单相脉冲整流器故障在线智能诊断实验设计

针对高速列车电力牵引系统中单相脉冲整流器的功率器件开路故障和传感器故障,设计了基于数据驱动的故障在线智能诊断实验。首先,对单相脉冲整流器系统进行数学建模,分析功率器件开路故障的故障拓扑和传感器故障的故障机理;然后,基于极限学习机算法和非线性自回归结构设计智能诊断模型,并将故障在线智能诊断实验分为离线训练和在线验证2个阶段;最后,基于RT Box半实物仿真器搭建快速原型控制实验平台,对故障模型和诊断模型进行实验验证。实验结果表明,构建的单相脉冲整流器故障在线智能诊断模型可以在1/4个基波周期内检测到故障的发生,并在3/4个基波周期内识别出具体故障类型。

三相电压型VIENNA整流器建模及稳定性分析

基于电动汽车直流充电桩的VIENNA型前级整流电路,提出采用小信号方法对VIENNA整流器进行建模。该方法首先通过采用局部线性化技术和状态空间平均法推导dq0坐标系下VIENNA整流器的数学模型,得出相关传递函数矩阵,即VIENNA整流器小信号线性化模型,进而用于控制器的设计;然后,采用频域法分别对电压环、电流环进行设计,利用频域法及根轨迹曲线详细分析各项参数对系统的影响,并利用曲线拟合的方式给出了系统稳定域随各项参数变化的曲线;最后,在实验中验证所提方法的正确性。

一种能量回馈型脉冲电流消磁电源及其控制方法

随着大型舰船的不断发展,舰船用消磁系统的消磁电源功率等级不断增加,现有的静止式消磁电源存在损耗大、功率等级较低、泄能成本高等问题亟待解决。针对目前混合储能系统的研究,该文首先提出一种能量回馈型脉冲电流消磁电源,其由锂电池供能的多相交错Buck变换器、超级电容储能的全桥模块串联构成,输出侧经晶闸管换向电路连接,从而可以得到极性可调的脉冲电流序列,利用级联全桥的形式,有效地降低了开关器件的电压应力与脉冲电流上升阶段的大功率供能问题,该结构可以替代泄能回路,大大降低消磁电源成本;然后该文详细给出了能量回馈型脉冲电流消磁电源的原理分析,以及在单路消磁电源能量链与多路消磁电源能量链并联的情况下的相应控制策略;最后对该拓扑结构进行了仿真测试,仿真结果证明了拓扑结构与控制策略的可行性。

基于交错并联两级式电路的大功率高压直流电能变换器设计

随着多电飞机技术的发展,高压直流电源系统由于具有架构简单、系统可靠、高功率密度、高效率等优点成为未来航空电源系统的重要发展方向。在需求分析的基础上,描述了一种适用于航空高压直流电源系统的12kW级、270V/28VDC大功率高效直流变换器设计方案,仿真分析和性能验证测试表明,直流变换器效率可以达到95%以上。变换器内部采用LLC谐振电路、矩阵变压器、输出电路交错并联控制等技术,显著提升了模块的功率密度并实现了高效率稳定输出。

适用于大功率工况的双向直流变换器

针对大功率双向并联直流变换器存在的均流问题,提出了一种适用于大功率工况的新型并联双向CLLC转换器,该变换器不仅能够实现良好的软开关特性,而且能够实现系统负载自动均衡。介绍了新型并联双向CLLC转换器的工作原理,并通过仿真和实验验证了电路拓扑的有效性。

基于改进无源性控制的三相LCL并网逆变器输出导纳重塑方法

基于能量函数的无源性控制(PBC)被广泛研究并用于并网变换器以获得更好的控制性能.然而,传统的PBC方法依赖并网变换器的精确数学模型,且已有研究较少考虑数字控制的延迟效应以及电容性电网或复杂弱电网下电网阻抗的不确定性对系统稳定控制的影响.鉴于此,针对三相LCL并网逆变器提出一种改进PBC方法以实现导纳重塑,通过增加电容电流前馈将系统无源区域扩展到奈奎斯特频率,在电网阻抗宽范围变化下实现LCL谐振频率的有源阻尼控制,并提出改进PBC控制参数设计方法.在3 kW并网逆变器样机平台上开展仿真和实验研究,验证了理论分析的正确性.

多轴车辆公路艰巨路段弯道通过性计算

本文简要介绍了前桥转向车辆和全轮转向车辆的转向原理,给出了两种车辆通过四级公路单车道艰巨路段弯道时,扫过宽和通过宽的计算方法,并通过算例进行了实际验算。本文提供的方法可以作为评估车辆能否通过低等级公路弯道的设计参考。

碳化硅功率器件技术综述与展望

碳化硅(silicon carbide,Si C)器件作为一种宽禁带半导体器件,具有耐高压、高温,导通电阻低等优点。近20年来,Si C器件是国内外学术界和企业界的一大研究热点,该文对近些年来不同Si C器件的发展进行分类梳理,介绍二极管、结型场效应晶体管、金氧半场效晶体管、绝缘栅双极型晶体管及门极可断晶闸管器件,并对比分析器件结构及参数性能,针对关键问题展开论述。最后,对SiC器件近年的发展进行总结和展望。

基于重复观测器的PWM整流器无差拍控制

无差拍控制的PWM整流器,其电流稳定性受控制延时以及交流电流采样通道低通滤波器的影响,文中对其影响机理进行了详细的分析,讨论了开环电流预测方法的预测精度及其由误差引起的电网电流畸变问题,提出了采用基于重复控制思想的状态观测器对电网电流进行预测的方法,以达到提高电网电流预测精度的目的。给出了重复观测器的设计方法并对其稳定性进行了分析。实验结果表明,该算法可有效减小电网电流预测的误差,改善PWM整流器无差拍控制的性能。

基于网压预测的单相PWM整流器比例谐振控制

PWM整流器带谐波补偿器的比例谐振控制能够选择性地抑制电网电流中的谐波含量,然而其补偿的谐波次数受到电流环带宽的限制。当抑制谐波次数较高时,必须对谐振频率处电流环延时进行超前补偿,才能保证电流环的稳定性。随着抑制谐波次数的增多,数字信号处理器的运算量变大。针对上述问题,分析了电网电压谐波对电网电流的影响机理。提出了在电流环比例谐振控制的基础上,采用对电网电压超前预测的方法,在保证电流环良好动态性能的前提下减少PWM整流器电网电流中的谐波含量。最后进行了实验验证,实验结果表明本文提出的电网电压预测方法能够有效抑制电网电压谐波对电网电流的影响。

基于相移SPWM技术的级联型多电平变流器

介绍一种基于相移 SPWM技术的级联型多电平变流器并给出了仿真结果。这种变流器与传统多电平变流器相比较 ,所用的开关器件数少 ,负荷均衡 ,输入输出线性度好 ,具有良好的控制特性。

混沌映射在级联型逆变器中的应用

级联型逆变器的级联单元较多时,存在各单元利用率不平衡问题。由于混沌映射具有随机性和确定分配的特点,可用于级联型逆变器。本文分析了循环分配的缺点,阐述了混沌映射分配的实现,并给出了仿真结果。

一种考虑系统非理想特性的三相电压型PWM整流器控制参数设计方法

针对采用电网电压定向矢量控制的三相两电平电压型PWM整流器,按内模控制原理对其各调节器的参数进行设计。在此基础上,对控制延迟、采样误差、系统参数偏差和模型结构不准确等非理想因素对调节器控制性能的影响进行研究,提出考虑系统非理想特性条件下,基于内模控制原理的调节器控制带宽设计方法,并以一套由55 k W PWM整流器带55 k W PWM逆变器-异步电机负载组成的四象限双PWM变频调速系统为例,进行仿真和实验验证。

三相电压型PWM整流器模型准线性化

提出了一个普遍适用于电力电子变换器控制系统设计的模型准线性化方法,利用该方法可以得到电力电子变换器的精确线性模型。该模型不但适合于各类控制器设计,而且可以利用矩阵运算代替通常的调制算法得到各桥臂的开关状态,有效降低了实际系统的实现难度。基于此线性化方法,分别在两种坐标系下建立了三相电压型PWM整流器的精确线性模型,并利用伪逆矩阵设计了PWM整流器的全状态反馈控制器。仿真结果表明,所提出的模型准线性化方法是有效的。

二十四脉波整流器四种结构形式的分析

根据二十四脉波整流器的原理,提出四种结构形式的二十四脉波整流器,从结构、输出电压特性、整流二极管利用率和谐波等几个主要指标对它们进行了分析和比较研究.研究结果为广州地铁2号线二十四脉波整流器的设计和选择提供了理论依据.

大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计

介绍一种大功率半导体激光泵浦固体激光器(DPSSL)脉冲驱动电源的设计电路及其控制方法。根据半导体激光器的工作特性,采用前级电容充电电路与后级脉冲电流产生电路相结合的电路结构。由于LCC谐振电路具有软开关特性和抗负载短路、开路的能力,又能够实现对储能电容恒流充电的功能,因此其适合做为脉冲电源中储能电容的充电电路;后级脉冲电流产生电路选择大功率MOSFET做为主控器件,利用MOSFET饱和区的漏极电流可控性,通过栅极电压控制产生负载脉冲电流。控制部分采用模拟与数字相结合的控制方式,使脉冲电源控制更加灵活,引入脉冲电流指令给定积分器,可以更有效地控制脉冲电流上升过程,抑制电流过冲,提高控制精度,使脉冲驱动电源产生类似矩形波的大功率脉冲电流。搭建了脉冲功率为28kW的实验平台,实验达到的指标:脉冲电流幅值80A,脉冲电压350V,脉冲宽度100μs,重复频率100Hz。

基于新型同步整流驱动方案的绿色电源

针对电力电子产品和电力电子装置趋于环保和节能的发展要求,分析和设计了一种新型的“绿色化”电源。主功率拓扑采用零电压变频控制的反激变流器;二次侧同步整流管采用一种新型的电流型驱动方案,从而使同步整流管驱动变得简单可靠。控制变流器在轻载情况进入“打嗝”模式以降低待机损耗。对电路工作原理进行详细的理论分析并给出了参数优化设计。制作了一台64W的实验室样机用来对理论分析进行验证。实验结果表明,设计出的样机具有高效率、低待机损耗和低传导辐射等优点,符合环保和节能的绿色电源的要求。

基于Matlab/SimPowerSystems的电力电子研究型实验

利用Matlab仿真技术拓展了电力电子实验的深度和广度,为其注入更多的研究性因素。首先搭建Matlab/SimPowerSystems仿真模型加以求解,引导学生对仿真结果进行理论分析和定量推导,启发学生对非预期的实验现象进行思考和讨论,给出定性解释。通过研究型实验的系统化训练,激发学生探索的精神、自主学习的能力、观察和研究的科研素养,教学质量显著提升。

开关电源近场辐射效应分析与模型研究

本文实验考察了一台功率因数校正器(PFC)主电路产生的辐射电磁场对传导干扰发射的影响,细致分析了PFC与EMI滤波器、电源输入线缆间的电磁耦合效应,在此基础上,建立了包含电场耦合效应的传导干扰电路模型并加以验证。基于电源共模传导干扰简化模型,提出了临界耦合距离概念并进行了实测,该参数可为开关电源早期阶段的EMC布局设计提供参考。最后,提出了几种辐射效应抑制新措施。

三相四线制二极管整流桥的动态平均值模型

根据三相四线制发电机整流桥系统的等效电路,应用状态空间平均法推导了四线制二极管整流桥在连续导通模式下的动态平均值模型,给出了换相角的解析表达式。分别应用整流桥的开关模型在Matlab/Simulink软件环境中对平均值模型进行了仿真验证,并应用发电机三相四线制二极管整流桥负载系统对平均值模型进行了实验验证。仿真与实验结果表明,文中的平均值模型能够描述整流桥的主要稳态和瞬态特征,相应直流电压的误差较小,从而验证了模型的有效性。文中给出的平均值模型可以用于此类发电机(变压器)整流桥系统的建模、阻抗特性分析及小扰动下稳定性分析。