Application of Single-to-Single Phase Matrix Conversion in Conventional Rectifier-Inverter

The principle of single to single phase matrix electric power conversioin is further studied and the conversioin switch function is introduced into conventional rectifier inverter, thus a general character of the two conversion techniques is discovered. It is characteristic of the switch functiion to follow mains voltage distortion and mains frequency drift. By utilizing the merit, unidirectional switch duty rations of the inverter follow the variation of DC link voltage automatically, thus the size of DC link electrolytic capacitor can be reduced considerably, bringing about improved mains side power factor. Corresponding topologies and theoretical and theoretical derivations are given, and so are the simulation results, based on which it is confirmed that the single to single phase matrix conversion technique is potentially useful in large scale production, and the introduction of switch function can yield good economic returns.

基于AT89C52的交流UPS不间断电源系统研究与设计

随着计算机技术、通信技术的不断发展,铁路、医疗、数据存储等系统的安全可靠运行就与不间断电源息息相关。为了满足需要,设计了一款交流UPS不间断电源,系统由整流电路、蓄电池、逆变电路、静态旁路等部分构成。采用AT89C52为主控芯片,利用充电器以及蓄电池为UPS提供能量,经过稳压电路为逆变电路提供稳定的电压,通过逆变电路为UPS提供稳频稳压的交流电,经过静态旁路为UPS提供不间断的供电切换。最后,对该交流UPS不间断电源系统进行了仿真测试,结果表明,设计的交流UPS不间断电源可以稳定地给负载提供交流电压,且电源工作效率高,稳定性强、体积小、输出精度高,保证了对负载的不间断供电,具有一定的现实意义。

锂电池低压逆变器前级升压设计

目前国内在低压逆变器方面的研究与工程应用相对较少,设计一台输出220 V、50 Hz稳定正弦波的锂电池低压逆变器,需要克服前级低压到400 V升压过程中出现的电路纹波过大、电流过大以及器件散热等问题。在电压变换电路、升压主电路和控制电路上,通过优化电路拓扑结构和PCB布线,辅助电源的纹波降低了23.1 mV;结合元器件的选择和研究,提出一种适用于锂电池低压逆变器的前级升压方案,通过调节反馈电路,将3.2 V的电压稳定地升压至400 V,用于3.2 V低压逆变器实物中。该设计方法对其他低压逆变的研究和应用具有一定的借鉴意义。

基于交交变换的动态电压恢复器及其控制策略

传统的动态电压恢复器(DVR)中直流储能环节体积重量大,不易集成,交交变换技术省去实现动态电压补偿,更加经济节约。虚拟整流逆变拓扑作为主电路拓扑,结构简洁,并且能够实现自然换流;单周期控制精度高,动态跟踪性能佳,控制鲁棒性好,应用于DVR可以更好地满足其特殊的快速性要求。在理论分析基础上,研制了实验样机进行实验验证,实验结果验证了变换器的可行性及单周期控制良好的动态特性。

变换器级联运行有功电流传输极限分析及优化

级联运行的电压控制型变换器和电流控制型变换器在离网型微网中广泛应用。针对电压控制型变换器和电流控制型变换器级联运行的电流极限问题,证明输出电流达到极限值会致使系统失稳,严重限制系统输出功率。因系统呈高阶特性,该电流极限的理论值难以直接从阻抗稳定判据推导得到。由此,该文分析并验证阻抗稳定判据和复转矩系数法的一致性,并采用复转矩系数法推导系统有功电流传输极限值,其中包括电压控制型变换器和电流控制型逆变器的级联有功电流极限值以及电压控制型变换器和电流控制型整流器的级联有功电流极限值。然后,分析控制器参数对电流极限值的影响,指出调整控制器参数无法使系统电流极限得到有效突破。由此,为提升系统可传输有功电流,从而提升输出功率,针对电压控制型变换器,考虑其过载限流能力,提出一种改进电压控制方法。最后,通过仿真和实验结果验证研究结果的正确性和所提电压控制方法的有效性。

整流侧交流系统故障引发逆变器换相失败的原因分析及抑制方法研究

在高压直流输电系统中,交直流耦合作用日益紧密。当整流侧交流系统发生故障时,若直流控制系统响应不当则可能引发逆变器换相失败。首先分析了整流侧交流系统故障后,直流控制系统的响应过程以及逆变侧换相电压的变化特点。然后结合关断角的计算表达式,探讨故障恢复过程中关断角下降的原因。分析表明整流侧交流系统故障情况下,逆变侧换相电压在小范围内变化,换相失败发生的主要原因是故障恢复过程中直流电压和直流电流的快速上升。在此基础上,提出通过改进整流侧触发角以减缓直流电压恢复速度的方法,提出通过减小电流裕度以及改进整流侧电流指令值以减缓直流电流恢复速度的方法。最后基于CIGRE直流输电标准模型,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台上验证了所提换相失败抑制方法的有效性。仿真结果表明,2种方法都能抑制整流侧交流系统故障下的换相失败,且共同作用时效果更佳。

T型三电平间接矩阵变换器拓扑结构和调制策略

针对传统三电平间接矩阵变换器(TLIMC)传输效率低,开关损耗大,成本较高等缺点。此处提出新型T型TLIMC的拓扑结构以及空间矢量调制策略。该变换器拓扑结构是由两个相同的整流器和一个T型三电平逆变器组成。具有较高的电压传输比,其实现成本较低,控制策略也较为简单,相比传统的TLIMC有着更好的可行性,新型TLIMC采用双空间矢量调制策略。整流级采取无零矢量调制,使输入功率因数达到最大。逆变级利用“最近三矢量”原则合成输出电压,计算基本矢量占空比,求得TLIMC的最大电压传输比。通过Matlab/Simulink搭建仿真模型对提出的设计思路进行仿真实验,结果证实了理论分析的正确性。并且搭建样机平台,验证了所提拓扑和调制策略的有效性。

四象限变频器整流控制特性分析及数字化实现

提出了一种四象限级联型变频器脉宽调制(PWM)整流的控制策略。通过分析H桥逆变输出功率波动对直流母线电压稳定和PWM整流控制的影响,电压外环增加自调整的陷波器,电流内环采用比例谐振(PR)控制器减小交流侧参数变化对系统的影响。采用基于Delta算子的直接型结构,数字化实现了PR控制器和陷波器,给出了关键参数的设计准则。实验验证了PWM整流器及其控制策略在整流、逆变工况下的稳态、暂态运行情况,具有良好的四象限运行性能。

LCC-HVDC系统整流–逆变交互振荡模式稳定变化特征及机理研究

LCC-HVDC系统联接弱交流系统时,整流站和逆变站之间存在强交互作用。研究发现,对于弱交流系统场景,LCC-HVDC的整流侧和逆变侧交流系统在不同短路比(short-circuit ratio,SCR)组合下,系统稳定性由整流–逆变交互振荡模式主导,且随定电流控制参数的改变呈现“单调–非单调”更迭现象。该文通过阻尼比特性曲线和参数灵敏度研究该“单调–非单调”更迭现象的产生机理,指出该现象是由两端交流系统强度相互制约下的整流–逆变强交互作用导致,体现出系统稳定性趋势的“木桶效应”,即LCC-HVDC系统的稳定性趋势由所联接交流系统强度弱的一侧换流站主导。基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真,验证整流–逆变交互振荡模式稳定变化趋势的“单调–非单调”更迭现象。该研究可为掌握实际工程交互作用振荡模式及选取合理控制参数提供理论支撑。

基于200 kV/15 A逆变型直流高压电源的控制策略

针对传统三相三电平逆变器在较小占空比模式下输出电压纹波较大的不足,提出了一种新的双重控制策略。该策略通过控制直流母线电压大小与逆变器的占空比,从而实现对输出直流电压较大范围内的可控调整。建立200 kV/15 A的逆变型直流高压电源MATLAB/Simulink系统仿真模型,采用上述控制策略,实现了输出电压分别为200 kV和20 kV时,纹波均小于±1%,验证了新型控制策略在输出电压宽范围情况下,输出电压纹波能够满足负载要求。

高压消毒电源设计

针对高压消毒系统内的高电压需求,设计出一款高压电源,该电源前级采用基于IR2151芯片控制的半桥逆变器把直流变成交流,再由变压器把交流电升压,电源后级采用倍压整流电路把交流变成直流并经过多次倍压作用得到目标电压。该设计对于直流高压电源在环境消毒领域的推广应用具有重要意义。

变频空调引起辅助逆变器200%过载故障的原因分析及解决措施

介绍某地铁列车辅助逆变器(SIV)工作原理及组成结构,分析了车辆辅助逆变器输出200%过载故障产生原理。通过多种试验模拟重现辅助逆变器输出200%过载故障,确定引起该故障的原因为变频空调中的可控硅整流桥故障。对故障原因进行了深入分析,对辅助供电系统设备的维护提供参考。

基于MMC-HVDC的井下直流输电换流站设计

为解决煤炭井下设备电压等级偏低和闪变两大故障,考虑将具有模块化多电平换流站的柔性直流输电(MMC-HVDC)系统直接应用于煤矿井下设备输电。介绍了换流站的基本物理构成,引入了PWM调制和均压方式的控制器,控制部分分为内环控制和外环控制,内环采用电流控制,外环采用电压控制,对控制参数进行了整定。通过Simulink开展稳态试验,证明该系统在井下运行时有良好的稳定性,可实现井下用电设备有功功率和无功功率的单独调节;若系统受到外部扰动时,可快速稳定直流电压;可将逆变站输出的电压幅值和相位保持在额定值。试验结果验证了井下柔性直流输电系统的实用性。

换流阀在高压直流输电系统中的应用及技术展望

本文简述了直流输电系统中换流阀的组成结构、工作原理及设备类型,论述了高压直流输电换流技术的理论基础,分析了6脉动换流器的工作过程,换流器吸收的无功功率及容量的计算方式,指出了该项技术的应用前景与发展方向。

磁耦合谐振式无线充电的电路设计

阐述磁耦合谐振式无线充电技术,它的特点优于传统的有线电能传输方式。探讨充电线圈及充电电路的设计,包括线圈的选择、Buck-boost电路的设计。

基于双PWM换流器的微型燃气轮机系统仿真

根据单轴微型燃气轮机和永磁同步发电机特点,建立了使用双脉宽调制(PWM)换流器的微型燃气轮机发电系统动态仿真模型。为控制交直交变换器中电容电压和提高微型燃气轮机控制系统响应速度,模型中采用了参考负荷功率的PWM恒压控制方式。与采用二极管整流装置的微型燃气轮机系统相比,该模型可对永磁同步电机转矩和整流器直流电压进行协调控制,使得系统充分利用负荷功率变化的信息。仿真结果表明,该模型能够在负荷发生较大变化时满足负荷电压和功率的需要,并能够减小变换器间直流电压波动以及对直流电容的容量需求,使整个微型燃气轮机发电系统承受负荷冲击的能力大大提高。

PWM整流器的电压控制策略研究

通过对 PWM开关模式整流器 (SMR)交流侧相量关系的分析 ,提出一种通过矢量合成对整流器交流侧基波电压的幅值和相位实现协调控制的方法。仿真和实验证明 ,整流器可工作于功率因数近似为

应用整流性负载模型的单相逆变器特性分析

提出一种利用死区特性实现的整流性负载模型,并基于提出的模型对逆变器负载特性及其系统进行了分析。根据非线性理论,把整流性负载条件下逆变器工作分解成两种状态,从而简化了分析。文中研究了整流性负载条件下逆变器输出电压畸变机理,并利用相平面法分析了系统的稳定性。根据以上分析,提出了整流性负载条件下逆变器的设计原理,并根据提出的理论进行了仿真和实验论证,实现了较好的控制效果。

大容量蓄电池组充放电设备的研制

研制了一种适用于大容量蓄电池组充放电的设备，利用在国际上具有先进水平的触发装置，解决了有源逆变器易发生颠覆的难题，对蓄电池的生产、维护以及节能有着现实的指导意义。

一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动。提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑。将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行。提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波。对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证。所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点。仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性。