单向推挽式直流自耦变压器拓扑及其控制策略

基于推挽式直流自耦变压器(PPDAT),本文提出了一种新型单向直流变压器,根据功率传输方向,可划分为升压型PPDAT(UU-PPDAT)与降压型PPDAT(DU-PPDAT)两类单向直流自耦变压器拓扑。首先,介绍了UU-PPDAT与DU-PPDAT的拓扑与工作原理,两类拓扑中都包含桥臂(串联半桥子模块)、四绕组变压器与全波整流电路。基于四绕组变压器的特定属性与桥臂输出电压控制,UU-PPDAT与DU-PPDAT能够实现对各绕组两端电压的精准控制,进而控制全波整流电路对电容的充电功率,维持互联直流系统间功率的正常传输。其次,设计了适用于UU-PPDAT与DU-PPDAT的通用型控制策略,基于功率传输要求得到桥臂输出电压交流分量,结合桥臂输出电压直流分量与阀级控制,得到桥臂中串联子模块开关信号。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真验证了单向PPDAT拓扑及其控制策略的可行性与有效性。

适用于直流电网的推挽式直流自耦变压器及其控制策略

基于双有源桥拓扑结构的能量传输机理,通过融合直流自耦变压器与模块化多电平换流器的拓扑演绎规律,提出了具有高传输效率和高运行可靠性的推挽式直流自耦变压器。分析了推挽式直流自耦变压器的工作机理、控制策略和系统参数对运行特性的影响。通过采用特定拓扑结构的四绕组变压器并结合推挽式工作模式,推挽式直流自耦变压器内部的特定四绕组变压器可由2个相同的单相双绕组变压器等效代替分析,极大简化了稳态控制策略的设计难度。PSCAD/EMTDC仿真验证了推挽式直流自耦变压器的技术可行性与有效性。

推挽式直流自耦变压器直流故障隔离策略

推挽式直流自耦变压器功率传输效率高,但其并不具备电气隔离能力。通过配置直流断路器或全桥子模块等现有技术虽能够隔离直流故障,但存在成本高昂问题。为了降低直流故障隔离成本,研究了推挽式直流自耦变压器的直流故障隔离策略。首先,介绍了推挽式直流自耦变压器的拓扑与工作原理,分析了四绕组变压器的运行特性,推导建立了推挽式直流自耦变压器端口电压与桥臂输出电压间的关系。然后,基于直流故障响应特性的分析结果,提出配置直流故障隔离组件的推挽式直流自耦变压器,给出相应的直流故障隔离策略。当发生直流故障时,推挽式直流自耦变压器可以快速控制端口电压、阻断故障电流,从而维持非故障直流系统稳定运行,并降低设备造价。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真验证了推挽式直流自耦变压器直流故障隔离策略的可行性与有效性,并对比了多种具备直流故障隔离能力的直流变压器的技术经济性。

微小型金属壳谐振陀螺静电激励电路设计

针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路产生正负高压,然后直流逆变电路采用PWM信号驱动正负高压交替输出并滤波,最终实现直流逆变为高频高压输出。通过构建电路仿真模型验证设计的可行性,对比不同截止频率对输出的影响。仿真结果表明,频率为200 kHz,幅值为500 V的高压高频输出,最佳截止频率为350 kHz,输出差值百分比为17.67%。最后经过实物制作与测试,证明该静电激励电路可稳定产生正弦高压激励金属谐振子。