临界电流模式图腾柱无桥功率因数校正换相谐振抑制

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电压因此会存在高频振荡。电感电流振荡会加剧输入电流畸变程度,而母线电压上的高频尖峰由于振荡频率高,后级DC-DC变换器难以抑制而传递至负载,导致敏感负载无法正常工作。该文分析线性开关在主动栅极电路中抑制振荡的工作原理,基于线性开关的特性提出三电平驱动方式来抑制图腾柱无桥PFC换相谐振,降低输入电流总谐波畸变率(THD)的同时实现对直流母线的高频尖峰的抑制,在2kW满载工况下,将输入电流THD降低1%,母线电压尖峰高频分量峰值由2.83V减小至0.01 V以下。实验结果表明,该文所提出的三电平驱动方式可以有效抑制临界电流模式图腾柱无桥PFC的换相谐振。

一种简洁高效的辅助谐振极逆变器

针对辅助谐振极逆变器存在的辅助换流回路结构复杂,逆变器总体效率不高的问题,提出一种简洁高效的辅助谐振极逆变器,所提逆变器的主开关管和辅助开关管公用一套谐振元件完成软开关动作,简化辅助换流回路的结构,降低主开关管的电流应力,减小辅助换流回路中无功能量转化造成的损耗和主开关管的导通损耗,使逆变器达到了简洁高效的目的。根据不同工作模式下的等效电路图,分析逆变器的工作原理,提供该逆变器的软开关实现条件以及最佳参数设计方法。最后,使用IGBT作为开关器件制作一台10kW/16kHz实验样机,实验结果验证所提逆变器具有简洁高效的特点。

辅助谐振变换极逆变器的中点电压稳定控制策略

辅助谐振变换极逆变器(ARCP)在高频大功率领域具有高效率和低损耗的优势。然而实际应用中,中点电压偏移问题会使ARCP软开关失败率增加。文中针对ARCP母线分压电容中点电压偏移以及中点电压偏移导致的主开关管零电压开通失败的问题,提出了一种中点电压自抗扰控制策略。分析了母线电容等效串联电阻(ESR)对中点电压和交流侧电压的影响,建立了可变时序控制模式下包含母线电容ESR的中点电压模型。在此基础上设计了中点电压自抗扰控制器,利用辅助管控制过充电调节时间,实现了三相辅助支路谐振电感电流平衡,达到了中点电压稳定、主开关管零电压开通和提高逆变器效率的目标。与PI控制模式下97.0%的逆变器效率相比,自抗扰控制模式在最大功率下可达97.5%的逆变器效率。该控制策略无需改变电路结构,易于实现。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

一种双辅助谐振极型三相软开关逆变器的研究

针对辅助谐振变换极型逆变器在实际应用中辅助开关管难以实现零电压关断(zero voltage switch,ZVS)这一问题,在一种改进型谐振极逆变器回路拓扑的基础上提出一种双辅助谐振极型软开关逆变器回路拓扑及调制策略。它不仅具有以前讨论过的辅助谐振极逆变器的所有优点,而且可有效避免因回路配线形态所带来的回路寄生电感和寄生电容对辅助开关管的ZVS关断所造成的影响,确保辅助开关管可靠的实现ZVS关断。在所提调制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件及参数设计方法。最后使用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件制作一台10 k W、16 k Hz样机,通过实验验证该逆变器的有效性。

特高压主变充电导致直流周期性换相失败的原因（英文）

换相失败是直流输电系统逆变器最常见的故障之一,通常故障清除后直流系统可以恢复换相,周期性换相失败很少发生,过去国内从未出现过换相失败闭锁直流的情况。通过对林枫直流现场数据的深入分析,得出换相失败持续时间达到保护定值,保护正确动作;而励磁涌流引起枫泾站换流母线电压畸变、阀控VBE对已关断阀执行重触发以及换相失败恢复期间直流电流过冲等因素是导致林枫直流发生周期性换相失败的主要原因。在此基础上,基于电磁暂态程序建立了林枫直流输电研究模型,其中控制保护采用了与实际工程一致的详细模型,通过仿真研究提出了极控系统的改进措施:取消瞬时电流控制、优化换相失败预测和低压限流等功能,最后在林枫直流输电工程中进行了现场验证试验,试验结果验证了所提措施的有效性。

基于模块化多电平的柔性直流系统故障稳态特性分析

直流故障稳态特性对直流电网设计、保护配置以及一次设备选型等具有重要意义。针对模块化多电平的柔性直流系统,考虑了桥臂电抗对两极短路故障不控整流稳态运行期间换相重叠的影响,分析了可能出现的换相重叠角范围及各自对应的故障场景。针对不同的换相重叠角范围,分析了相应的桥臂导通工作情况,并据此推导出直流故障后稳态阶段直流电流、电压、桥臂电流、交流电流的精确计算公式。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了基于模块化多电平的柔性直流输电系统模型,通过不同故障距离的仿真算例验证不同换相重叠角范围下理论计算的准确性。

适应大容量直流接入弱受端的直流极控系统优化控制方法

大容量直流接入较弱受端系统,换流母线电压相对敏感,故障扰动易引起直流换相失败甚至发生连续换相失败。针对弱受端交流故障恢复过程中可能出现的连续换相失败问题,提出了根据交流系统和直流系统关键变量,在线计算调整低压限流功能直流电压上限值的方法,使直流的恢复速度能适应交流系统的恢复状态,避免连续换相失败的发生;提出了逆变站调节器配合和分接头控制的优化方法,使逆变站进入定直流电压控制模式,能在一定程度上减小远端故障引发换相失败的概率。利用与实际直流工程极控系统完全一致的仿真模型进行仿真验证,仿真结果表明:所提出的优化方法可行、有效,能适应弱受端系统对于抵御换相失败的需求,有利于改善交直流系统运行稳定性。

辅助谐振变换极软开关逆变器分段定时间控制方法

辅助谐振变换极(auxiliary resonant commutatedpole,ARCP)是一种重要的软开关逆变器拓扑,其辅助开关的控制方法会影响到逆变器的效率及可靠性。传统定时间控制方法虽然简单易实现,但该控制方法下,逆变器的轻载效率表现不够理想。通过对定时间控制下ARCP逆变器的电流应力及损耗分布进行详细地分析,找出提高逆变器效率的关键途径,并提出一种新的分段定时间控制方法。该控制方法在不增加控制和电路复杂度的前提下,改善了ARCP逆变器的效率。最后在一台2kW/20kHz实验样机上验证了分析结果。

基于变压器辅助换流的新型ZVS-ZCS逆变器

辅助谐振换流逆变器拓扑结构中存在着诸如由辅助换流回路损耗引起的转换效率低、由负荷电流变化引起的变辅助换流周期和稳定性差等问题,为此提出了一种基于变压器辅助换流的新型ZVS-ZCS逆变器。该新型逆变器通过引入(1-k)Vdc参与谐振、固定换流时间控制策略和辅助换流开关的保护等措施,大大提高该拓扑结构的运行性能和应用范围。文中在通过分析、仿真和实验的基础上得到了该新型ZVS-ZCS逆变器的可行性方案,并指出了其在DFACTS技术领域的应用场合。

贵广Ⅰ回直流输电系统VBE故障分析

为解决贵广Ⅰ回直流输电系统因阀基电子设备(VBE)故障在线处理时导致直流故障重启的问题,进行了相关的实验验证。结果显示:贵广Ⅰ回直流系统的VBE系统在线断开单组光发射模块电源开关引起换流失败是由于VBE设计上的缺陷引起,并非如生产厂家所说的"一种偶然现象"。基于研究结果,对改进VBE设计及其检修提出了建议。

UHVDC分极分层接入方式及其运行特性

在现有分层接入方式的基础上,提出分极分层接入方式。首先对特高压直流输电接入受端电网的两种分层接入方式,从经济性、多馈入短路比指标方面进行对比分析。继而基于PSCAD/EMTDC仿真平台,对分层接入500kV/1 000kV受端电网的±800kV特高压直流输电系统搭建了两种分层接入方式的仿真系统。最后对两种分层接入方式的特高压直流输电系统的稳态、动态及暂态特性进行比较分析。研究结果表明:分极分层接入方式不仅能有效提高受端电网的多馈入短路比,增强受端电网的电压支撑能力,而且具有良好的稳态及动态响应,更重要的是能够实现两个逆变站换相失败的分层隔离,提高特高压直流输电运行的可靠性。文中针对分极分层接入方式中单极停运或双极功率不平衡时接地极电流过大的不足,提出了抑制接地极电流的措施。

辅助谐振极逆变器缓冲回路能耗最小化改进控制策略

针对辅助谐振变换极型逆变器在换流时缓冲回路损耗大这一问题,在一种改进型谐振极逆变器的基础上提出一种改进控制策略。与原控制策略相比,该控制策略不仅能够实现所有主、辅开关管的软开关,而且可将换流时流过缓冲回路的电流最大值控制在换流时刻的负载电流值,避免换流时缓冲回路的谐振电流与换流时刻的负载电流相叠加,从而可有效降低缓冲回路在换流时的环流损耗以及辅助管的电流应力。在改进控制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件以及最佳参数设计方法。最后使用IGBT作为开关器件制作一台10kW、16kHz样机,通过实验验证该控制策略的有效性。

一种新的交流电机换相变极法-2△/3△变极

该文在分析 3Y/3Y 换相变极局限性之后,提出一种新的交流电机换相变极法-2△/3△变极,并阐述了其换相原理。这种变极法用于稍宽极比变极电机较 3Y/3Y 变极优越;文中分析了 2△/3△网络接法时的感应电势、负载电流、相电压的分布以及激磁的合成;并以常用风机变极方案为例,把 2△/3△变极方案与 3Y/3Y 变极方案作了比较。

考虑谐振回路损耗的辅助谐振换流极开关损耗分析

为了精确分析辅助谐振换流极(ARCP)软开关技术对变流设备开关损耗的影响,本文在考虑了谐振回路杂散参数的基础上,对ARCP软开关技术换流过程进行详尽的分析,通过数学推导建立了更为准确的ARCP换流方程和开关损耗模型。最后通过实验验证了换流方程以及ARCP损耗模型的正确性。研究表明,尽管ARCP软开关技术能够基本消除功率器件的开关损耗,但是谐振回路带来了额外的损耗。因此ARCP软开关技术的理想模型不再适用,必须考虑各部分杂散参数对ARCP的影响,并在设计中尽量减小杂散参数,否则很难达到提高效率的目的。

低压大电流车载发电机磁场计算与换向改善

为了解决低压大电流车载发电机换向困难和火花等级高的问题,设计出一种采用非均布和不对称磁极结构,加装不对称换向极,嵌入具有均压作用的单波绕组并安装了倾斜电刷的新型电机.对电机进行有限元电磁场分析,结果表明:尽管主磁极是不等距分布的,但是气隙磁场仍然是对称均布的,确保提供适合机电能量转换的媒介空间;对换向区磁场的精细化分析和展示表明:换向极起到了降低换向区磁感应强度和换向电势的作用,换向电势平均减少58.11%,益于改善换向.火花实验说明火花等级低于1.25级.设计方案可以改善发电机换向条件和降低火花等级,有利于提高车载电气系统运行稳定性和可靠性.

新型双辅助谐振极逆变器及调制策略

针对双辅助谐振极逆变器所存在的双辅助缓冲回路过于复杂和谐振过程之间相互耦合的缺点,该文提出一种新型双辅助谐振极逆变拓扑及调制策略。在保留双辅助谐振极逆变器辅助开关管实现可靠软关断等诸多优点的基础上,完成双辅助缓冲回路的简化和谐振过程的解耦,降低逆变器的成本和耦合谐振带来的系统震荡,提高逆变器的性能和实用性。开关管关断时的电压变化率和双辅助缓冲回路的电流应力可分别独立设定。双辅助缓冲回路流过的最大电流近似等于峰值负载电流,有效降低了双辅助缓冲回路的电流应力和导通损耗,从而使逆变器在全负载范围内维持高效电能变换。在所提调制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析新型双辅助谐振极逆变器的工作原理、软开关实现条件及参数设计方法。最后,使用IGBT作为开关器件制作一台10k W/16k Hz样机,通过实验验证该逆变器的有效性。

四极单相串激电机运行特性和换向性能分析

针对串激电机原材料成本不断上升的状况,文中基于一款电镐电机,提出了一种新型四极单相串激电机。该电机的电枢绕组端部短,电刷数较少,且定子辅助磁极无需励磁绕组,可有效减少串激电机的材料用量。通过对传统两极串激电机结构的改进,初步确定新型四极串激电机的结构参数,并利用Maxwell软件建立电机二维有限元模型。对新型串激电机的气隙磁密、起动过程、运行特性和径向力进行仿真分析,结果表明四极串激电机的机械特性较软。对不同定转子匝比、不同气隙长度以及逆转向偏移电刷对改善换向火花的影响进行了理论分析,为电机进一步优化提供了参考。

一种辅助谐振变换极软开关电路在UPS中的应用

为实现UPS高频机在高开关频率工作的同时,减低功率开关器件的损耗,辅助谐振变换极软开关(auxiliary resonant commutated pole,简称ARCP)技术可作为解决措施。传统的ARCP电路能够解决主管的软开关,但同时还引入了辅管的关断损耗。因而工作在较高开关频率下系统的整机效率会下降,不能将其应用于实际产品中。本文在传统的基于半桥ARCP软开关电路的基础上,详细介绍了谐振器件设计的关键点并给出了以CPLD为控制核心的辅管驱动逻辑解决方案以解决其零点流关断。最后对某大型UPS进行软开关的软硬件改进,实验证明了应用此电路实现系统"提高频率、不降低效率"的目的。

矿井直流电动机换向极漏磁系数的有限元计算与分析

以2 600kW矿井直流电动机为例,在建立其二维有限元数值模型基础上,对不同换向极宽度情况下,换向极采用不同绕组分布及不同第二气隙分布下负载工况磁场分布进行了分析。同时,利用额定负载时换向极身中的磁通与穿过气隙的总磁通,对换向极漏磁系数进行了计算与分析。

宾金特高压直流换相失败保护的研究

随着特高压直流输送容量的增大,换相失败所造成的功率波动越来越严重,可能会引起交流电网失步的严重后果,这已经成为换相失败保护动作的重要外部约束条件。通过对宾金直流换相失败进行分析,得到交流系统对换相失败引起的直流功率跌落次数和故障持续时间的承受能力。之后分析了原有换相失败保护的原理、判据以及动作策略,针对不满足交流系统承受能力的连续换相失败故障提出了增加双极换相失败加速段保护的优化方案,并给出了保护判据、逻辑时序、定值延时及动作策略。最后,对提出的双极换相失败加速段保护设计了相应软件程序,在与实际工程一致的控制保护仿真试验平台上进行了仿真试验,验证了新方案的可行性和可靠性。优化方案已成功应用于宾金特高压直流输电工程。