四相开关磁阻电机新型T型功率变换器研究

为了扩大四相开关磁阻电机(SRM)驱动系统的输出功率范围,提出了一种新型不对称T型功率变换器。该功率变换器由改进的T型功率变换器和辅助电路构成:T型变换器为多电平电路,可使得电机绕组在多种模式下工作,控制灵活;辅助电路能够使直流侧分压电容在实现直流侧电压钳位的同时用作电机相电流上升及下降期间的电压抬升。对电机不同运行模式进行了详细分析,并对比了所提T型功率变换器与二极管中性点钳位(NPC)功率变换器的效率及成本。对SRM系统进行了仿真研究,结果表明所提新型T型功率变换器可提升SRM系统的转速及功率输出能力,提高系统整体效率,适用于电机高速运行场合。

基于滑模预测的T型并网变换器控制研究

模型预测控制具有便于植入、可实现多目标跟踪等优点,但是传统的模型预测控制算法开关状态不固定,会降低电流跟踪精度,甚至产生较大的电流纹波.基于此,提出了一种基于模型预测直接功率定频控制(DPCMPC)和滑模(sliding-mode control,SMC)外环控制的双闭环控制方法.利用SMC外环得到系统有功功率的给定值,通过引入零电压矢量改善系统稳态性能,减小功率脉动.为验证理论分析的正确性,构建了完整的仿真与实验测试模型,结果表明该控制方法具有良好的稳态和动态性能.

T型三电平双有源桥变换器ZVS优化策略

当输入输出电压不匹配时,为了使双有源桥变换器(dual-active-bridge,DAB)在全功率范围内运行都能实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS),以T型三电平双有源桥(T-type three-level DAB,T3L-DAB)变换器为研究对象,与传统两电平DAB相比,该变换器引入了中间电平,增加了控制自由度。结合移相控制,提出了功率分段式ZVS(power segmented ZVS,PSZVS)优化方法,能够灵活控制电感电流的方向,实现了开关管在全功率范围内的ZVS。最后,在StarSim硬件在环实验平台和实物实验平台上进行了验证,实验结果表明,PSZVS优化方法在实现全功率范围内开关管ZVS的同时,兼顾了对电流应力和回流功率的优化。在低功率运行时,PSZVS优化下系统效率可达94.1%,而传统移相控制系统效率仅为82.5%。因此,所提PSZVS优化方法在提升系统效率方面是有效可行的。

一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器

针对构建未来多电压等级多端直流电网的技术需求,提出一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器,并建立了相应数学模型。该拓扑主要由半桥子模块和一种新型的、具有故障电流阻断能力的T型全桥子模块构成,进一步提高了经济性。在此基础上,设计了高压大功率DC/DC变换器的调制策略和电容电压平衡策略,利用T型全桥子模块负电平输出实现直流电压下降时变换器的正常工作,保证多电压等级互联直流系统的降压稳定运行。然后分析了高压大功率DC/DC变换器的直流故障隔离原理。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了含高压大功率DC/DC变换器的直流试验系统仿真模型,通过稳态和暂态仿真分析,结果表明该变换器能够实现降压运行并具有直流故障隔离能力,在未来多电压等级多端直流电网中具有良好的应用前景。

一种用于非平衡分布式微网的双重灵活模型预测功率控制方法

分布式微网(比如车载微网)的电能质量受到不平衡负载的严重影响,单相负载(不平衡负载)的运行会导致这类系统出现不平衡的系列问题,危及系统的可靠性并缩短其使用寿命。现有控制策略通常局限于抑制功率波动,并未充分考虑电流畸变、公共连接点(point of common coupling, PCC)电压不平衡等问题。针对功率波动问题,基于传统灵活功率控制,对模型预测控制(model predictive control, MPC)的控制层进行了优化,改进了自适应系数的计算方式。在此基础上,设计了双重灵活模型预测控制(dual-flexible model predictive control, DF-MPC),采用新型双层灵活计算结构,优先选择电压平衡效果最佳的控制矢量。该方法在额定功率为10 kW的原型硬件平台上进行了测试。实验结果表明,所提出的DF-MPC方法能够有效抑制功率波动、降低PCC电压的不平衡程度、同时保持较高的电能质量。