一种交错并联双向DC-DC变换器的新型磁集成技术

为了提高交错并联双向DC-DC变换器的功率密度,降低高频工作下的磁心损耗,提高变换器的整体效率,该文提出一种新型磁集成电感结构,采用分段绕组优化设计,通过计算磁心气隙以及各磁柱绕线匝数等参数,将两个分立的电感集成在一个EE型磁心上。使磁元件体积和重量分别减小了48.2%和46.7%。与现有的交错并联磁集成方案相比,该方法能有效降低磁心的饱和度,使磁心上的磁通分布更加均匀,减小电感磁心损耗,提高系统效率。最后,通过有限元仿真和实验样机验证该设计的正确性和有效性.

一种新型电压型逆变器拓扑结构及其PWM控制方法

多电平逆变器具有功率容量大、输出谐波小、传输损耗低等优点而得到越来越广泛的应用。其主要缺点是电路结构复杂、需要大量的功率元件、控制方法复杂。在传统H桥级联型逆变器基础上,提出了一种新型逆变器拓扑结构。通过采用辅助双向开关,在提高输出电压电平数的同时大量减少功率开关元件的数量,简化了电路结构。并根据新型逆变器拓扑结构的特点,提出了一种阶梯波PWM控制方法,采用特定谐波消除法(SHE-PWM)对逆变器输出电压的低次谐波进行抑制,同时进行了仿真。最后建立一套九电平电压型逆变器试验系统,对拓扑结构和PWM控制方法进行了验证。

采用不可控整流的混合不对称多电平变换器控制策略

混合不对称多电平变换器在输出相同电平数的情况下较传统多电平变换器采用更少的功率元件,可以大大减少变换器体积与成本,成为近年来研究的热点,但至今还没有统一的设计标准和方法。对采用不可控整流的混合不对称多电平变换器进行了深入的研究,通过对采用混合控制策略下的不对称多电平变换器输出电压及各单元输出功率的分析,提出避免有功功率双向流动的控制方法,并在此基础上总结了在进行混合不对称多电平变换器设计时需要遵循的一些原则。对典型的混合不对称三单元变换器进行了仿真与试验验证,仿真与试验结果表明所得结论正确。

混合不对称多电平高压变频器输出共模电压及抑制方法

在高压大功率变频器应用中,共模电压问题是必须考虑的因素,它将影响到系统的可靠性运行。多电平变频器输出共模电压的分析与抑制技术,近年来一直是研究的热点,但目前还没有文献对混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行分析。因此对采用混合调制策略的混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行了研究,分析了高低压单元对共模电压的不同影响。并在此基础上提出了部分共模电压抑制控制策略,可以有效地消除共模电压中的高频低压成份。最后通过仿真和试验验证了这种方法的可行性与正确性。

基于FPGA的变压器介质损耗的在线监测系统

设计了一种新型高精度的数字变压器套管末屏介质损耗在线监测系统.通过利用FPGA(现场可编程门阵列)作为主控芯片,同时实现系统测频、相位差校定等功能,可以有效消除由于硬件电路元件参数不一致及元件零点漂移等原因引起的相位测量误差,同时考虑到电源频率波动、电网谐波影响等原因引起的频谱泄漏和栅栏效应带来的误差,采用加窗FFT算法对介质损耗角进行软件计算.通过软硬件方法结合可以大大提高系统的测量精度,同时可以充分利用FPGA的并行处理能力实现多任务及内部IP核来极大的简化系统硬件结构设计.经过实验室和现场测试结果表明,该系统具有较高的测量精度.

新型单电源混合不对称多电平变换器拓扑及控制方法

单电源混合不对称多电平变换器在结构上较混合多电平变换器简单,体积与成本得到降低,但存在控制复杂的问题。针对单电源混合不对称多电平变换器主变换器中点电位平衡与从变换器电容电压稳定难以同时协调控制的问题,提出一种新型单电源拓扑结构。通过在主变换器中增加一个辅助桥臂来独立地对中点电位进行调整,可极大地简化单电源变换器控制的复杂性。采用PI控制维持从变换器电容电压整体的稳定,同时从变换器采用冗余状态选择方法对每个输出电压周期内的电容电压进行调整。通过仿真和实验对新型拓扑和控制策略进行验证。

一种新型的H桥级联型逆变器空间矢量控制方法

将三电平空间矢量调制方法与传统的移相式SPWM方法相结合并应用于级联型结构,提出了一种新型的多电平移相型空间矢量控制方法。提出的空间矢量控制方法在软件和硬件实现上大大简化,很容易扩展到任意电平数,可以与矢量控制、直接转矩控制等相结合应用于电机调速系统。并在3单元级联型逆变器实验装置上进行了验证。仿真和实验都证明了这种方法的正确性与可行性。

基于SVPWM的级联型多电平逆变器矢量控制系统的研究

将空间矢量调制方法与传统的移相式空间脉宽调制(SPWM)方法相结合,并应用于级联型结构,提出了一种电压前馈解耦型矢量控制方法,并在三单元级联型逆变器试验装置上进行了验证。提出的空间矢量脉宽调制控制策略具有动态响应好、能准确平衡各开关器件的负荷、容易实现的特点,系统仿真与试验结果表明,该系统具有良好的动、静态性能。

容错三相四开关逆变器控制策略

三相四开关逆变器作为传统六开关逆变器的容错拓扑得到了广泛重视,然而其控制性能低于六开关逆变器。在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上,研究四开关逆变器的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,揭示四开关SVPWM控制的本质是以2路相位相差60°电角度的正弦波为隐含调制函数的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制。为减少器件的开关次数,提出四开关SVPWM的"七段式"实现方式。指出四开关SVPWM最大线性调制比只有六开关时的一半,为提高直流电源电压的利用率,提出基于补偿电压矢量的四开关逆变器SVPWM过调制方法。仿真和实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。

考虑铁耗的感应电机模型及对矢量控制的影响

为了探讨感应电机铁耗所造成矢量控制器控制性能下降的主要因素,从感应电机的定、转子铁耗出发,得到d-q同步旋转坐标系下,考虑铁耗的感应电机串联等效电路,并建立了考虑铁耗的感应电机状态模型。在电机参数辨识准确的情况下,借助电机状态模型,分析得到铁耗对感应电机矢量控制的磁场定向角产生偏差,电机实际输出转矩减小,电机转速的动态响应变慢。通过Matlab/Simulink仿真,验证了分析的正确性,体现了铁耗补偿对提高感应电机矢量控制性能的必要性,并为感应电机矢量控制器的铁耗补偿算法设计提供了理论参考。

变压器局部放电信号分析中小波基函数的选择和比较

通过分析小波基函数的性质,选取了Symlets小波基和Coiflets小波基在相同的条件下对局部放电仿真信号进行小波变换分析.仿真结果表明:Symlets小波基更适合局部放电信号的分析,可以得到更理想的分析结果,也为下一步进行局部放电信号特征提取和处理打下了良好的基础.

直流微电网周期波动对光伏系统输出功率的影响及其抑制

分析了单相交流逆变负载对直流母线电压的影响及波动电压的表达式。进一步分析了直流母线电压波动对直流微电网中光伏发电系统输出功率的影响并推导了光伏电池输出电压、电流及输出功率的表达式,进而揭示出了由于直流母线电压的波动影响造成光伏电池无法持续处于最大功率输出点,间接降低了光伏发电系统的发电效率。提出了基于直流母线电压波动前馈的光伏发电系统电流闭环控制策略,有效抑制了直流母线电压波动对光伏电池输出功率的影响。仿真和实验结果验证了理论分析结果与所提方法的正确性和可行性。

三相H桥三电平逆变器谐波抑制方法

为改善传统三相H桥三电平逆变器输出线电压质量,对存在的直流母线电压波动和线电压相邻"电平层"交叠现象进行理论分析。提出基于直流母线电压实时采样的载波前馈校正方法,根据直流母线电压的波动实时校正载波形状,调整不同PWM脉冲幅值时的脉宽;提出锯齿载波相移PWM(PS-SPWM)调制方法,控制任意两相电压相对应的脉冲对始终位于对应锯齿载波的起始(末尾)处,消除了线电压相邻"电平层"交叠现象。与传统方法相比,进一步抑制了线电压的高、低次谐波。实验结果验证了提出方法的可行性与有效性。

直流微电网中光伏发电系统的比例-积分-谐振控制

直流微电网带动单相交流逆变负载时,直流电压会产生2倍频的周期波动,进而造成联网的光伏发电系统输出功率产生周期波动,无法持续处于最大功率输出点,从而间接降低了其发电效率。为解决上述问题,在分析直流电压周期扰动时的光伏发电系统输出功率特性的基础上,提出了光伏发电系统输出电流的比例-积分-谐振控制策略,比例-积分调节器用于电流的稳态无静差控制,而谐振控制器用于抑制周期扰动。详细分析了所提出方法的稳态误差、稳定性,各控制参数变化对电流控制性能以及直流电压波动抑制效果的影响,给出了各参数选取原则。仿真和实验结果验证了理论分析结果与所提出方法的正确性和可行性。

基于GaN HEMT的双向DC-DC变换器系统损耗分析

为减小氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的全桥双向DC-DC变换器(DAB)系统损耗模型与实际运行损耗所存在的偏差,考虑GaN HEMT中寄生参数对DAB系统动态开关过程的影响,建立了精细化DAB系统损耗模型;在单移相控制(SPS)工作模式下,分析了GaN HEMT的开关损耗、通态损耗、隔离变压器以及电感损耗,给出了不同工作阶段GaN HEMT的通态损耗、变压器的铜损耗和铁损耗的计算方法;搭建了DAB系统损耗模型仿真系统。实验结果表明:所建立的精细化损耗模型较实验损耗仅差约0.71%,可用于系统实际损耗的分析。

级联多电平逆变系统移相式SVPWM调制方法研究

SVPWM调制方法运用于级联型逆变系统时,由于电压矢量数目过多而导致电压矢量选择困难和计算复杂。从三电平逆变器的SVPWM调制入手,将SVPWM调制方法和移相技术结合起来分析,并采用数字信号处理器和现场可编程逻辑器件FPGA,实现了对级联多电平逆变系统基于移相式SVPWM的矢量控制。仿真和实验验证了该方法的正确性、可行性和易扩展性。

级联多电平逆变系统的移相式SVPWM调制方法

SVPWM调制方法运用于级联型逆变系统时,由于电压矢量数目过多而导致电压矢量选择困难和复杂计算.为解决这个问题,从三电平逆变器的SVPWM调制入手,将SVPWM调制方法和移相技术结合起来分析,并采用数字信号处理器DSP和现场可编程逻辑器件FPGA,实现了对级联多电平逆变系统基于移相式SVPWM的矢量控制,仿真和实验验证都证明了该方法的正确性、可行性和易扩展性.