基于单相锁相环的高压直流分相触发相位控制

触发相位控制是高压直流系统控制的基础。换流器触发相位控制方式对高压直流性能的影响尤以不对称故障工况下为甚。针对传统分相触发中过零点检测抗干扰性差以及等间隔触发控制自由度低等缺点,提出一种新的基于单相锁相环的分相触发方案,该触发方式的锁相过程对谐波和负序电压干扰具有较强的抑制能力,能够在三相不对称工况下获得更详细的电压相位信息,减小此时各阀实际触发角的差异。最后,利用PSCAD/EMTDC对所提分相触发方式下高压直流稳态和暂态性能进行了仿真测试和分析,结果表明新分相触发对系统稳态性能无不利影响,并可有效降低交流故障恢复过程发生后续换相失败的概率,验证了该分相触发方式的优越性。

提高脉冲比相可靠性的途径及其实现

在基于零序电流方向原理的矿井低压电网选择性漏电保护中，比相误差是导致保护误动的主要因素。文章在分析比相误差产生原因的基础上提出用有源移相与宽度可调的正弦波／ 矩形波变换电路相结合的方法来提高脉冲比相环节的容错能力。重点讨论了其电路组成及工作原理。

基于STM32F405的低压大电流直流电源设计

根据某地面特种车辆车载装置需要低电压大电流输出直流电源的要求,介绍了一种基于移相全桥变换器,以STM32F405为控制核心的直流电源。针对低压大电流输出直流电源在空载情况下突加负载时输出电压有较大跌落的问题,根据稳态工作时负载电流和移相角的关系,对传统的电压电流双闭环控制策略进行改进。实验结果表明改进后的控制策略加快了系统的动态响应,有效地减小了突加负载时输出电压的跌落。

采用差模耦合装置的注入替代宽频电磁辐照方法

为解决目前可模拟的辐射场强和空间有限的问题,提高电流注入法的应用频带范围,提出了注入替代宽频电磁辐照方法。设计了基于定向耦合器原理的宽频带电流注入耦合装置,并以天线和射频前端为受试对象验证了方法的有效性。仿真研究了对称定向耦合器耦合端和直通端的相位差对监测波形的影响,分析了注入装置监测端波形与等效源波形的关系。结果说明:在互联系统的辅助设备为线性的条件下,即使受试设备是非线性的,辐照场强与注入电压的关系同样是线性的,该注入方法的应用频带范围可达数个GHz水平;对称定向耦合器耦合端和直通端的相位差会导致监测波形畸变;在系统端口匹配的情况下,注入装置监测电压与等效源电压为线性关系;若仅关心设备端口响应,通过注入等效替代天线和线缆为主要耦合通道的辐照实验是可行的。

并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用

基于大功率低速永磁直驱风力发电系统高可靠性要求,以背靠背载波移相并联双脉宽调制(PWM)变流器作为永磁直驱风力发电功率变换单元,对变流器冗余性、并联特性、输出开关纹波特性进行了分析设计。重点针对载波移相并联单元间存在的环流问题进行了分析,提出了一种低频环流抑制方案。另外,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)作为辅助处理器的控制器方案实现载波移相并联控制。经过实验验证了所述变流器在可靠性、环流抑制性能、谐波特性,以及硬件实现等方面均能较好地满足系统要求,可适用于低速永磁直驱发电系统。

双向全桥DC-DC变换器基于电感电流应力的双重移相优化控制

通过分析双向全桥DC-DC变换器采用单移相和双重移相控制的工作原理,推导出了两种控制方式下变换器电感电流应力与传输功率、输入与输出电压调节比及移相角比之间的数学关系。为了有效降低变换器电流应力,针对不同的传输功率及电压调节比,通过寻优求得使电感电流应力达到最小的最优移相角。据此提出一种双向全桥DC-DC变换器双重移相优化控制策略,在实现输出电压闭环控制的同时使变换器电流应力达到最小。采用该优化控制策略,双重移相控制的电流应力始终小于单移相控制,并且当变换器工作在轻载且电压调节比较大时,该优化控制策略的优势更加突出。搭建了实验样机,对理论分析进行了验证,并与传统单移相控制进行了对比。实验结果验证了所提出最优控制策略的有效性与可行性。

MMC电容电压均衡控制策略

电容电压的平衡是模块化多电平换流器正常运行的前提,是所有控制算法必须考虑的基本问题。介绍模块化多电平换流器的基本运行原理,研究了载波移相在模块化多电平中的应用。为抑制电容电压的不平衡,设计了电容电压均衡控制器,最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明设计的控制器能较好地稳定电容电压。

直接电流控制的多模块并联APF的稳定性

针对传统的多模块并联有源电力滤波器需要对谐波和无功电流进行检测,算法复杂的问题,提出将直接电流控制策略推广应用到多模块并联APF(active power filter)中,给出了直接电流控制的多模块并联APF的稳定性分析方法。首先构建了直流侧电压、网侧电流双闭环控制方案;然后建立了系统的小信号模型,分析了系统的稳定性,并给出控制参数的设计准则;最后通过一台1 k VA、10 k Hz两模块并联APF的原理样机实验验证了理论分析的正确性。

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。

高频模块化直流变压器通用损耗计算方法

直流变压器是直流电网中进行电压变换与能量传输的核心设备,为进一步促进直流变压器与直流电网的工程实践,对高频模块化直流变压器(HFMDCT)的损耗特性进行了详细研究。首先对HFMDCT的拓扑结构及其通用移相控制原理进行了分析;然后基于移相控制,对HFMDCT桥臂子模块的通用开关特性进行了详细研究;在此基础上提出了移相控制下HFMDCT的通用损耗计算方法,并基于该方法推导了方波调制移相控制下HFMDCT的损耗模型;最后,通过实验样机对所提出的损耗计算方法进行了验证。

模块化多电平变换器研究综述

针对模块化多电平变换器(MMC)的各种子模块拓扑结构,分析了其运行方式及特点,通过解析的方法得到了其输出和环流等效电路,并总结了各种子模块拓扑的应用场合。同时针对MMC不同的调制方法,利用精确的解析表达式对其线性度、谐波特性进行了比较分析。针对MMC不同的电容电压平衡策略,从系统成本、控制复杂度、系统损耗分布等方面进行了比较研究。介绍了国内已经建成的和正在建设的4条基于MMC的柔性直流输电工程,比较了这4条线路的电压等级、系统容量以及运行特点。研究结果表明,最近电平调制法简单、易实现,一般结合排序算法实现电容电压平衡,适用于子模块数较多的场合,载波移相法的等效开关频率较高,输出电压谐波小,可以利用闭环算法或者排序算法实现电容电压平衡,在子模块数较少时仍可适用。

等离子体污水处理高压直流电源研究

将倍压谐振整流技术引入等离子体污水处理高压直流电源研究,以移相全桥变换器为研究对象,分析其工作原理、初级开关管零电压零电流开关(ZVZCS)条件、次级二极管零电流开关(ZCS)条件及占空比丢失问题改善情况。仿真及实验结果表明倍压谐振整流技术解决了次级二极管反向恢复问题,有效降低了次级二极管电压应力及次级变压器匝数。

一种新型模块化多电平换流器调制策略研究

介绍了适用于轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的模块化多电平换流器(MMC)拓扑结构及原理,并提出一种适用于MMC的新型移相载波调制策略(CPS-SPWM)。基于MMC的能量均衡和电压平衡问题,还提出了和调制策略相协调的电容电压均衡控制方法,最后通过Matlab/Simulink搭建了MMC仿真模型,结果证明所提出的控制方法可以有效地平衡换流器子模块的电容电压,并且保证MMC外部输出良好的交流电压和电流。

并联型直流电力弹簧的简单拓展移相控制策略

直流电力弹簧(direct current electric springs,DCES)作为一种解决光伏和风电并入直流微网出力不稳定而引起的电能质量问题的新途径,具有配置灵活、体积小等优势。该文提出一种针对基于三有源桥(triple active bridge,TAB)拓扑的并联型直流电力弹簧(DCES with parallel topology)的拓展移相(extended-phase-shift,EPS)控制策略,EPS控制相较于单重移相(single-phase-shifting,SPS)控制,具有减小电源侧回流功率、增大零电压开通(zero voltage switching,ZVS)区间、减小开关器件电流应力、减小光伏电源容量等优势。该文在EPS控制的基础上实现了在电源侧电压较大范围波动情形下并联型DCES全部开关器件的ZVS,并提出回流功率优化控制策略。最后,实验验证了所提EPS控制策略的正确性和有效性。

新型零电流PWM全桥DC-DC变换器

为降低IGBT在关断过程中所产生的损耗,提高电源的开关频率.通过在变压器副边增加一个由谐振电感、谐振电容、辅助箝位二极管以及辅助开关管组成的辅助电路,在主开关管关断之前短暂开通辅助开关管,通过谐振电感和谐振电容之间的谐振使原边电流迅速复位,从而实现主电路开关管的零电流开关(ZCS).实验结果表明,此变换器可在全负载范围内实现所有开关管的ZCS和输出整流管的软换流,其辅助电路的谐振电感还具有帮助主电路实现主开关管软开通的功能.这种拓扑结构简洁,可以较好地实现软开关且不会增大整流二极管的电压应力,变换器的效率也达到了90%以上且有提升空间.

级联多电平逆变器CPS-TPWM策略研究

针对传统的多电平调制策略直流电压利用率低的问题,提出了一种用于级联多电平逆变器(CMI)的载波相移梯形波脉宽调制(CPS-TPWM)策略。在对载波相移技术进行数学分析的基础上,推导了梯形波三角化率σ与CMI输出基波幅值和谐波含量的数学关系。在选取合适的σ值和拥有良好谐波特性的条件下,该调制策略大幅提高了CMI的输出电压基波幅值。在Matlab/Simulink中搭建了三相九电平CMI模型进行仿真验证,仿真结果证明了该方法的正确性和可行性。

模块化多电平换流器电容电压的一种平衡控制方法

介绍了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行原理以及模块电容电压的平衡控制。考虑传统的单相桥臂平均电压控制可能会在外部干扰的情况下输出电压不平衡而导致波形畸变,结合载波移相调制方法提出了三相桥臂平均电压控制的方法,并对子模块电容电压采取比例积分调节,使得模块电容电压平衡在稳定的范围内。仿真验证了电容电压平衡控制的可行性。

载波移相正弦脉宽调制的两电平级联柔性直流谐波分析

介绍了一种新的采用两电平级联技术换流器的拓扑结构和工作原理,分析了载波移相正弦脉宽调制(carrier phase shifted-sinusoidal pulse width modulation,CPS-SPWM)在这种新型拓扑结构的应用机理,搭建仿真模型分析了两电平级联基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)技术的谐波情况,并分析了谐波含量与子模块数的关系。

基于CF6B-2A型双闭环可控硅触发器的直流调速系统

对于直流调速系统改造 ,本文介绍了一种具有较高经济性和实用性的直流调速控制系统。该系统采用新一代高科技产品 ,与晶闸管电路有机结合 ,构成技术先进、结构简单、运行可靠的直流调速装置。

载氢光纤光致折射率交直流变化的测量研究

通过对载氢光敏光纤的光致交直流折射率改变量与曝光时间的关系进行实验数据整理,得出改变直流折射率调制实现相移的方法,并对均匀相位掩模板与啁啾相位掩模板实现的直流相移光栅进行应用研究。