一种新型并联三电平注入式电流型变换器拓扑

提出了一种三相并联型自换相三电平注入式电流型交直流变换器拓扑结构,给出了开关控制方案和进行了工作原理分析,该拓扑结构的电路完全满足多电平谐波注入原理的要求。基于PSCAD/EMTDC软件环境进行了仿真,验证了文中提出拓扑和控制方案的可行性。新型三电平注入式电流型变换器结构方便拓展到多电平,与现有的并联多电平电流型变换器拓扑结构相比,处于开通状态的注入电路开关平均分配直流输出电流,降低了对注入支路开关器件的电流容量的要求和开关通断时的电流变化率,为主桥开关提供了可靠的零电流开关条件,省去了设计制造大容量多抽头电抗器的不便。

基于自耦变压器的多电平注入式电流源型变换器

多脉波整流技术对于减小电网谐波有着重要意义。传统的隔离型多脉波整流器由于隔离变压器体积和容量大而受到限制,本文提出了基于自耦变压器的多电平注入式电流源型变换器,在减小网侧电流谐波的前提下,有效地减小了变压器的等效容量和体积,并在直流侧引入新型注入电路,令主桥开关能够完全实现零电流切换。通过分析新拓扑的工作原理,给出了系统的数学模型,对直流侧电压、交流侧电流特性和系统各部分容量值进行了详细分析,并与传统自耦型12脉波变换器进行了对比。通过仿真验证上述结果的正确性,证明该系统的实用性和经济性。

最优乘子法在电流注入型保留非线性潮流计算中的应用

随着电力系统规模的扩大,对电力系统潮流算法的收敛性和计算速度提出了更高的要求。为此,提出一种带有最优乘子的电流注入型保留非线性潮流计算方法。首先根据直角坐标系潮流方程的特点,给出了一种最优乘子的计算方法,该方法只需求解一元三次方程,不需再额外增加任何计算量。在此基础上,将最优乘子应用于电流注入型保留非线性潮流计算,在潮流计算迭代过程中,采用最优乘子调整电压修正量,提高了潮流计算的收敛可靠性和收敛速度。系统算例表明,所提出的方法能在潮流方程无解时保证潮流不发散,在潮流方程有解时提高潮流计算速度。

并联多电平注入式电流源型变换器的新型拓扑

根据多电平注入交直流变换原理,设计了一种新的并联多电平注入式电流源型变换器拓扑结构,注入开关的导通电流为直流输出电流与电平数的比值。新型拓扑中每个注入支路单元由2个等效开关和1个独立电抗器构成;同一注入单元的开关交替通断;不同注入单元的开关采用状态遍历的开关控制方法,使处于通态的各单元开关平均分配直流输出电流。以三电平为例,对系统电压、电流波形及开关控制方法进行了论述,并在PSCAD/EMTDC软件环境下进行了仿真,分析与仿真结果表明了新型拓扑的良好特性。与现有的并联多电平注入式电流源型变换器拓扑结构相比,新型电路结构中注入单元开关器件的电流容量和开关通断时的电流变化率降低;各注入单元支路开关通态时间延长。

双注入结型场效应管的电流-电压特性

对新型半导体器件——双注入结型场效应管的电流－电压特性进行了详细分析，并得出解析表达式，为该器件的设计和应用提供了理论依据。

广义Tellegen定理在保留非线性电流注入型潮流计算中的应用

广义Tellegen定理只与物理系统所建立的数学模型有关,与该物理系统属性无关,因而广泛地应用于电力系统中。其小扰动定理为电力系统潮流计算提供了可能。保留非线性电流注入型的潮流计算就是将节点注入电流方程Taylor级数展开,并保留到二阶项,得到含有非线性项的修正方程式。在此基础上,利用广义Tellegen定理的小扰动定理,给出新的修正方程式,从而简化了求解过程。仿真结果表明,在保持计算精度和收敛性不变的情况下,提高了潮流计算速度,同时拓宽了广义Tellegen定理的应用领域。

基于电流注入型网络结构电压稳定性分析

电力网络中存在某些脆弱环节,对电力系统的稳定性有着重要的影响。本文将特征结构方法与电流注入型相结合,推导出一种判断电力系统薄弱节点,薄弱线路的方法。该方法利用电流注入型与电力系统的网络结构相对应,进而评定实际电力网络结构稳定性的强弱。

基于直流侧无源电压谐波注入法的串联型24脉波整流器

为抑制串联型多脉波整流器的输入电流谐波,提出一种直流侧电压谐波注入法。该方法通过谐波注入电路产生6倍电网电压频率的电压谐波,并通过谐波注入变压器注入串联型多脉波整流器的直流侧,使整流器输入电流的波形近似为正弦;借助开关函数法,分析移相变压器输入电压24阶梯波的形成过程;从移相变压器输入电压总谐波畸变率(THD)值最小角度出发,设计注入变压器的最佳匝比。仿真和实验结果表明,使用谐波注入电路后,整流器的输入功率因数由97.43%提高到98.94%,电能质量得到明显提高;移相变压器的输入电压由12阶梯波变为24阶梯波,其THD值由9.74%降到3.34%,输入电流THD值由7.62%降到2.65%,整流器的谐波抑制性能得到显著提升。

新型大功率LD非注入区窗口结构研究

提出了一种基于腔面非注入区的新型窗口结构,通过腐蚀高掺杂欧姆接触层,在腔面附近引入电流非注入区,限制载流子注入腔面,减少载流子在腔面处的非辐射复合,提高了激光器腔面的光学灾变性损伤(COD)阈值。同时,引入脊型波导结构,降低了光束的水平发散角。采用该结构制作的器件在功率达到22W时仍未出现COD现象,而无腔面非注入区结构的器件输出功率达到18W时腔面发生COD。同时,采用该结构制作的器件在工作电流为12A时其光束的水平发散角约为10°,而常规电流非注入区结构的器件在相同的工作电流下其光束水平发散角约为15°。

具备零电流开关与谐波抑制的电流源型变换器新拓扑

为了克服传统电流源型变换器(current source converter,CSC)交流侧需要加装大容量交流电容器作为缓冲装置的缺点,将直流电流分配电路与传统并联式12脉波CSC相结合,研究了一种可以省去交流电容器并能有效抑制谐波的并联式7电平电流注入式电流源型变换器拓扑。该拓扑具有以下特点:通过开闭直流电流分配电路中的开关元件,将直流电流变换成2路幅值相同、相位互差30°、6倍于基波频率、7电平阶梯形周期变化且具有零值区间的三角波注入电流,两主桥开关元件在注入电流的零值区间内进行切换,实现了零电流开关(zero current switching,ZCS);变换器交流侧不需要配置大容量交流电容器,降低了设计成本,提高了系统的可靠性;主桥开关频率为50Hz的前提下,利用7电平阶梯形三角波注入电流可增加交流输出电流的电平数,改善了电流波形的谐波特性,使交流输出电流近似正弦波。另外还详细分析了新拓扑的工作机理,在PSCAD/EMTDC平台进行了仿真研究,搭建了实验平台,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。结果表明,所提出的新拓扑性能优良,结构简单,具有实用价值。

新型电流型多电平逆变器的优化设计

针对目前逆变器设计中存在的问题,提出一种基于FPGA的三次谐波注入法,该方法在原正弦调制波(基波)的基础上,叠加适当幅值的三次谐波,由于合成参考信号的最大值减小,从而提高了输出等效正弦波的幅值,而所加入的三次谐波,在三相系统中可以互相抵消。采用FPGA技术,只需一个芯片,就可完成整个设计。仿真与实验证明,采用三次谐波输入,可使电流的利用率提高1.15倍。

级联H桥型电力电子变压器隔离级高频电流波动抑制策略

串联谐振型双有源桥变换器(DABSRC)由于具有控制简单及软开关范围宽的特点,可用在级联H桥型电力电子变压器隔离级DC-DC电能变换环节中。考虑电力电子变压器各相单元存在二倍电网工频瞬时功率波动,导致隔离级DABSRC高频电流幅值呈现相同波动,且过大波动将会增加隔离级开关器件导通损耗和电流应力。为解决该问题,文中以优化高频电流有效值为目标,提出一种零序电压注入控制策略,通过在交流侧级联H桥变换器中注入零序电压,降低了隔离级DABSRC开关器件电流应力。最后,利用苏州同里10 kV交流/750 V直流3 MVA级联H桥型电力电子变压器工程示范样机进行验证,仿真及样机测试结果证明了控制方法的有效性。

DI型64×64元InSb焦面探测器CADI注入方式的研究

研究了一种直接注入(DI)型64×64元InSb焦面探测器的电流辅助注入(CADI)工作方式,对CADI注入方式进行了分析,并同DI方式进行了比较。经研究发现:将两种注入方式结合使用,可以发挥各自的特长,弥补彼此的不足,从而提高现有焦面探测器的性能。最后,对两种注入方式结合使用的情况作了一些讨论。

一种零序注入的三电平中点钳位型变换器中点电位平衡控制策略

对三电平的两种调制方法空间矢量脉宽调制(SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)进行深入比较,详细分析VSVPWM方法线电压dv/dt高和谐波含量大、功率器件开关损耗大以及中点电压平衡动态响应特性慢等问题的本质原因。为克服SVPWM和VSVPWM的不足,提出一种零序注入的载波调制方法。该方法将一种适用于两电平的零序注入法引入到简化的三电平空间矢量图的小六边形中,在每个小六边形中建立中点电流与零序分量之间严格准确的数学关系,并结合6个小六边形开关函数符号特点,只需一路载波和6个等式即可实现三电平载波调制和中点电位平衡控制,且具有计算量小,执行时间短,中点电压平衡动态响应快等优点。最后,本文方法与SVPWM和VSVPWM的实验对比,验证了提出方法的可行性和有效性。

一种新型电流源型变换器

对直流纹波注入的概念进行了介绍,在此基础上对基于多电平注入式的新型电流源型变换器进行了分析,并且基于PSCAD/EMTDC的软件环境下进行了仿真分析。通过对九电平注入仿真波形的分析,总结了此新型拓扑结构和仿真波形特点,给出了具体的触发方法。此新型电流源型变换器融合了多电平、谐波注入和软开关的技术,不仅为主桥开关的切换提供了安全可靠的零电流条件,而且具有很好的谐波抑制能力,减少了交流侧安装大容量交流电容作为吸收电路的不便。由于注入电流的多级变换,所以减少了对注入开关容量的要求。

一种三相降压型谐波注入整流器控制策略研究

针对传统升压型功率因数校正(PFC)电路对后级开关管电压应力较大的问题,研究了一种降压型谐波注入三相整流器,对此拓扑结构提出了一种改进型双闭环与电压前馈相结合的控制方式。首先,分析了降压型谐波注入整流器的工作原理;其次,描述了改进型控制方式的优点;之后,设计了控制器并进行仿真实验;最后,搭建了2.4 kW的实验电路。综上,理论分析和仿真实验结果均表明,提出的新型控制方式设计合理,能达到提高功率因数、降低输入侧电流谐波含量、输出低纹波稳定电压的目的。

平面型共振隧穿二极管和其组成MOBILE

为了解决传统台面型共振隧穿二极管制作过程中横向钻蚀问题,提出了一种采用离子注入法在N+GaAs衬底上制作平面型共振隧穿二极管,通过离子注入对器件之间进行隔离,取代了台面制作工艺中的通过湿法腐蚀隔离器件的目的.研究了它的I-V特性,测得的峰谷电流比为3.4.研究了由平面型共振隧穿二极管构成的单双稳态逻辑单元,实现了作为反相器的功能.

三相四线制配电网络的潮流模型与算法

在三相四线制配电网络中,中性线、大地导线以及中性线的重复接地对潮流分布及潮流算法的收敛性都有较大影响,现有文献对此问题的研究很不充分。文中以配电网络的地理端点为基础,建立了三相四线制配电网络的相分量潮流模型。该模型由端点间的支路电压方程和端点的注入电流方程表示。其中变量包括三相导线、中性线和大地导线的电压和电流。文中采用前推回代法和牛顿法求解配电网潮流,并以IEEE123节点测试系统为例进行了仿真。仿真结果表明,配网中的重复接地对前推回代法的收敛性影响很大,在小接地电阻条件下甚至不收敛,而重复接地对牛顿法的影响较小。

200V高压大电流VDMOS的研制

介绍了自主研制的200 V/40 A VDMOS晶体管的设计优化过程及研制结果。该器件采用JFET注入和浅P-body方法降低导通电阻,提高电流密度,采用优化的N掺杂硅外延材料优化导通电阻和击穿电压。测试结果表明击穿电压高于215 V,特征导通电阻1.2Ω.mm2,导通电流可达40 A;同时设计了ESD防护,HBM值7.5 kV;芯片总面积小于31.25 mm2,可采用TO220封装。

一种带P型埋层的4H-SiC PiN二极管

碳化硅(SiC)PiN二极管是应用在高压大功率整流领域中的一种重要的功率二极管。受SiC外延材料的载流子寿命限制以及常规SiC PiN二极管较低的阳极注入效率的影响,SiC PiN二极管的正向导通性能较差,这极大限制了其在高压大电流领域的应用。文章提出了一种带P型埋层的4H-SiC PiN二极管,较常规SiC PiN二极管增强了阳极区的少子注入效率,降低了器件的导通电阻,增大了正向电流。仿真结果表明,当正向偏压为5 V时,引入P型埋层的SiC PiN二极管的正向电流密度比常规SiC PiN二极管提升了52.8%。