中频隔离型光伏±35kV/500kW直流变流器研究与工程应用

首先提出一种中频隔离型光伏±35 kV/500 kW直流变流器,该直流变流器由三相T型三电平并联中频逆变器模组、中频400 Hz/24脉波移相升压变压器、三相二极管整流桥以及高压滤波电路组成,该变流器具有升压比高、结构简单、成本低的优势;其次,为了实现逆变器并联模组有功、无功功率的实时均分,采用一种瞬时功率均分的功率主从控制方案;接着,提出一种基于中频变压器无功补偿的改进型LCL滤波器参数设计方法以提高变流器的效率。最后,通过Matlab/Simulink仿真以及张北国家大型风电并网系统研发(实验)中心建设的光伏发电中压直流汇集现场示范工程,对所提直流变流器的设计理念和控制方法进行验证,现场并网实测最大效率为96.33%,升压比高达88,输出电压±35 kV,仿真和实验结果证明了所提直流变流器的可行性。

PWM直流变流器中一种新型的零电压零电流转换软开关单元(英文)

提出了一种新型的零电压零电流转换(ZVZCT)软开关单元,并基于该开关单元,构造了 Buck ZVZCT PWM变流器。该变流器实现了主开关管的零电压零电流开关,辅助开关管的零电流开通、零电压零电流关断,以及续流二极管的零电压零电流关断、零电压开通;不但适合于少子器件,而且适合于多子器件,同时保持 PWM 控制的特点。同时,该 ZVZCT 软开关单元可以推广到其它变流器之中,构造出新型 ZVZCT PWM 变流器族。进行详细的稳态分析、仿真分析和实验验证。实验结果完全验证了理论分析的正确性。

一种适用于高压输出的软开关多谐振直流变流器

将倍压整流技术和LLC多谐振变流器结合起来,构造出倍压整流LLC多谐振变流器。该变流器的变压器结构简单,副边只需要一个绕组;输出电容电压应力是输出电压的一半,无需额外的均压电路;只需要两个整流二极管,二极管的电压应力等于输出电压,电流应力等于输出电流,所以该变流器非常适合用于高压输出中小功率的DC/DC电源。另外,该变流器的所有功率半导体器件都工作于软开关状态,所以适用于高频高功率密度的场合。详细分析了该变流器的工作原理,软开关过程,输出电容的自动均压机理,并给出了关键的参数设计方法,采用该变流器技术的500V输出直流电源的实验结果验证了以上分析的正确性,满载效率达92.3%。

基于CAN总线和LabVIEW的直流/直流变流器监控上位机

为了实现中压直流电网至低压直流电网的能量传送,设计了一种带隔离的中频中压大容量三电平H桥变流器,简称DC/DC变流器。变流器采用先逆变,后通过中频变压器降压,再整流的拓扑结构,需要观测的电气量较多,为此设计了基于CAN总线和LabVIEW的监控上位机。实验验证了CAN总线通讯的实时性和可靠性以及上位机的功能。

一种新的交叉式双开关ZVS和ZCS的PWM直流—直流变流器

为了在不另设辅助电路的情况下最大限度地减小软开关电路中的环流,本文提出了一种能降低导通损耗的新的零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)的脉宽调制式(PWM)变流器,这种交叉式双开关正向软开关变流器具有元器件少、效率高、功率密度大以及成本较低等优点,适合于大功率应用场合。阐述了其工作原理且作了稳态分析,构建了一个500W、100kHz的IGBT实验电路证实了该电路的性能。

一种新的零电压零电流开关的直流-直流变流器

提出了一种新的零电压和零电流开关(ZVZCS)直流-直流变流器。此变流器采用一个原边辅助型变压器进行隔离,结构简单,仅使用一个辅助变压器和两个二极管来获得超前桥臂零电流开关(ZCS);辅助变压器的额定容量约为主变压器的10%。此变流器具有良好的负载电流控制能力,可使因电路的不对称性或瞬态现象而产生的磁饱和的可能性大大降低。这是采用变压器隔离的直流-直流变流器的一个十分重要的特色。该变流器的性能通过一个实验原型线路的测试得到了验证。

地铁列车直流变流器强度分析

地铁列车下吊设备关乎列车的正常运行与舒适性要求,因此对其强度有严格的要求。首先利用Hyper Mesh软件建立了机箱的有限元模型,计算了总体应力分布以评定其结构静强度。然后利用Goodman疲劳曲线图对机箱疲劳强度进行了分析和计算。结果表明,在三向冲击载荷及动载荷下,机箱结构的静强度及疲劳强度满足设计要求,达到了验证其结构安全性的目的。

电力推进系统中背靠背交—直流变流器拓扑分析与控制

为了解决目前舰艇直流推进电力系统中变流机组机械振动和噪声大的问题,提出了一种以三相交—直流变换和三重化直—直流变换背靠背联接的交—直流双PWM变流器电路拓扑。通过对几种中、大功率密度交—直流PWM变流器电路拓扑的对比分析,表明了该变流器电路拓扑的优越性。同时,构建了以"DSP+FPGA"为核心的数字控制系统,完成了实验原理样机的研制并进行了实验验证。实验结果证实,该变换器电路拓扑不仅实现了变流机组的所有功能,而且功率密度、波形质量等得到显著提升,振动、噪声指标分别降低了20 dB和30 dB。

三电平双向直流变流器原理与仿真

直流变流器用来实现两个直流电源之间的能量传递,在储能、风电等新能源领域应用广泛。传统的两电平直流变流器耐压低,直流纹波大,限制了直流变换器在一些场合的应用。本文介绍了一种适合于高压场合的三电平双向直流变流器拓扑,通过电路换流回路和电感伏秒平衡的分析进行了电路关键参数和控制策略的设计,并基于MATLAB/Simulink平台进行了模型仿真验证,仿真结果证明了直流变流器电路拓扑和控制策略的正确性。

交流-直流变流器浅谈

电能是现代工农业、交通运输、通信和人们日常生活不可缺少的能源。现代科学技术的发展使人们对电能的要求越来越高,需要将交流电转变为直流电,直流电转变交流电,以满足供电电源与用电设备之间的匹配关系,以提高电的质量和满足各种各样的用电要求。随着现代电力电子技术的发展,各种新型电力电子器件的研究,开发和应用,提高产品的质量和性能,提高生产效率,改善人们的生活环境。将来从电网得到的工频电能大部分都需要经过电力电子装备的二次变换处理,电力电子的应用领域将越来越广阔。

交直流配网混合式接口变流器及其控制策略研究

交直流接口变流器是在当前交流配电网下构建直流供电系统的关键设备之一。传统的交直流接口变流器通常工作在较低的开关频率以降低大功率运行时的损耗,但同时会导致变流器对直流侧电压控制性能下降,直流电网的电能质量难以保障。由于直流电网的阻抗会随其结构的改变而变化,直流电网电能质量的控制变得更加复杂。为解决传统交直流接口变流器效率与控制性能的矛盾,本文采用了一种前后两级级联的拓扑方案,将传统交直流接口变流器作为整流级,增加了由超级电容构建的功率缓冲级,提出了一种两级协调的控制方法,可在保证接口变流器效率的前提下,提高变流器的控制性能。功率缓冲级同时可实现直流电网电能质量的集中治理,提高交直流接口变流器对直流电网电能质量的控制能力。此外,还探讨了功率缓冲级中超级电容的设计与控制。仿真结果验证了所提方案的可行性与优越性。

输入受限的Buck型直流变流器自适应动态面控制

采用自适应动态面设计控制器,对输入受限、负载不确定的Buck型直流变换器模型进行控制.引入一阶滤波器,解决了传统反步法中方程项数的膨胀和复杂求导问题;引入一个辅助控制变量,保证系统在指定范围内输入,从而得到有效的控制器设计方案.李亚普诺夫稳定理论证明了该闭环系统是一致最终有界的,跟踪误差收敛在原点附近较小邻域内.仿真结果验证了控制器性能有效.

桥式直流PWM变流器的研究与仿真

讨论了桥式直流变流器的PWM控制方式,并在Matlab中利用Simulink建立了仿真模型,在不同参数下对电路进行了分析.

模块化多电平变流器高压直流输电系统直流故障改进控制策略

针对模块化多电平变流器高压直流(MMC-HVDC)输电系统直流故障,首先建立全桥型MMC-HVDC系统的详细数学模型,并对故障期间系统过电压或过电流的产生机理及其发展过程展开深入分析,分析结果表明:在直流双极短路和单极接地故障期间,MMC-HVDC系统正、负极直流母线电压与MMC上、下桥臂电压的直流分量不匹配,导致桥臂电容迅速放电,进而引起系统严重过电流。因而提出在直流故障期间将MMC上、下桥臂实行分离控制,并使上、下桥臂电压的直流分量跟随正、负极直流母线电压而变化,从而实现MMC-HVDC系统直流故障下的安全、稳定运行,所提控制策略实现了MMC-HVDC系统三种直流故障穿越控制的有效简化和统一。另外,为提升直流单极接地和断线故障条件下MMC-HVDC系统的经济运行能力,进一步提出了一种新型功率指令优化策略。最后基于PSCAD/EMTDC仿真证明了所提MMC-HVDC系统直流故障控制策略以及功率指令优化策略的正确性与可行性。

海上风电场柔性直流输电变流器的无源性控制策略

由于海上风能并网直流输电变流器模型本身存在非线性强耦合特性,常规PI调节器控制方式需调节的参数较多,难以获得理想的动态特性。提出利用非线性系统无源性理论,将变流器两相同步旋转坐标系下的数学模型以拉格朗日方程形式表达,验证被控对象为严格无源系统,选取光滑可微的正定存储函数作为Lyapunov函数,满足控制系统在原点渐近稳定要求。同时,为使系统快速收敛到期望平衡点,在控制方程中加入阻尼相加快系统能量耗散。最后,利用Matlab建立的系统仿真模型,分析研究定直流电压、定有功功率、定无功功率等控制方式及其输出特性,结果表明上述方法能够独立控制瞬时有功功率、无功功率,暂态控制性能优于常规PI。

串联谐振直流环节变流器的研究(英文)

提出了一种新型串联谐振直流环节变流器，该电路在取消直流大电感的同时，可维持零电流开关条件，减小系统的开关损耗．介绍了电路的工作原理及控制方法，并给出了实验波形．

基于IGBT的直流输入型变流器预充电方案研究

目前,轨道车辆用直流输入型变流器主要采用接触器和充电电阻器相配合的方式为其前端电容器进行预充电,该方式存在成本过高、体积过大的缺陷。对此,文章提出了一种基于IGBT开关管的新型预充电方案,其采用PWM控制方式控制电容器充电电流大小,实现电容电压缓慢上升,从而完成预充电。由于IGBT为无触点开关,因此该方案还具有可靠性高、开关寿命长的优势。文章详细描述了该方案的拓扑结构、工作原理及控制策略,并通过仿真验证了该方案的可行性和有效性。

一种非隔离混合型模块化多电平直流互联变流器

针对直流电网不同电压等级直流线路互联、新能源直流送出及中压直流储能系统等典型应用场景,文中提出交错连接软开关混合型模块化多电平直流互联变流器。通过对由H桥变流链构成的"电力电子电抗器"中电流与斩波器开关的配合控制,实现了斩波器中全部串联电力电子开关器件的零电流转换,具有开关损耗小、易于动态均压的优点,特别适于采用晶闸管等半控型器件实现斩波变换;加之未采用隔离变压器且直流电抗器小,是一种适用于中、高电压等级,具有转换效率高,器件电压、电流应力小,成本低廉等优势的双向直流功率互联方案。文中描述该变流器的拓扑结构、运行原理与控制策略,进行基于PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真与基于动模样机的物理实验,验证变流器的原理特点及运行有效性,并与其他几类典型直流变流器进行对比,证明其在转换效率与经济成本等方面具有一定优势。

三元件串联LLC谐振变流器的优化设计策略

三元件串联LLC谐振变流器是目前世界上最受关注的直流/直流变流器之一。但只有通过合理的优化设计才能充分发挥其在变换效率方面的优势。在对LLC谐振变流器进行理论分析和损耗计算的基础上,从品质因数Q和变压器励磁电感量与谐振电感量比值m的角度提出一种在工业应用中普遍适用的效率优化设计策略。最后设计研制了一台LLC谐振变流器样机,其较高的变换效率证明了该优化设计策略的正确性和有效性。

直流全数字晶闸管变流器在高炉料钟上的应用

炼铁厂3号高炉料钟系统应用西门子SIMOREG K 6RA24全数字直流调速装置的控制，对老设备控制系统的改造具有现实意义。