统具有集成度高、实时性好的特点,能更好地满足高性能控制系统需求。在深入研究FPGA架构基础上,系统分析了采用FPGA的电力电子变换器控制系统设计实例,概括得出基于FPGA的电力电子变换器控制系统的一般设计原则与设计方法,为其在电力电子变换器控制系统设计中的深入应用奠定基础。

电力电子变换器功率因数校正技术现状及趋势

本文简要分析了电力电子设备功率因数低的主要原因;分别介绍了单相功率因数校正技术(包括传统的PPFC、填谷方式PPFC、电荷泵式PPFC、两级APFC和单级APFC)和三相功率因数校正技术(包括单相PFC、组合式三相PFC电路、单开关PFC电路和六开关PFC电路)的电路原理、特点,并给出了应用电路;最后展望了功率因数校正技术的发展前景。

基于邻接矩阵的电力电子变换器潜电路分析方法

建立了电力电子变换器潜电路的邻接矩阵分析方法。将变换器各元件间的连接状态采用邻接矩阵存储,通过深度优先搜索算法对邻接矩阵中处于连接状态的顶点序列进行搜索,根据路径判别条件实现了潜电路的识别,得到用顶点序列描述的潜电路路径。以C和VC++6.0为平台编制了基于邻接矩阵的电力电子变换器潜电路分析软件,并以升压谐振开关电容变换器潜电路的分析为例,详细分析了算法的实现过程,验证了算法的有效性。

大功率电力电子变换器技术及其应用专辑特邀主编评述

大功率电力电子变换技术在提高大型互联电网运行可靠性、中高压大容量电力负荷供电与驱动、新能源中高压并网发电、电能质量治理以及大规模电力储能有着广泛的应用前景.近年来,中高压大功率电力电子变换器在拓扑结构、调制方式、控制策略及系统构成等方面取得了长足进展,有效地解决了大功率电力电子变换器应用系统的稳定性和系统鲁棒性问题,提升了大功率电力电子变换器自身运行的安全性和可靠性.此外新技术、新材料及新器件的应用也大大提升了大功率电力电子变换器的变换效率及运行极限.

新能源发电系统中的电力电子变换器(英文)

讨论了太阳能发电和风力发电的条件及其适应器,并且对各种最大功率点跟踪方法进行验证.论文研究了电力电子变换器拓扑技术在最大功率点跟踪及电压变换方面的应用.另外,发电系统还包括:逆变器驱动电路,蓄电池充电器,DC-DC和AC-AC电力变换器.本文对新能源领域中电力变换器及其驱动电路的最新发展做了全面的综述;其中,重点介绍了所用到的不同的最大功率跟踪方法并给用到的各种类型进行简单描述.