一种用于LED路灯照明的单级交直流变换器

提出一种单级用于高亮发光二极管路灯照明系统的交直流变换器。通过共用半桥的上下桥臂,形成两路工作于断续模式的boost电路,由于两路boost电路工作在交错并联模式下,其母线电压只略高于输入,所以即使在高输入电压情况下,系统仍然具有较低电压以及电流应力。半桥负载采用LLC谐振负载,其原边开关管工作在零电压开通状态,副边整流二极管工作在零电流关断状态,减小了系统开关损耗,提高了系统效率。经仿真分析,所提交直流变换器能够实现功率因数校正的作用,并且其可工作在软开关状态下。实验中制作了一个100 W样机,经测试,在40%～100%负载范围内,其功率因数大于0.96,总谐波含量小于10%,在满载时效率高达91.1%。

一种有源功率校正的单相交直流变换电路设计

针对传统的交直流变换电路存在功率因数较低、易产生电网污染等问题,设计了一种以Boost电路为主电路、以MSP430单片机为微处理器的新型的单相交直流变换电路.该设计采集电压、电流信号,通过MSP430执行双闭环运算,采用有源功率因数校正技术产生PWM波,控制变换电路中MOSFET管的通断,同时实现交流侧功率因数校正.测试数据表明,该系统电路设计能够输出36 V的稳定电压,负载调整率最低可达到0.334%,功率因数调整可达到0.96以上,可满足性能指标要求,且具有较高的控制精度.

串联混合动力电动汽车交直流变换器的故障仿真分析及诊断

交直流变换器是串联式混合动力汽车(Series Hybrid Electric Vehicles,SHEV)电气驱动系统中实现功率变换以及调速调频的核心装置,由于存在大量功率器件,导致其容易发生各种故障,且受功率以及外界环境等各种因素影响导致故障信号特征提取困难,故障诊断难以准确定位故障发生位置。文中主要针对功率器件发生断路故障问题,基于建立的SHEV电气系统的交直流变换器仿真模型,选择直流侧母线输出电流为特征量,并且充分考虑功率器件的位置,对功率器件开路故障类型进行详细分类,然后对各种故障下直流侧母线输出电流的特性进行分析。利用快速傅里叶变换将故障信号分解到不同的频率段,通过分析比较选取30k Hz(k=1,2,3…)频率段信号为故障诊断特征向量,再结合基于遗传算法的BP神经网络实现故障类型识别。仿真结果表明,这种方法可对交直流变换器的开路故障进行有效诊断和识别,预测结果误差非常小,具有计算简便,准确性高的优点。

双向交直流变换器桥臂故障多矢量恒频模型预测容错控制

双向交直流变换器运行过程中的浪涌、尖峰等瞬态冲击会导致桥臂器件故障,进而威胁双向交直流变换器工作的可靠性。常规模型预测容错控制每个开关周期选取单个矢量作用于双向交直流容错变换器,所以开关频率不固定,难以准确跟踪目标矢量,电流谐波含量和功率脉动较大。为抑制常规模型预测容错控制下双向交直流变换器桥臂故障后的电流谐波和功率脉动,提出一种多矢量恒频模型预测容错控制方法。首先,重构桥臂故障后的双向交直流变换器系统结构,阐明故障容错运行机理及电压矢量变化。其次,建立容错运行模式的预测模型,在每个开关周期采用多个电压矢量的合成矢量跟踪目标矢量,并固定各矢量切换顺序,形成恒定开关频率。最后,仿真及实验结果表明,在所提控制策略下,双向交直流变换器发生桥臂故障后能够容错运行,且输出电流谐波减小,功率脉动下降,具有较好的稳态及动态性能。

基于模块化多电平换流器的多端口交直流变换器仿真研究

模块化多电平换流器是一种高模块化的、高集成度的电力电子换流拓扑结构,具有一个交流端口和多个直流子模块端口,通过适当的改造能够应用于直流源荷(如电动汽车、交直流微网、退役储能电池等)的大规模集群接入电网。电动汽车、交直流微网以及其他直流源荷与模块化多电平换流器直接连接会影响模块化多电平换流器的安全运行,增加控制难度,为此引入隔离型双向DC-DC变换器(IBDC)作为模块化多电平换流器的子模块和直流源荷之间的隔离环节,形成基于模块化多电平换流器的多端口交直流变换器(MMC-IBDC)。本文在分析MMC-IBDC工作机理的基础上,针对大规模直流源荷接入电网提出了三层控制策略并设计了相应的控制器,根据不同的应用场景考虑了两种工况进行仿真分析,PSCAD/EMTDC中的结果验证了MMC-IBDC拓扑结构的合理性及其控制策略的有效性。

交直流双向功率变换器的改进下垂控制策略

并网逆变器作为电能馈送电网的重要环节,其控制方式尤为重要。提出了一种适用于交直流双向功率变换器的改进下垂控制方式,可在整流、逆变及停机模式间自主切换。控制系统根据直流母线电压值判断系统运行状态,并启动交直流双向功率变换器工作在与系统匹配的工作模式,实现直流微电网与大电网的能量交换,同时避免了由于直流母线电压小范围波动引起的电力电子器件频繁动作。仿真及实验结果表明,该控制系统可维持直流微电网母线电压在额定值附近小范围波动,保证了微电网系统稳定运行,提高了系统可靠性。

混合微电网交直流母线接口变换器虚拟同步电机控制策略

针对混合微电网交直流母线接口变换器采用下垂控制存在惯性小、阻尼低等问题,提出一种适用于接口变换器的虚拟同步电机控制策略。该控制策略不仅可使交直流母线接口变换器具有下垂控制的稳态特性,而且可使其呈现类似于同步电机的动态频率响应特性,有效提高交直流混合微电网对交流频率及直流电压的抗扰动特性。该文分析混合微电网瞬时功率平衡特性,基于此,提出利用交、直流微电网电源和负荷吞吐特性为交流频率和直流电压提供惯性,并设计相应的控制策略。建立所提控制策略的小信号模型,详细分析转动惯量、阻尼系数、直流下垂系数等关键参数对系统稳定性的影响及有功功率变化时交流频率和直流电压的动态响应,据此给出系统关键控制参数设计方法。最后,分别利用Matlab/Simulink软件和dSPACE实验平台验证所提控制策略的有效性。

一种交直流混合微网变换器

针对现有交直流混合微电网结构及电网配置模式,提出一种交直流混合微网变换器,该变换器用作交直流混合微网接口,具有结构简单、控制灵活、直流侧多电压等级、功率不平衡范围大且便于可再生能源与储能装置接入等优点。分析了该新型交直流混合微网变换器的工作原理,推导变换器整流级各H桥直流侧电压恒定情况下,各H桥传输的有功功率限制性条件与各H桥直流侧传输功率恒定情况下,系统稳定运行的直流侧电压范围。在以上研究基础上,通过设计仿真与实验验证改变功率限制性条件时,各端口传输功率将大大增加。同时,仿真与实验也验证该微网变换器功率不平衡理论的正确性与其作为交直流微网接口的实用性。

基于改进AHP法-熵权法的交直流母线接口变换器综合性能评估

交直流混合微电网因有利于分布式新能源和新型直流负荷的接入而得以快速发展,而交直流母线接口变换器是建设交直流混合微电网的关键设备,其性能优劣直接影响微电网系统的稳定性。为了全面掌握接口变换器的运行情况,根据微电网运行特点,提出一种改进层次分析法(AHP法)-熵权法的交直流母线接口变换器性能评价方法。参照相关电气设备技术标准设定15项性能指标并对其数值进行标准化处理,针对多因素多层次指标集,上层采用改进层次法,最底层采用改进AHP法-熵权法组合赋权,从而得到接口变换器性能评估函数,根据评估函数值对设备进行百分制打分并确定其优劣性级别。通过对某工程中接口变换器进行实例分析,验证了该评价方法的可行性和有效性。

双向交直流容错变换器有限状态预测功率控制

为提高变换器发生故障后的容错运行能力,提出一种双向交直流容错变换器模型预测直接功率控制策略。该策略无需使用锁相环和PWM调制模块,易于实现。对容错控制系统性能进行实验研究,结果表明在功率器件发生故障的情况下,双向交直流容错变换器仍能连续运行,并具有较好的动、静态性能,验证所提出控制策略的有效性。

不平衡工况下混合微电网交直流母线接口变换器多模态运行控制策略

针对混合微电网不平衡工况下交流母线电压不平衡、直流母线电压二倍频波动和三相电流不平衡等电能质量问题,提出交直流母线接口变换器多模态运行控制策略,所提策略可以使接口变换器实现功率双向传输与电能质量治理统一控制,提高了变换器的利用率,降低了系统运行成本。首先,根据接口变换器在不平衡工况下的瞬时功率传输特性,并结合变换器带载情况及交、直流母线电压质量的不同要求,将变换器的工作方式划分为3种主要运行模态:电流不平衡补偿、电压不平衡补偿和直流电压稳定。其次,将交直流混合微电网作负序等效,通过引入多模态控制参数,实现对接口变换器负序等效阻抗控制,详细阐明了各工作模态系统的工作原理并通过伯德图详细分析了所提控制策略对三相不平衡电压、电流的补偿特性。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。

可变拓扑的改进型交直流混合微电网

为提高配电网非理想工况下并网的交直流混合微电网(HMG)的运行性能,提出一种可变拓扑的交直流HMG及其控制策略。首先,在HMG交流母线与配电网之间插入了串联补偿变压器(SCT),并设置对应的双功能变换器在并网运行时控制SCT实现电压补偿,而在孤岛运行时用作HMG交直流母线接口变换器。其次,在分析电路拓扑和工作模式的基础上,设计了双功能变换器与交直流母线接口变换器的解耦协调控制策略。最后,仿真和实验结果表明,在配电网电压波动、暂降和暂升工况下,所提方案能够使HMG交流母线电压保持稳定,提高了HMG的故障穿越能力和供电质量。

适用于海上风电场的新型高压直流变换器与直流故障隔离

传统的海上风电场通常使用占地面积大且价格昂贵的变压器,以及高压交直流变换器具有双向功率流通功能,增加了海上风电升压平台的体积和重量,经济性较差。因此,直流电网技术将成为深远海大型海上风电系统并网有效解决的方案。该文提出一种适用于海上风电系统直流汇集和传输的非隔离型、高升压比直流变换器新型拓扑结构,可以低成本连接高电压差直流电网,设计多工况下单向功率流控制方案。所提直流变换器的主要挑战是平衡每个桥臂上子模块电容电压,为此,提出相关的闭环控制策略。基于Matlab/Simulink软件对所提拓扑进行稳态和短路故障仿真分析,最后,搭建实验平台,验证所提理论分析的合理性。

电流畸变时AC/DC双向功率变换器的控制策略

在交直流混合微电网中,通过电力电子接口接入的可再生能源和非线性负载会使交流母线电流发生畸变。因此,要求AC/DC双向功率变换器不仅能可靠变换功率以保证交直流子网功率平衡,而且能抑制交流母线谐波电流。该文基于Fryze-Buchholz-Depenbrock(FBD)功率理论的谐波电流检测法,提出一种可以治理交流母线谐波电流的AC/DC双向功率变换器控制策略。该控制策略在实现交直流子网功率传输及母线电压稳定的基础上,还可以通过AC/DC双向功率变换器治理交流母线谐波电流,保证微电网具有良好的电能质量。最后通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。

具有功率因数校正功能的谐振无桥AC/DC变换器

基于Boost的变换器因为构造简单而被用于各种非独立升压设备之中,比如功率因数校正器(PFC)。在开关频率比较高的情况下,该逆变器的功率密度可适当提高以减小元件尺寸。为了减少其损耗,提出了一种谐振无桥PFC变换器,可为所有半导体提供软开关功能。该结构可为开关提供零电压开关功能,为二极管提供零电流开关功能。在提出的结构中,即便电感很小,输入电流也是具备固有的正弦低THD。因此,在不需要电流控制回路情况下,它可以保持较高的输入功率因数,进而降低了控制电路的复杂性。实验结果表明,跟采用相同元件的传统交错并联Boost变换器相比较,所提的变换器具有接近单位功率因数特性,并且满负载时效率提高了近2%。

双向AC/DC容错变换器模型预测直接功率控制

双向交直流变换器的故障容错运行能力可有效提高其可靠性。综合考虑双向变换器直流侧电压调节及变换器容错运行控制,提出一种双有源桥(DAB)级联容错三相四开关变换器(FSTP)的两级式结构及其四矢量下的模型预测功率控制策略。当变换器桥臂发生故障时,前级DAB结构可提高直流电压,后级FSTP结构能够保证变换器的可持续容错连续运行。与传统无容错变换器方案相比,所设计的结构及控制方法能够升高直流电压且具有故障容错运行能力,保证双向交直流变换器在桥臂故障下能够持续可靠运行。通过与传统无容错变换器的仿真及实验对比,验证了所设计的结构及控制策略的有效性和可靠性。

一种用于系留气球的直流供电技术

当前系留气球产品中输配电系统采用的是高压交流方案,即采用工频或者中频交流电进行传输。为克服现有系留气球产品中交流输配电系统方案的弊端,提出将高压直流输电体制用于系留气球的输配电系统,采用基于电力电子技术的电能变换技术。用于系留气球的高压直流输配电系统可提高电能的传输效率,降低球上设备的重量,提高球上设备的供电品质。

实用新型的大功率直流稳流电源

本文介绍了输出功率大（大于１０千瓦）、电路设计新型而实用的直流稳流电源的组成结构，工作原理和特性，本电源已应用在地质探矿。

薄膜型多元热电变换器的设计要点和制作工艺

通过加热丝的电阻,将交流电能转换为热能,并与直流电能比较,这就是热电变换器的功能。热电变换器是交直流转换标准的关键部件之一。本文主要阐述了平面多元交直流热电变换器的设计要点和制作工艺。