基于超级电容的双向DC-DC变换器控制研究

针对轨道交通1 500 V系统再生制动能量利用,研究了基于超级电容储能的输入串联多相并联双向DCDC变换器的控制及其系统能量管理策略。采用输入串联、多支路并联的拓扑结构降低了功率器件电压应力和电流应力及减小了无源滤波器件的体积,同时降低了1 500 V系统对储能元件超级电容的耐压及模组均压控制的要求,使得系统的可靠性更高。针对该拓扑结构的特点,结合工程实际应用,考虑超级电容容值参数差异性及大内阻的特点,以超级电容的能量利用最大化为优化目标,对其充放电过程中超级电容电荷状态误判及系统输入输出侧均压控制策略进行了优化设计。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

新型矢量单周控制四象限大功率变换器的研究

对传统矢量单周控制策略进行了改进,通过引进与电网电压同相位的三相虚拟电流与实际负载电流相加,使得变换器在负载功率不变的情况下系统等效阻抗变大,且恒大于零,实现四象限稳定运行。采用基于瞬时无功理论的方法对其电流相移补偿抑制,实现大功率变换器的单位功率因数运行及功率因数可调控制。搭建了一个250kVA仿真模型,进行了仿真实验,验证了以上控制方法的可行性。

大功率储能变流器功率模组DC-link电容器的试验研究

从满足最恶劣运行工况下纹波电流和满足动态响应的电容容值这两方面,对三相大功率储能变流器功率模组中的DC-link电容进行了计算设计。在简化模型下,定性分析了功率模组间连接铜排寄生电感对电容纹波电流的放大效应,并采取实验验证的方式在整机装置上进行了测试验证。测试发现,模组采用铜排连接方式的原有设计不合理,电容纹波电流放大明显,不能满足设计要求。针对该问题进行了改良设计,模组间更换采用叠排方式连接,改进后模组内DC-link电容的纹波电流放大现象得到了明显抑制,满足整机设计要求。

三相变流器并网电流的分裂解耦控制方法

基于dq旋转坐标系下三相变流器的前馈解耦控制,提出一种分裂解耦控制方法。此方法通过一个解耦分裂因子k来平衡dq轴电流给定量与反馈量在控制器中的作用权重,并且可以根据工况时调整参数k的取值大小。仿真和实验结果表明,基于并网电流的分裂解耦控制方法简单,易于实现,当分裂因子取0.5时在变流器的动、稳态性能之间能够取得较好的平衡。

嵌入式大气数据三点解算方法初步研究

针对新一代航空航天飞行器大气数据受感系统研制的工程需要,介绍了嵌入式大气数据受感系统设计的基本准则,采用理论分析与风洞试验相结合的方法,给出了"三点算法"的初步研究结果。研究结果表明:研究方案设计合理,在试验条件下,获取的模型前机身压力分布结果,量值可信,压力分布趋势合理;开展嵌入式大气数据系统设计的研究结果具有工程实用性,为新一代航空航天飞行器嵌入式大气数据受感系统气动设计奠定了基础。

基于比例正弦幅值积分器的地铁二重化能馈变流器控制

将正弦幅值积分器(SAI)应用于地铁二重化能馈变流器,在静止坐标系下简化了变流器的控制,同时提高了变流器的控制性能。从SAI的数字实现出发,在离散域对其进行频率响应分析,得到离散化SAI实际特性与连续域理想模型的差异,针对两者存在的差异提出了线性预测相位补偿方法。为了提高电流环的动态性能,提出在电流控制环引入虚拟解耦项,削弱电流控制对SAI的依赖,以此提高电流环的响应速度。提出在电压外环采用电压平方反馈进行闭环控制方法,通过压差修正控制保证2组串联变流器均压,并通过直流输入电流比例前馈进一步提高电压环响应性能。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性与有效性。

基于解耦双同步电流控制器的光伏逆变器研究

基于陷波器的双同步坐标系技术广泛应用于不对称电压系统,为获得更好的同步性能,有学者提出一种基于输入电压向量正、负序分量解耦的高性能同步技术,将这种解耦双同步坐标技术引入电流控制器,使用正、负序给定误差信号作为前馈信号,以抵消参考坐标系上测得电流的知振荡。当系统中注入不对称电流时,该控制结构动态性能很快,且可实现零稳态误差。仿真和实验结果表明所提控制器能获得更好的动态性能。

地铁再生制动能量分散回馈多模控制研究

地铁再生制动能量逆变回馈方式具有节能效果好,投资小,得到了越来越多的工程应用。对常规各种能馈方案进行了对比分析,提出一种非对称二重化串联结构的制动能量分散回馈方案,并对该方案的能量流向、变流器损耗、系统转换损耗进行了对比分析,本文所提的方案较常规方案成本及转换效率都具有明显的优势。同时根据该并网节点的特殊性,对本方案的能馈逆变器可运行场景进行了探索,其可工作在能馈模式、线路分散无功补偿模式、0.4kV侧本地负载谐波补偿模式及各种混合运行模式。并综合各种运行模式的控制需求给出了系统整体的控制策略。最用通过Matlab/Simulink仿真软件对本文控制策略进行了仿真,验证了本文所提方案的可行性。

基于水冷SVG的IGBT损耗及结温研究

此处基于水冷型静止无功发生装置(SVG),选用两种绝缘栅双极型晶体管(IGBT),对其进行负载对比性实验。根据实验所得数据,结合IGBT自带仿真软件,对仿真所得数据进行分析处理,计算两种IGBT的损耗及结温,综合比较两种IGBT的性能,为IGBT选型提供一种研究方法,有助于IGBT研究的进一步深入。

集散式光伏逆变系统低电压穿越控制策略

针对集散式光伏逆变系统低电压穿越时稳定性差的问题,提出了一种低电压穿越控制策略。该策略以智能控制器和逆变器相互耦合的直流母线电压为参考量,对智能控制器和逆变器进行协调控制,实现低电压穿越时的功率平衡。并通过负序电流指令补偿,抑制电网电压不平衡时直流母线电压2次纹波。1 MW集散式光伏逆变系统LVRT试验结果表明,该方法具有良好的动态响应和稳态性能,低电压穿越时,直流母线电压控制稳定;低电压穿越恢复时,有功功率恢复平稳快速。研究成果有重要的工程应用价值。

SVG功率模块的直流过压故障整改

静止无功发生装置(SVG)广泛应用于风电场、光伏电站等场所,其功率模块若受到电磁干扰,可能发生直流过压故障,进而导致SVG停机。通过电快速瞬变脉冲群试验(EFT)复现了SVG功率模块直流过压故障。故障分析发现,开关电源工作时,SVG功率模块电源变压器的寄生电容将共模干扰传递到测试仪器,形成了电磁干扰。试验表明:在SVG功率模块支撑电容处并联一个Y电容或电阻与电容并联的RC吸收电路,可以有效地避免因电磁干扰而导致的直流过压故障。

基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器

高增益直流变换器是新能源发电技术的重要环节,针对新能源发电系统小电压、大电流的输出特性,需要使用升压拓扑结构提升电压等级以满足后级负载稳定运行。由于传统升压变换器存在电压增益有限的不足,无法实现新能源发电系统并网运行。此处提出一种基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器,在交错并联升压变换器的输入侧/输出侧增加若干个由二极管、电容组成的电荷泵单元。该变换器结合电荷泵单元电压倍增能力强和交错并联结构电流纹波小的特点,具有电压增益高、电感电流平均值小、开关管/二极管电压/电流应力低的优势。最后搭建了一台150W功率变换实验样机,实验结果验证了变换器的有效性与高效率,当输入电压为10 V、输出电流为1.25 A时,系统整体效率可以达到94.2%。

静止无功发生器(SVG)的设计与高海拔环境应用

电力是国民经济发展的重要基石,其快速发展与日常生产生活息息相关,但是无功功率的存在严重阻碍电力系统的发展、对电网系统的稳定性会产生较大影响,无功补偿成为提高用电效率和发展智能化电网的关键技术难点。静止无功发生器(SVG)的出现是静止无功补偿装置领域的重大飞跃,具有控制精度高、响应速度快、有效抑制电压波动/闪变等优越性能,是柔性交流输电系统装置中的重要组成部分。本文介绍了静止无功发生器(SVG)的工作原理、控制策略,并简要阐述高寒高海拔环境产品应用技术。

基于系统工程的某大型低温试验装置研制项目管理策划实践

某大型低温试验装置属于典型的大科学工程项目,具有科学研究和工程建设的双重属性。该项目管理策划面临涉及专业多、关键技术存在不确定因素等问题。通过某大型低温试验装置项目管理策划实践,采用系统工程的逻辑思维方法,系统、全面地针对项目实施过程制订总体管理方案,可为类似工程项目管理策划提供借鉴。

基于系统工程的某大科学装置研制项目资料管理实践

某大科学装置研制项目是一项复杂的系统工程。该项目建设资料真实、完整、准确,全面反映项目建设活动和实际状况,保证建设过程的可追溯性,可为后续项目验收、结算、决算、审计,科技成果评价及设备全生命周期的运行管理、维护保养、检修、改建、扩建等提供有力支撑。

基于系统工程的某风洞洞体机械系统采购实践

某风洞洞体机械系统是对应大科学装置的基础设备,建设周期紧张,存在技术难度大、参选单位多、商务报价计算难等问题。针对上述问题,基于系统工程方法,设计采购方案,开展采购实践。首先,权衡参选单位筛选效率和技术方案深化程度,以技术方案深化为主,开展资质审查、技术方案和单位调研三轮初选;其次,权衡技术、管理和商务的重要性,基于综合评分法,设置权重系数,开展竞争性谈判。通过上述采购步骤,从20家参选单位中筛选出技术实力强、报价合理的承制单位,为大科学装置建设提供有力支撑。