基于两电平电压源合成试验方法的混合式直流断路器开断过程仿真研究

直流断路器在研究过程中需要试验测试为设计提供参考,在其制造完成后则需要进行型式试验验证其可靠性。文中以15 kV电压等级的负压耦合型混合式直流断路器为例,对其短路电流开断过程进行仿真并提取了关键点电应力;阐述了两电平电压源合成试验方法,设计了适用于负压耦合型混合式直流断路器的两电平电压源合成试验回路,并优化了参数选取;将两电平回路下开断过程的仿真结果与开断过程所需的电应力进行对比,证明了两电平电压源合成试验方法可以提供开断过程所需的电压与电流应力,验证了两电平合成试验方法的等效性与可行性。文中研究结果可为高压直流断路器的研究、设计及试验提供参考。

基于准两电平的简化空间矢量脉宽调制算法

功率管直接串联技术和多电平技术是常见的两种降低逆变器中功率器件电压应力的方法,但前者需要复杂的均压电路来保证功率器件开关过程中的电压一致性,而后者则需要计算更多的矢量且需要通过算法减小中点电位波动。提出了一种基于准两电平的简化空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。将内管导通外管关断的状态作为输出电平切换时的中间状态而非一个特定的电压矢量,并将其融入SVPWM中。该方法结合了两种拓扑的优势,采用电路更为简单的多电平拓扑来降低功率器件的电压应力,同时简化了空间矢量调制过程,使其计算量减小且无需通过算法平衡中点电位。在此分析了所提准两电平SVPWM的实现方法与优点,并通过仿真与实验验证了所提简化调制方法的可行性。

基于两电平变流器的多功能充电桩控制方法研究

提出一种基于两电平变流器的多功能充电桩控制方法。采用PWM可控前端整流技术,让充电桩具备基础充电功能、反向电网无功补偿功能以及当电网停电或不具备供电能力时的逆变发电功能,实现充电桩的四象限运行。相比传统充电桩,其优点在于不会向电网注入谐波,无功补偿时可提高电网局部功率因数以及可充当应急三相电源变换器。通过仿真验证了多功能充电桩控制方法的可行性和正确性。

基于误差电压协方差的两电平开路故障诊断

提出一种基于误差电压协方差来诊断两电平变流器IGBT开路故障的方法,具体如下:通过两种途径(脉冲电压预测法和真实电路求解法)求出IGBT正常和开路时对应输出线电压误差。其中脉冲电压预测法假设某桥臂两个IGBT分别开路,并根据脉冲和电流回路,推导对应的故障线电压误差表达式;真实电路求解法通过电路理论求出真实的电压误差解析式。引入协方差相关系数来分析和比较两种途径得出的电压误差的相似度,并根据相似度最大值判定具体开路故障位置。最终通过实验验证了此方法的有效性。

一种完全基于两电平空间矢量调制的三电平空间矢量调制算法

在研究两电平逆变器与三电平逆变器之间SVPWM本质的基础上,提出了一种基于两电平空间矢量的三电平空间矢量算法。三电平空间矢量控制中分区算法可由两电平矢量作用时间的计算结果获得,并且这两种逆变器的矢量作用时间可以通过一个线性矩阵转换。为了分析三电平逆变器的脉冲序列模式,按照矢量之间切换的可能性,提出了一种新的可用于描述矢量开关序列的分类标准。针对传统的和改进的作用序列进行逆变器输出谐波的评估。文中所提的各种理论与算法都可以非常容易地推广到更多电平的系统中。为了验证所提算法的正确性,进行了实验验证。

永磁直驱风力发电系统中两电平与三电平变流器比较

永磁直驱风力发电系统在低压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适。从系统输出性能和损耗2个方面对两电平与三电平变流器在永磁直驱风力发电系统中的应用进行了综合比较。建立了变流器功率器件和滤波电感的损耗模型,根据两电平和三电平变流器的工作原理,得出了一套实用的损耗计算公式。仿真和实验结果表明,相对于两电平变流器,三电平变流器网侧电流谐波含量较小,损耗明显降低。

三电平网侧变流器预测电流控制及其与两电平变流器比较

将预测电流控制方法从两电平推广至三电平,对三电平系统中需要注意的脉宽调制方法、中点电位平衡等进行研究,提出适合三电平的预测电流控制策略。通过计算机仿真,对两电平和三电平系统采用同样的控制方法进行模拟,仿真结果说明预测电流控制同样可以应用于三电平网侧变流器,且能够保证中点电位的平衡。在相同条件下与两电平系统相比,三电平系统要求的器件耐压和网侧谐波含量更小,适合用于高压大容量的电力牵引传动系统。

两电平VSC-HVDC系统直流侧接地方式选择

基于开关函数法对两电平电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)系统进行了建模,分析了正弦脉宽调制(SPWM)时VSC的谐波特性,指出零序的载波频率次谐波电压、电流是VSC交流侧的主要谐波分量,推导了该零序谐波电流经开关函数中的基波分量作用后将在直流侧形成载波频率次不平衡谐波电流。发现了直流侧不平衡谐波电流流通路径与直流侧的接地方式密切相关,只有VSC-HVDC系统两端直流侧都接地,直流侧不平衡谐波电流才能通过本端直流侧接地点和交流侧高通滤波器接地点流通而被限制在本地,否则该高频谐波电流将在输电线路上流通,从而引发一系列危害。在PSCAD/EMTDC下搭建VSC-HVDC系统进行了仿真分析,验证了以上结果,提出了两电平VSC-HVDC系统需要采用两端直流侧都接地的拓扑结构。

风力发电系统中两电平与三电平变换器研究

介绍了变速恒频风力发电系统结构以及变换器在变速恒频风力发电系统机侧和网侧的控制模型。分析比较了二极管箝位型三电平拓扑与传统两电平拓扑变换器的损耗,包括功率开关器件导通损耗、开关损耗以及滤波电感的损耗。分析比较了两种变换器输出仿真波形。对两种变换器分别用于变速恒频风力发电系统中机侧和网侧的仿真波形进行分析比较。仿真结果表明,在变速恒频风力发电系统中,相对于传统的两电平变换器,三电平变换器有效降低了损耗,减小了纹波电流,输出电平增多,减小了电压变化,使波形质量得到了很好的改善,适用于变速恒频双馈风力发电系统。

基于第一扇区的两电平SVPWM算法及仿真

根据成熟的两电平SVPWM算法,提出了一种基于第一扇区的两电平SVPWM算法。该算法通过角度变换,将任意扇区的参考矢量变换到第一扇区,通过第一扇区的矢量时间计算公式,求出角度变换前参考矢量所在扇区的相关矢量的作用时间,进而运用原有两电平的算法计算出波形的占空比,然后将基本矢量状态转化为开关矢量状态,从而输出两电平SVPWM波形。最后,建模仿真结果证明了该算法的有效性。

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。

基于两电平差分式直接AC/AC变换的斩波可控阻抗器

为提高传统晶闸管控制阻抗型补偿器的响应速度,解决脉宽调制(pulse width modulation,PWM)斩波可控阻抗器(chopper controlled impedance,CCI)所存在的换流问题,提出一种基于两电平差分式直接AC/AC变换的串/并联型CCI拓扑结构,它由斩波可控电容器和电抗器构成。文中以串联型斩波可控阻抗器(series-type CCI,S-CCI)为例详细分析其拓扑结构和工作模态,通过采用PWM调制策略,实现S-CCI基频等效阻抗从感性模式到容性模式的连续变化,并建立S-CCI的数学模型,推导其基频等效阻抗和调制比之间的关系式。最后,搭建Matlab仿真电路和700W的实验样机,验证理论分析的正确性。

两电平SVPWM新算法研究与实现

两电平SVPWM的算法已经非常成熟,但传统算法是通过三角函数和坐标旋转运算,计算量较为繁琐,该文采用的算法是通过坐标变换将αβ坐标系中矢量分解在xyz坐标系中来判断扇区,并利用线电压进行相邻矢量的作用时间的求取,作用时间的计算量得到了极大的简化,只需要简单地进行四则运算即可得到,从而克服了传统算法计算量大影响计算精度的缺点,也有益于矿用变频器运行可靠性,有一定的节能减排作用。通过Matlab进行仿真和FPGA编程对算法进行实现,结果也证明了算法的正确性。

两电平三相逆变器效率对比分析

对传统的两电平三相逆变器系统效率进行了分析。对电路在SPWM、准最优SVP-WM、开关损耗最小SVPWM三种调制方式下各部分的损耗计算方法做了详细分析,并对系统效率和损耗分布进行了对比。以一种当前主流器件为例设计了10 kW/380 V的逆变器系统,给出了系统在不同调制方式下效率和各部分损耗所占比例,并将理论分析结果与实验结果进行了对比。

基于IGCT器件的两电平高压变频器研究与应用

介绍了基于IGCT器件的两电平高压变频器的技术特点和工作原理,分析了两电平高压变频器的试验波形及其在电厂中的运行情况和节能效果,探讨了电压源两电平高压变频器的应用前景。

两电平电压型逆变器的SVPWM控制仿真

电压空间矢量脉宽调制（SPace Vector PWM，SVPWM）控制技术也称为磁链跟踪控制技术，它是从控制交流电动机的角度出发，最终目的是在电动机气隙空间形成旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。空间矢量脉宽调制方法凭借其优越的性能指标、易于数字化实现等特点，自提出以来就成为研究的热点，不仅可以应用在各种交流电气传动系统中，

两电平变流器SVPWM策略新型等效算法

提出了一种基于导通时间等效的两电平变流器SVPWM策略等效算法。该算法不包含三角函数及无理运算,无需进行复杂的坐标转换,实现非常简单,同时消除了常规SVPWM策略中由于三角函数和无理数的近似计算而带来的计算误差,使结果更加准确。仿真和实验验证了推出方法的正确性和合理性。

三相两电平软开关电路的研究

随着电力电子学的飞速发展,经典的开关电源由于功率因数低、开关损耗大、谐波含量高等缺点已不能满足高频开关电源的发展要求。为了解决这问题,将功率因数校正技术和软开关技术结合使用使功率开关器件工作在零电压或零电流状态,降低了开关损耗、提高了功率因数。

新型两电平单相功率因数校正器的研究

在传统单相功率因数校正器(PFC)中,当IGBT导通时,升压电感输出端对地之间电压接近零,单相电源交流通过电感短路,电感电流上升而储能。当IGBT关断时,电感续流,向电解电容释放能量。通过控制IGBT的占空比规律,获得网侧单位功率因数和稳定直流输出电压。因此提出一种当IGBT导通时,升压电感输出端对地之间电压为负电压的两电平PFC方案,进而提出一种两级交错PFC、一种单相有源电力滤波器和一种升降压AC-DC变换器方案。由于采用负电压短路,可以减少交越失真,获得更好的功率因数校正效果。在简要理论分析的基础上,利用MATLAB/IMULINK进行了仿真分析,所得结果验证了所提方案的正确性。

基于灰色预测和重复控制的两电平单相功率因数校正器的研究

采用GM(1,1)模型设计了一种灰色预测,能准确地预测下一开关周期中所需电量,包括交流输入电压、直流输出电压、升压电感电流、升压电感电流偏差和直流输出电压偏差,实现精确控制。将采用开关周期的电压偏差和电流偏差分别与预测电流偏差和输出直流电压偏差相加,实施重复控制,消弱静差和改善动态特性。制订了基于灰色预测和重复控制的两电平功率因数校正的综合控制策略,并进行了试验研究,试验证明了所提方案的正确性。