浅析某船中频静止电源故障与解决方案

中频静止电源装置作为动力系统及通讯导航等系统供电的电源,肩负着海上安全航行的重要任务。中频电源的发展,经历了从早期简易的中频发电机组到后来的可控硅式变频电源的过程,成为目前新一代变频电源装置,广泛应用于航空及军用电子电气设备。随着中频电源设备的不断升级换代,对中频电源设备的安装及调试要求也越来越高,由此引发的故障现象也日益频繁。本文着重对中频静止电源装置的典型故障进行分析并给出解决方案,为后续解决相关设备故障问题提供参考。

一种用于静止式中频电源的比例谐振控制策略

针对静止式中频电源基波频率高,传统的控制方法谐波抑制困难且难以实现无静差输出等问题,依据变压器等效理论,建立了静止式中频电源数学模型。在详细分析了比例谐振控制策略的原理和特性的基础上,提出了一种双闭环比例谐振控制策略,即负载电流内环和负载电压外环均采用比例谐振控制的算法,并结合系统稳定性判据给出了各主要控制参数的设计方法。仿真和实验结果表明,双闭环比例谐振控制策略可以有效地抑制负载扰动影响,控制器参数的调节性强,带宽调节裕度大,且对低次谐波具有选择性补偿功能,满足非线性负载要求,保证输出电压总谐波含量小于2%。

静止式中频电源谐波分析及抑制方法

对静止式中频电源的谐波分析和抑制方法进行研究,分析了静止式中频电源拓扑结构,在推导了多电平PWM输出电压波形解析表达式的基础上,总结出输出电压边频带谐波分布规律和谐波总畸变率变化规律。分别针对高次谐波和低次谐波采用不同抑制手段的特点,给出了LC滤波器的参数设计方法,并提出利用双闭环多重比例谐振控制器抑制低次谐波的方法,即负载电流内环和负载电压外环均采用多重比例谐振控制器。最后在研制的300 kV.A样机上进行了实验验证,证明了理论分析的正确性和谐波抑制方法的有效性。

静止式中频电源组网系统模式切换暂态过程控制

静止式中频电源组网系统模式切换暂态控制对于整个系统的稳定运行有着至关重要的作用。为此,分析了静止式中频电源组网过程中带与不带本地负载时组网、独立运行的原理,并以此为基础,深入研究开关顺序对组网系统模式切换暂态过程的影响,得出组网时模式开关先闭合、脱网时静态开关先分断为最优开关顺序的结论;同时,为了保证组网单元在组网和脱网过程中以较小的电流冲击实现模式切换的平稳过渡,提出一种静止式中频电源组网系统模式切换平滑控制策略,即通过电流峰值的平均分配及峰值、相位的平滑调节,实现从机单元的无冲击并网,并给出具体实施步骤。仿真和实验结果证明了模式切换暂态过程理论分析的正确性及平滑控制的有效性。

基于静止式中频电源组网系统的相位预同步及平滑调节的复合主从控制

针对静止式中频电源组网控制的难点以及现有微网控制策略对于中频组网系统的缺陷,提出了一种适用于静止式中频电源组网系统的相位预同步及平滑调节的复合主从控制策略。该方法主要由上位机、主机、从机和CAN总线构成,思路简单明了,易于实现。针对预同步过程中频电源采样点较少的特点,提出了一种多周期平均和无效过零点、谐波剔除的离散化数字锁相环技术,实现了组网单元相位的有效同步,并通过电流峰值的平均分配及峰值、相位的平滑调节,实现从机单元的无冲击并网,抑制了瞬时环流,仿真和实验结果证明了该方法的正确性。

盲信号分离在静止式中频电源故障分析中的应用

针对静止式中频电源故障信号含有间谐波,传统的信号处理方法难以对其进行有效分析的问题,提出将最新的盲信号分离(BSS)运用于电源故障分析中。根据故障信号的特点,采用基于负熵的快速独立分量分析(FastI-CA)算法解决了混叠信号的盲分离问题;采用主分量分析(PCA)进行预白化处理,减小噪声对分离精度的影响,再运用二阶盲辨识(SOBI)算法分离波动电压信号,得到各分离分量的频率估计。在此基础上通过求解超定方程组估算出故障信号分量幅值。仿真结果表明,FastICA和SOBI算法对中频电源故障信号分离的有效性和准确性。

H_∞控制方法在中频逆变器中的应用

400Hz中频逆变器和工频（50Hz）逆变器相比，在1个周期内的采样点少了8倍，控制精度大大降低，系统静差很难消除。为了实现系统的无静差跟踪以及克服不确定参数对系统性能的影响，在建立单相静止中频电源数学模型的基础上，把负载和线路电缆参数作为不确定因素，基于H∞混合灵敏度方法设计了一个鲁棒控制器，并搭建了1台10kW的试验样机。通过Matlab软件和样机分别对系统进行了仿真和相关实验，仿真和实验结果表明：所设计的鲁棒控制器仅采用1个电压环就能够使系统有很好的动静态性和鲁棒性能，稳态电压在114．5~115．5v之间，动态恢复时IN〈10ms，并且完全能够抑制线路电缆不确定的影响。

基于二自由度有功/频率控制的中频逆变器并联系统仿真研究

针对传统下垂控制方法中存在的功率均分受线路影响较大等问题,提出了一种改进的三相静止中频电源并联组网运行的方法。与传统下垂方法进行了对比分析,分析结果表明,改进的控制方法能有效地克服传统下垂方法中存在的问题,并且能够实现不同容量的三相静止中频电源的并联组网运行。最后通过仿真验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。

基于下垂特性的开关信号及接收相位双同步组网控制

针对静止式中频电源组网系统的难点,在理论分析中频组网系统下垂控制的基础上,对传统无互联线下垂控制加以改进。在考虑组网连线阻抗影响、非线性负载影响及组网单元相位同步的基础上,提出了基于下垂特性的开关信号及接收相位双同步组网控制策略,该方法通过引入带高通滤波器的虚拟阻抗对输出阻抗进行设计,消除了连线阻抗及非线性负载对均流效果的影响;同时,组网单元通过CAN总线共享同步相位,采用固有延时补偿实现开关信号的同步,并对接收相位进行实时及过零点补偿,消除延时影响和过零点电压畸变,实验结果中输出电压总谐波含量为2.28%,环流峰值小于5 A,证明了该控制算法良好的环流抑制效果。

一种经济实用的数字控制保护电路

电力电子线路的核心多为大功率开关器件 ,其稳定安全运行至关重要 .文中利用逻辑门、触发器等数字器件功耗低、反应快、动作准确、抗干扰能力强的优势 ,对电力电子线路实施有效的过压过流保护 .推出一种实用的数字控制保护电路 .该方法经济可行 。