变长分段直线感应电机数学建模

变长分段直线感应电机参数具有不连续、快速时变及强耦合特性,这给电磁暂态建模带来挑战。该文引入3种时变因子推导出具有参数时变特性的变长分段直线感应电机数学表达式。通过分析变长分段直线感应电机定子与动子的电磁耦合特性及时变因子与状态变量之间的耦合关系,建立定子、动子及时变因子相互解耦的数学模型。仿真结果表明,该数学模型计算的电压、电流和速度与有限元计算结果差别小于6%,验证了数学模型的准确性。硬件在环实验结果表明,在高速工况下数学模型可以准确模拟系统的电磁暂态特性,验证了数学模型的解耦能力及数值运算稳定性。

面向中高压智能配电网的电力电子变压器研究

分析了电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的国内外研究现状,以及面向中高压电网的已有PET拓扑的特点。在此基础上,基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC),提出了面向中高压智能配电网PET的一种新型拓扑。与传统的PET电路拓扑相比,新型拓扑的优势在于其可以减少电力电子开关器件的数量;更重要的是,可以显著减少高频变压器的数量,具有更好的体积及重量优势。同时,分析了该拓扑PET的工作机制及不同电能转换环节的控制策略设计方法。10 kV/380 V配电网用PET样机上的仿真及试验结果表明了所提拓扑及其控制策略的可行性。

电力电子变压器技术研究综述

随着智能电网、能源互联网等未来电网技术的快速发展,能实现变压、电气隔离、功率调节与控制、可再生能源接入等多种功能的电力电子变压器（也称为固态变压器、智能变压器等）,相关理论和技术的研究得到了越来越广泛的关注。但是,从总体而言,PET的大规模推广应用还有诸多问题需要解决。该文在分析PET发展历史的基础上,对PET涉及的关键技术,尤其是PET的电路拓扑、控制保护技术、高频变压器优化设计技术、功率电路紧凑化设计技术、高压宽禁带半导体在PET中的应用等进行了梳理和总结。最后对PET发展存在的关键制约因素以及发展的趋势进行了总结和展望。

采用数字控制的400Hz大功率逆变电源

详细分析数字控制对400Hz大功率逆变电源特性尤其是计算延时对电感电流反馈环或电容电流反馈环带宽的影响。分析表明数字控制使得电流反馈环带宽大大减小,逆变电源无法抑制由于死区时间以及非线性负载等非线性因素产生的低次谐波,降低了电源的性能。分析其它采用电压、电流双闭环数字控制的400Hz逆变电源必须采用幅值环作为外环控制的原因,并指出其存在的缺点。为了获得高性能的控制效果,提出一种基于谐振控制器的新型的单电压环控制策略,并分析现有文献中谐振控制器的不同离散化方法之间的关系,进而提出谐振控制器数字化实现的一种更为直接的方法。所提出的数字化控制方法简单易行,可以实现特定谐波的完全消除,即便在定点数字信号处理器(digital signal processor,DSP)上也能很好地实现。在16位定点DSP控制的三相90kVA组合式400Hz逆变电源上的线性负载以及非线性负载实验表明,该方法正确可行,性能优良。

PWM整流器在静止坐标系下的准直接功率控制

关于三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制方法一般采用两相旋转坐标系实施控制。一个主要原因是在同步旋转坐标系中电压、电流等变量在稳态时表现为直流信号,可以采用获得广泛应用的PI调节器达到稳态无静差控制。通过分析电压型PWM整流器的瞬时功率,在两相静止坐标系下提出一种新型的准直接功率控制策略。与传统的方法相比,省去了电网电压相位信息检测(如锁相环等)、电流环解耦控制以及旋转坐标变换,减少了检测环节误差带来的干扰以及参数不准确造成的解耦不彻底问题,提高了系统的稳定性,在两相静止坐标系下即可实现PWM整流器在电网侧单位功率因数运行。同时,对采用谐振控制器时,内外环控制器参数的设计进行理论分析并提出参数设计方法。计算机仿真与30kVA三相PWM整流器上的实验结果表明,本文提出方法性能优良、动态响应迅速。

中压配电网用10kVac-750Vdc/1MVA电力电子变压器功率密度影响因素研究

对面向10k V配电网的电力电子变压器(PET/SST)来说,其主要功能是在完成高低压侧电气隔离的前提下实现对电能/电功率的双向流动控制。为了提高功率密度,目前10k V配电网用PET/SST主要通过高频电力电子变换器+高频变压器的方案实现。本文结合研制的10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器样机实测数据,详细分析了影响中压配电网PET/SST功率密度的多种因素,指出了影响PET/SST功率密度提高的关键瓶颈问题——功率模块数量多是限制PET/SST功率密度提高的主要因素。而通过提高高频变压器工作频率的方法难以显著提高10k V配电网用PET/SST的功率密度。

面向高压直流输电的电流源型主动换相换流器研究综述

采用自关断功率半导体器件的电流源型主动换相换流器(actively commutated converter,ACC)具有有功与无功功率可解耦、不存在换相失败、无需大量储能电容等特点,在高压直流输电领域具有较好的应用前景。该文针对适用于高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)的ACC功率半导体器件及其均压方法、电路拓扑、调制方法、功率特性、控制策略、故障及保护方法等进行调研和分析。结合具体实例,将ACC与现有HVDC的2种换流器,即电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)进行对比分析。同时,对ACC的潜在应用、存在的问题以及发展的方向进行总结和归纳。

基于电力电子变压器的新型贯通式同相供电变流器

本文在对同相供电系统分类研究的基础上提出了一种基于单相-单相电力电子变压器(PET)的新型贯通式同相供电变流器电路拓扑。相对于传统的基于工频变压器的同相供电变流器方案,该拓扑可以取消工频变压器,并大幅减少低频滤波电感数量;相对于模块化多电平变流器(MMC)的方案,所提出的拓扑所需储能电容和低频滤波电感数量均可减少60%以上,而功率半导体数量几乎不变,可显著提升系统功率密度,降低系统造价。此外,当单台PET故障时系统可继续降额运行,而非系统全部停运,可靠性高。本文分析了所提出拓扑的工作原理并设计了控制策略。在所搭建的基于单相-单相PET的20MV·A贯通式牵引同相供电变流器模型上的仿真结果验证了该拓扑的正确性和有效性。

三相多电平逆变器SVPWM的一种统一快速算法

根据伏秒积平衡原理,提出了多电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)的一种统一快速算法。该算法无需确定电压空间矢量(VSV)所在的扇区,无需确定相邻的合成矢量,只需根据简单的四则运算就能确定逆变器的开关状态,且随电平数的增加,运算量增加很少,大大减小了计算量。这里分别对以TMS320LF2407 DSP为控制核心的400Hz中频电源上两电平的实验结果和三电平、五电平逆变器的仿真实验结果进行了方法正确性和有效性的验证。

关于汽车涂装生产线的环境管理探讨研究

汽车制造主要有冲压、焊接、涂装、总装四大工艺,其中涂装是整车制造过程中产生污染物和事故风险点最多的环节,因此是企业环境管理的重点。环境友好的涂装车间是高品质生产的必要保证,这对打造具有质量、安全和环保的汽车品牌尤为重要。阐述了汽车涂装生产车间环境管理工作的线索和方法,通过对涂装车间现场工艺、设备和物料分析,明确了汽车涂装环境主要污染形式,并提出了针对性的环境管理措施,为汽车涂装车间环境保护工作提供了思路。

关于汽车经销商建立环境管理体系的探讨

随着中国汽车市场的发展,各大汽车经销商的体系规模日益壮大。作为汽车产业的终端,汽车经销商产生的环境问题逐步凸显,不仅影响了其自身的环境绩效,而且直接影响到上游汽车厂商和当地区域的利益。从资源、能源消耗,废气污染,废水污染,噪声污染,固体废弃物排放,潜在危险事故等方面分析了汽车经销商的生产和服务过程中涉及的主要环境问题,探讨了应对方法,并提出了汽车经销商建立ISO14001环境管理体系的对策。

汽车经销商企业成本控制的探讨

企业成本控制是企业管理的重要组成部分。随着我国汽车经销商行业的飞速发展,行业内部的竞争也日趋激烈,如何更好地控制成本获得更大的收益成为汽车经销商不得不面对的课题。本文作者在对汽车经销商行业进行管理培训及认证的过程中,对汽车经销商成本管理的现状进行了分析,对如何加强成本管理提高经济效益提出了有效对策。

特约主编寄语

电力电子变压器（power electronic transformer,PET）亦称固态变压器（solid-state transformer,SST）或智能变压器（smart transformer,ST）,是通过电力电子技术将电气隔离、电压变换、潮流控制、无功补偿、可再生能源接入等功能集于一身的新型电气设备。

基于安息香缩硫代氨基脲合铜(Ⅱ)为中性载体新型硫氰酸根离子选择性电极的研究

该文研究了以安息香缩硫代氨基脲合铜(Ⅱ)为中性载体的硫氰酸根离子(SCN^-)选择性电极,其选择性次序为:SCN^->I^->CIO_4^->NO_3^->Br^->SO_3^(2-)>Cl^->NO_2^->SO_4^(2-)。该电极在pH 5.0的磷酸盐缓冲体系中对SCN^-具有最佳的电位响应,在1.0×10^(-1)～8.0×10^(-5) mol/L SCN^-浓度范围呈近能斯特响应。斜率为-55.0 mV/pSCN^-(25℃),检测下限为4.0×10^(-5) mol/L。采用交流阻抗和紫外光谱分析技术研究了配合物中心金属原子以及配合物本身的结构对电极电位响应行为的作用机理。将该电极用于工业废水中硫氰酸根离子含量的测定,得到了满意的结果。

电力电子变压器研发与控制关键技术

电力电子变压器(power electronic transformer,PET),又称固态变压器(solid state transformer,SST),是一种结合了电力电子变换技术和传统电磁感应电能变换技术的新型智能变压器,可实现不同电力特征电能间的相互转换。除具备传统交流变压器功能外,PET还可实现交流侧无功功率补偿、谐波治理、新能源/储能设备直流接入,端口间故障隔离等功能,在可控性、灵活性和兼容性方面具有明显的优势。

一种隔离式双向全桥DC/DC变换器的控制策略

针对传统的LC串联谐振式双向DC/DC变换器,在负载加重时开关管的开关损耗增加,带来系统效率的下降的问题,以一种LC串联谐振式带变压器隔离的双向全桥DC/DC变换器为研究对象,建立该变流器的近似等效电路模型。通过对变换器的工作原理和控制特点进行分析,提出一种在宽范围负载变化下,DC/DC变换器逆变侧和整流侧的开关器件均能实现软开关的控制策略,并提高了系统的效率。仿真和实验结果都验证了文中所提出方法的正确性和可行性。

混合型模块化多电平变流器电容优化设计

在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)场合,由半桥和全桥子模块构成的混合型模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因具备直流短路故障自清除能力,引起了广泛的研究。而大容量MMC子模块电容的质量、体积大,成本较高,逐渐成为其取得更广泛应用的限制因素。分析并建立了混合型MMC子模块电容电压基频纹波系数与桥臂负电压以及功率因数之间的函数关系。根据该函数,提出一种混合型MMC的参数设计方法使子模块电容最小,在提高MMC功率密度的同时降低了子模块的成本和体积。同时,对比传统的桥臂参考电压始终为正的混合型MMC,在直流电压和桥臂电流有效值相等的情况下,建立了桥臂参考电压存在负电压的混合型MMC的功率传输特性函数,并求出了函数的最优解。最后,通过±160 kV混合型MMC的对比仿真验证了所提设计方法的正确性和有效性。

基于时变相量小信号模型的逆变器并联控制系统分析与设计

在逆变器无线并联系统中,下垂控制器的参数会影响功率均分的动态响应和稳定性。传统的方法是利用准稳态相量的小信号模型来辅助设计下垂控制器。然而,交流信号的准稳态相量在分析动态响应较快的逆变器并联系统时会受到局限。以使用下垂控制的400 Hz逆变器并联系统为研究对象,建立该系统基于时变相量的小信号模型。理论分析表明,传统的小信号模型在设计并联系统参数时有局限性。与传统的模型相比,所建立的基于时变相量的小信号模型考虑了下垂调节的暂态过程,解释了传统模型扩大了系统参数选择范围的原因,并对并联系统的参数提供了更加精确的选择范围。仿真和实验结果验证了该小信号模型的准确性。

柔性直流输电系统中模块化多电平变流器的直流侧充电策略分析

本文首先对柔性直流输电系统中的模块化多电平变流器的充电方式进行了分析。当柔性直流输电系统连接无源负载时受端站就需要通过直流侧进行充电。本文通过推导模块化多电平变流器直流侧数学模型得出直流侧充电必然存在过充现象。为了抑制过充电压幅值,本文提出了一种直流侧可控充电策略。并根据模块化多电平变流器本身的限制条件推导出充电系数的取值公式。同时,分析了充电电流的变化过程并根据数学模型计算得到充电电流的最大值,为模块化多电平变流器充电系统的设计提供了理论依据。最后,通过实验验证了本文提出的充电策略的可行性和有效性。

一种高频链模块化电力电子变压器

电力电子变压器(PET)包含多级电能变换环节和大量元器件,制约了其效率、功率密度和可靠性的提升。基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的应用,本文提出一种高频链模块化PET电路拓扑。采用矩阵变换的方式可减少电能变换环节,并且所提拓扑可减少高频变压器与子模块的数量,具有体积和重量优势。针对该PET,分析了其工作特性与控制策略设计方法。仿真试验结果表明了所提拓扑及控制方法的可行性。