高变比LLC型矩阵式谐振变换器的效率优化

在高压输入、低压大电流输出的应用场合,LLC谐振变换器在变压器和整流管上产生巨大损耗,不能有效凸显LLC谐振变换器高效率的特点。针对此问题,这里通过采用矩阵式平面变压器、同步整流控制策略等措施极大降低了LLC谐振变换器的损耗,变换器的效率得到了显著提升。同时进行了同步整流效率和暂态稳定性的实验验证。

岛礁风光柴储多能源独立微电网建模分析

岛礁多能源独立微电网是解决远海岛礁供电难题,确保岛上军民用电稳定及提高岛礁自然资源利用率的关键技术。传统岛礁独立微电网建模电源种类不够完备,交流母线应用较少。为此,建立了风、光、柴、储4种电源数学模型,在电力电子变换器中使用了基于扰动观察法的Boost升压电路与基于电网电压定向的矢量控制方式。系统模型中风、光、柴、储4种电源汇入交流母线,整体功率、电压趋于稳态。仿真结果表明:所构建的岛礁多能源独立微电网模型较为科学合理,可为开展岛礁多能源微电网健康管理等研究打下坚实基础。

基于双滞环的飞轮储能系统充放电控制策略

针对飞轮储能系统(FESS)充放电过程中直流牵引网压剧烈波动导致电机频繁起停的情况,提出一种基于双滞环的FESS充放电控制策略。该策略在基于电压滞环的传统充放电控制策略的基础上增加了转速滞环控制,通过双滞环控制对FESS的充放电特性进行优化,能够有效避免电机的频繁起停问题,提高系统的储能效率和可靠性。在青岛地铁某线路实现挂网运行,通过工程应用验证了所提策略的可行性和实用性。

城轨交通飞轮储能系统阈值自适应控制研究

飞轮储能系统(FESS)根据直流牵引网压的高低控制飞轮充放电,然而直流牵引网压的剧烈波动会严重影响FESS的响应特性。针对此问题,提出了一种基于阈值自适应调节的FESS控制策略。该策略通过采用两个简单的低通滤波器获得实时网压和动态阈值,从而实现充放电阈值的自适应调节,改善FESS的响应特性和储能效率。在青岛地铁某线路实现挂网运行,通过工程应用验证了所提策略的可行性和实用性。

超大型电机控制系统中时延的影响分析及补偿方法

在超大型电机控制系统中,其数字控制系统存在计算时延、采样时延、脉冲宽度调制输出时延、系统死区、滤波时延以及网络传输时延等非理想因素,严重影响了控制系统的动静态性能,甚至可能会导致系统震荡或发散。为此,针对时延的类型、大小及其在控制系统中的定位区别,分析了固定时延和随机时延对控制的影响,总结了目前已有的补偿方法,并对实际工程中的电机控制时延问题研究进行了展望,为后续时延补偿控制的深入研究提供参考。

一种基于非线性扰动观测器的飞轮储能系统优化充电控制策略

飞轮储能系统的工作模式要求在最短的时间内对飞轮进行可靠地充电。该文在分析传统充电控制策略的基础上,结合飞轮储能系统的工作特性,提出了一种基于非线性扰动观测器的优化充电控制策略。外环采用转速控制和能量控制相结合的方式,转速环实现恒转矩控制,能量环实现恒功率控制;引入过渡控制环节实现恒转矩控制和恒功率控制的切换;利用非线性扰动观测器估计电机损耗功率和负载功率并进行前馈补偿;基于控制系统稳态、动态和抗扰动性能的要求,给出一种控制器参数设计方法。与传统控制策略相比,所提充电控制策略恒功率控制灵活,恒转矩控制至恒功率控制切换平滑,且有效抑制了电机损耗功率和负载功率的影响,满足了飞轮储能系统的工作特性要求。最后,仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和实用性。

双谐振电容式LLC谐振变换器特性分析

双谐振电容式LLC谐振变换器是一种改进型的半桥LLC变换器,以往在进行变换器设计时通常将其等效为传统半桥LLC变换器,并未建立具体的双谐振式LLC变换器的数学模型,导致设计出来的变换器不能凸显出双谐振式LLC变换器的优点。因此,采用基波分量法建立了双谐振电容式LLC谐振变换器的数学模型,分析了变换器的电压增益特性。针对基波等效模型在开关频率远离谐振频率时误差较大的问题,根据变换器的不同工作状态,建立了可以准确反映变换器各个工作状态的状态转移模型。该模型由于方程复杂、求解困难,一定程度上给变换器的设计增加了难度。故利用仿真软件扫频功能得到了变换器的bode图,拟合得到了变换器的传递函数,简化了变换器的设计难度。仿真结果表明:所设计的双谐振电容式LLC谐振变换器的输出能够有效地追踪给定信号,证明了该设计的准确性。

永磁同步电机转子位置检测滤波方法研究

转子位置检测是实现永磁同步电机(PMSM)高性能控制的一个关键环节。由于检测环节非理想特性的存在,旋转变压器的转子位置检测结果中会产生微小误差,在电机振动噪声指标严格的领域,位置检测误差会对电机的振动噪声产生不利影响。针对以上问题,首先对旋转变压器的位置检测原理进行了简要分析,在此基础上,对旋转变压器各种非理想特性进行了分类和分析,得到了不同情况下的转子位置误差表达式。为消除可能出现的误差对电机控制造成的影响,提出一种位置检测滤波算法,仿真和试验表明:所提出的算法能有效滤除旋变位置检测误差,同时不产生延时,应用效果好。

一种十五相感应电机的矢量控制算法

在已有多相电机系统研究的基础上,研究了一种新型的十五相感应电机矢量控制算法。详细推导了该种十五相感应电机的数学模型,并在此基础上推导了十五相感应电机的矢量控制算法,给出了系统的控制框图。系统试验结果表明了该矢量控制算法的正确性和可行性,将该算法应用于实际的十五相感应电机矢量控制系统中,可以取得对电机良好的控制效果,该十五相感应电机矢量控制算法可直接应用于兆瓦级大功率十五相感应电机系统中。

多相H桥逆变器支撑电容电流计算

直流支撑电容电流计算是变频器设计的一个关键步骤,现有方法多是针对传统的三相变频器展开,鲜有关于多相变频器的相关计算研究。针对直流侧并联型多相H桥逆变电路拓扑和SPWM的调制方式,采用开关函数法对其直流支撑电容电流有效值进行了分析计算,并给出该种电路拓扑下适用于任意有限相逆变器的直流支撑电容电流有效值计算公式,分析了逆变器相数、调制比和功率因素对电容电流有效值的影响。仿真与实验证明,该计算方法准确性较高,使用所提出的公式可以有效地实现多相H桥逆变器直流支撑电容电流计算。

一种大功率永磁电机旋转变压器位置补偿方法

针对大功率永磁电机推进系统中旋转变压器转子位置误差补偿的应用需求,首先对位置信号采样过程中惰转转速跌落导致的位置非线性变化进行了位置重构。基于重构合成的位置信号,采用误差信号提取、误差频谱分析、特征频率补偿及查表插值的补偿方法,对旋转变压器固有误差进行了补偿。实验结果验证了位置重构和误差补偿的有效性和实用性。

均衡电抗器及变压器漏感在12脉波整流系统中的影响分析

以船用推进为背景,对一种带直流均衡电抗器的12脉波整流系统网侧谐波电流表达式进行了推导及简化。综合考虑了变压器交流输入端漏感、整流输出端均衡电抗器、变频器直流输入电压等因素,对其与电网电流总谐波畸变及输入功率因数的关系进行了分析和仿真,仿真与试验表明:计算与实际情况具有较高的吻合度。该方法尤其适用于对系统参数匹配性敏感的特殊船舶应用领域。

十二相H桥变频器输出滤波器不对称及其改进研究

常规无源LRC滤波器在抑制电力电子变频器输出电压dv/dt和谐波含量方面具有简单可靠的特性,并得到了广泛的应用。由于常规LRC输出滤波器电感通常单极分布,变频器输出正负极滤波特性不对称,导致滤波输出电压畸变。对此,本文对常规滤波器输出电压畸变进行了分析,并提出了1种改进的LRC滤波器方案。通过将滤波电感正负极均分,实现滤波特性对称化,有效地消除了常规LRC滤波器输出电压畸变问题,仿真实验验证了改进滤波器的有效性。

一种高压隔离IGBT驱动器电源设计

针对国内在中大功率IGBT驱动技术方面比较落后的现状,重点研究了高压隔离开关电源的设计;详细分析了中大功率IGBT对驱动器电源的特殊要求,基于以上要求,采用反激变换原理设计了反激式DC-DC开关电源;根据变压器工作原理,设计了具有大于12 kV高隔离电压的开关电源变压器。并以英飞凌FZ1500R33HL3型IGBT为对象进行了试验,测试了驱动电源的性能,试验证明所设计的电源满足驱动器工作要求。

基于Matlab的NPC单相五电平H桥SPWM目标代码生成

介绍了基于Matlab/Target Support Package TC2的系统设计方法和开发流程,提出了一种基于嵌入式目标代码生成工具的中性点箝位(NPC)单相五电平正弦脉宽调制波产生方法,利用Matlab/Simulink工具建立了算法模型、仿真验证算法后,给出了以TMS320F28335浮点DSP为目标的五电平SPWM控制模型,并自动生成代码,编译、下载到目标DSP中运行,产生波形与理论吻合,体现了利用MATLAB进行系统设计与代码生成的简易性。

一种新型的直流接地故障报警电路研究

为及时、有效地进行直流接地故障报警,提高变频系统的可靠性,提出了一种基于电桥平衡法的新型直流接地故障报警电路。通过改进电路结构,采用小阻值的检测电阻,减小了电路体积且降低了成本。该电路在实现在线监测直流接地短路故障的同时,不会降低系统的绝缘性,具有较强的实用性。搭建了仿真模型,对电路进行验证,并制作实际电路进行了试验,验证了电路的有效性。

抑制控制器暂态过程中脉冲误触发的电路研究

控制电路在上电与掉电的过程中存在暂态过程,此时绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动信号容易失控,若主电路支撑电容已完成充电,会导致主电路短路故障。针对此问题,为防止暂态过程中IGBT的误触发,需要对驱动信号进行控制。简单有效的方法为,在暂态过程中产生一个使能信号,使能信号禁止IGBT驱动信号输出,待控制器稳定以后才使能IGBT驱动信号。此处采用比较器LM393D和芯片SN55452BP设计了一种上电顺序简单、易于实现和可靠性高的保护电路。经过仿真验证与实验测试,保护电路能够有效地抑制控制电路暂态的影响,避免开关误触发等问题。

船用水冷变压器的一种设计方法与实现

本文从船用需求出发,提出了一种高功率密度水冷变压器的设计方法,通过计算机辅助建模与仿真,完成了变压器集成化设计。所设计的产品集成度高、功率密度高,软件仿真结果与试验结果吻合度较高,验证了所提设计方法的有效性。

基于电路拓扑的IGBT并联均流方法

随着市场对大功率电力电子变流器需求的与日俱增,绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar tran-sistors,IGBT)的并联技术已成为大功率设计应用的解决方案之一。针对现有的一些解决IGBT并联均流措施存在的问题,在详细分析外加电感对动静态均流影响的基础上,提出了一种基于电路拓扑的两电平电路中的IGBT并联均流方法,该方法需要添加1个额外的直流侧二极管和2个μH级的电感,降低了开关的开通损耗,不需要设置死区,且短路保护实现容易。同时,针对该方法带来的IGBT关断过电压第2尖峰抬高的问题,提出了一种改进的电路拓扑结构,利用额外的电容-二极管-电容(CDC)网络来解决IGBT关断过电压的第2尖峰抬高的问题。试验结果表明了该种方法的正确性、有效性和可行性,为大功率电力电子变流器的扩容提供了较理想的选择方案。

高电压宽范围输入低电压输出的DC-DC辅助电源设计

高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源技术是中高压、大容量电力电子变流系统的关键辅助技术。基于双管反激电路,本文设计了一个高电压宽范围300~2 500V输入,低电压24V输出的DC-DC辅助电源样机,并给出了电源详细的设计方案。相比传统辅助电源,设计的辅助电源启动支路在电源工作后可自动断开,实现了电源输入电压范围更宽目标;电源主电路由变压器隔离,控制、反馈电路由辅助绕组供电,确保了电源输入/输出高电压隔离;开关管驱动电路采用带耦合电感的脉冲变压器,满足了驱动信号高压隔离和同步驱动要求。此外,计算电源效率的结果表明,双管反激辅助电源更适合高电压输入场合。最后,进行了相关实验,结果验证了所设计的高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源方案可行性和正确性。