一种具有容错功能的多桥臂开关功放电路

功率放大器是主动磁悬浮轴承系统中主要的执行元件,但由于开关管长期工作在高频状态下,易发生故障,因此十分有必要开展故障容错研究。首先,提出一种具有容错功能的多桥臂开关功放拓扑结构,能同时实现对五相六桥臂开关功放的开路和短路故障容错控制。其次,分析所提拓扑的工作原理,并提出以电流斜率变化作为故障判断条件的方法,采用相应的容错控制策略,实现冗余桥臂对故障桥臂的替换,以达到容错的目的。最后,通过仿真和实验验证了该拓扑在故障后经过容错能使负载电流恢复正常,证明了拓扑的合理性和可行性。

基于桥臂基波平均开关函数的MMC模型在直流电网仿真中的应用

在直流电网的研究中,模块化多电平换流器(MMC)的建模起着至关重要的作用。鉴于此,提出了一种基于桥臂基波平均开关函数的MMC行为模型,相比于已有的以桥臂为基本建模单元的MMC模型,该模型将MMC的解锁运行状态与闭锁运行状态结合为一个整体,且模型主电路中只采用了受控电压源、不变电阻以及二极管等静态元件,进而可以在现有的仿真软件上完成模型的图形化搭建而无需重新进行元件的编码与数值计算处理;同时,在所提出的模型中,由于桥臂基波平均开关函数可以直接从控制系统中得到,而无需通过调制系统,因此简化了整个模型的搭建与调试。通过与详细模型的对比实验,验证了所提行为模型的精确性与快速性。采用上述建模方法,对一个四端金属回线接地真双极直流环网的直流故障特性进行了仿真分析与研究。仿真结果表明金属回线的阻抗及接地电极的位置与阻抗都会影响接地性直流故障的故障电流,但对于双极故障则不会产生任何影响;而直流电抗器的使用,则会对双极故障具有"改善"作用,但随着直流电抗器值的增加,"改善"作用的提高度越来越不明显。

桥臂复用型模块化多电平换流器的拓扑及控制研究

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的轻型化需求,提出一种具备子模块高利用率的桥臂复用型模块化多电平换流器(arm multiplexing MMC,AM-MMC)。通过将相单元划分为上桥臂、复用桥臂和下桥臂,并利用桥臂切换开关对桥臂进行复用,AM-MMC可有效提高子模块利用率、降低子模块装配数量。为了避免桥臂切换开关的动态均压问题,设计确保AM-MMC在上、下桥臂复用模式之间平稳切换的模式切换策略。此外,根据AM-MMC拓扑特点,设计最近电平逼近调制和分段脉宽调制策略,以满足其在高压直流输电和中低压直流配用电领域的调制需求。基于Matlab/Simulink的仿真结果和物理实验结果表明,AM-MMC能够顺利完成交直电压变换与能量传输,且运行效果良好。与常规MMC相比,所提AM-MMC的子模块利用率提升至66.7%,子模块装配数量降低25%,有效实现了轻型化目标。

变压器副边电流箝位DC/DC ZVS全桥变换器

中大功率的移相全桥零电压开关变换器存在着滞后桥臂开关管难以零电压开通的问题,该文指出了该问题的根本原因,提出了解决这一问题的诸多方法。该文重点研究了2种新的电路:副边采用开关管的拓扑线路和采用饱和电感器的拓扑线路。这2种线路均能有效实现滞后桥臂开关管零电压开通和关断,从而在很宽的负载范围内实现全桥开关管零电压开断,并能很好的消除电压、电流尖峰。文中还详细讨论了电路的参数设计、占空比的丢失等问题,对2种拓扑线路进行了比较。实验结果也验证了所提出的理论。

一种灵活的可编程三相开关功率放大器

分析了三相四桥臂开关功率放大器的原理及其在继电保护测试中的应用。该拓扑利用第四桥臂来调节中线电流,实现了三相之间的独立实验结果表明该电路结构简单、容易实现调频、调幅、调相功能。

MMC子模块电容电压波动及谐波研究

[目的]柔性直流的快速发展为MMC(Modular Multi-Level Converter,模块化多电平变流器)拓扑确定了实践支撑。文章以半桥MMC换流器为例,研究MMC稳态电容电压波动、谐波交互规律及桥臂开关函数的关系,以对MMC系统设计、控制策略给予理论支持。[方法]通过建立子模块电容电压、桥臂开关函数的解析表达式,得到MMC换流器上下桥臂能量波动及电容电压波动的数学近似表达式,进而研究了上下桥臂电流、交流阀侧、直流侧中各次谐波的分布规律及相间环流的正负序关系,基于谐波公式得到二次环流的估算方法;进一步,采用变量对照法研究了桥臂开关函数、子模块电容电压随阀侧功率因数、子模块电容大小的变化关系;最后基于实际工程参数搭建了详细的PSCAD/EMTDC模型,开展了理论解析与离线仿真的一致性对比。[结果]研究表明:MMC相间环流只含偶数次谐波,且其中6k+2次环流呈负序、6k+4次环流呈正序、6k次环流呈零序特性,同时稳态下MMC阀侧出口交流电压电流只含奇数次谐波,MMC直流侧电压电流只含偶数次谐波,且在功率因数角φ<0的某些范围内桥臂开关函数峰值会大于1,在低功率因数下子模块电容电压波动峰值大于高功率因数下的波动。[结论]可由此开展换流器电容容值的选型设计及暂稳态策略研究,并通过理论解析掌握MMC拓扑的运行本征特性。