车载直流母线电容器电热耦合及散热特性分析

新能源汽车驱动电机控制器的高功率密度和高温化对其内部直流母线电容器的耐高温性能提出了更高要求。电热耦合特性分析及散热结构设计成为保证直流母线电容器安全可靠运行的关键。以某新能源汽车直流母线电容器为研究对象,基于ANSYS电热耦合分析,研究叠层母排电流密度及电容温度分布;设计矩形液冷散热流道板,利用FLUENT分析入口流速、入口温度、环境温度对散热效果和电容器温度分布的影响。结果表明:纹波电流、等效串联电阻及热阻直接影响电容器的最高温度;安装矩形液冷散热流道板后,电容器芯子内部最高温度由95.50℃下降至57.40℃;相比入口流速和入口温度,环境温度对散热效果的影响更显著。通过电热耦合分析和散热结构设计,提高直流母线电容器的耐高温和耐纹波电流能力,可为相关电容器散热设计和优化提供参考。

一种大功率交流变流器直流母线电容等效串联电阻的在线监测方法

实时监测功率变流器中直流母线电容的老化状态,及时发现并更换存在缺陷的直流母线电容,对提高功率变换器的可靠性具有重要意义。该文提出一种基于短路电流的大功率交流变流器直流母线电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)的在线监测方法,能准确的对直流母线电容ESR进行在线监测。首先对在线监测原理进行了详细分析,然后分析了短路测试对变流器正常工作的影响,最后,搭建了一台2k W的单相DC/AC逆变器实验样机,在不同工况下对直流母线电容的ESR进行了在线测试。试验结果表明,该方法能准确地在线监测出直流母线电容的ESR,简单有效。该方法可应用于大功率单相或三相变流器中且基本不受工况的限制。

改善低直流母线电容电机驱动系统稳定性方法

使用薄膜电容代替电解电容的低直流母线电容电机驱动系统具有更长的寿命、更少的成本和体积以及更高的功率因数等优势,可消除电解电容带来的诸多弊端,但也造成了诸如系统稳定性等问题。首先对低直流母线电容电机驱动系统的稳定性进行了理论分析;在此基础上,采用重构直流母线电压参考信号的有源阻尼法解决了系统稳定性问题;最后,通过实验在无速度传感器感应电机驱动系统中验证了该方法的有效性。

新能源汽车用直流母线电容器关键功能材料研究进展

在新能源汽车驱动器中,常用的直流母线电容器主要包括电解电容器与聚合物薄膜电容器。由于电解电容器的耐电压不高及其自身通过的纹波电流一般较低,为了满足应用要求,需采用串并联结构,从而大大增加了驱动器的重量与体积。且相比于聚合物薄膜电容,其可靠性较差。因此近年来,由轻质、加工性好的高分子聚合物所制备的高性能聚合物薄膜电容器更适用于新能源汽车中电机逆变器的直流母线支撑电容,是目前研究的热点之一。本文综述了电解电容器与聚合物薄膜电容器关键功能材料的研究进展,并对其优缺点进行对比分析。并在归纳总结了聚合物薄膜电介质材料的研究现状的基础上,展望了聚合物薄膜电介质材料的研究方向及发展前景。

三相PWM整流器的进线电感和直流母线电容识别

在三相六开关电压型PWM整流器电路的实际工程应用中,进线电感和直流母线电容的准确测量对于控制其电流环和电压环是非常重要的,这个测量过程被称为“进线电感和直流母线电容识别”。本文以SINAMICS S120驱动为例,介绍了进线电感和直流母线电容的识别功能的原理、应用场合、识别和参数调整。通过这种操作能有效提升PWM整流器系统的控制特性和可靠性。

Vienna整流器直流母线电容电流的计算

Vienna整流器输出电容纹波电流决定输出电容的选型和温升,通常采用估算或仿真的方法进行计算,存在误差大或复杂、不直观等缺点。通过对三相四线制Vienna整流器工作原理的分析,推导出了直流母线电容电流有效值的计算公式,与仿真及实验结果的验算进行比较,误差在5%以内,具有简单、精确等优点,可直接用于直流母线电容的设计。

三电平逆变器直流母线电容早期故障诊断

针对二极管箝位式三电平逆变器的直流母线电容的老化现象进行故障诊断,文中提出一种基于遗传算法优化VMD参数的小波能量谱特征提取方法。变分模态分解(VMD)的分解个数和惩罚因子数会对分解效果产生影响。首先,采用遗传算法求出线电压信号VMD分解的最佳参数。然后,分别采用VMD和互补集合经验模态分解(CEEMD)将线电压故障信号分解成多个固有模态分量,再对固有模态分量(IMF)进行小波三层分解,根据分解系数求出各IMF的小波能量,作为故障特征。最后构建支持向量机(SVM)诊断模型,进行诊断实验。实验结果表明:VMD较CEEMD能够更好地将故障信号分解;基于遗传算法优化VMD小波能量谱方法能有效提取逆变器25种电容故障信号的故障特征,与CEEMD小波能量谱方法相比,提取的故障特征更加明显,有效提高了故障诊断的准确度。

变频器中直流母线电容的纹波电流计算

针对变频器中直流母线电容的纹波电流是影响其产品寿命的关键因素之一,本文通过对其电路工作过程的分析确定出具体的计算公式,以此作为变频器中直流母线电容设计参考,提升变频器产品设计的可靠性。

大功率三电平逆变器直流母线电容的纹波电流问题研究

随着大功率开关器件的发展,三电平逆变器在电力电子领域获得了广泛应用。电容纹波电流是检验三电平逆变器可靠性的重要指标之一。为避免电容过电流对系统正常工作造成危害,对大功率三电平逆变器母线电容的纹波电流问题进行研究,分析得到母线电容纹波电流超标的内在原因是系统寄生参数引起的谐振,并提出了增大相间电感抑制电容纹波的方法。最后,仿真和实验验证了理论的正确性和可行性。

光伏直流汇集系统中母线开关电容稳压控制及短路电流抑制

光伏直流汇集系统中,通常采用并联大容量电解电容的方法来抑制直流母线侧的低频电压纹波,但系统发生极间短路时,大容量的直流母线电容迅速放电会产生幅值较大的短路电流,不利于系统的控制和保护运行。为了减小直流母线电解电容的使用及降低极间短路工况下的短路电流,提出在光伏直流汇集系统中采用基于Buck-Boost电路的开关电容拓扑结构,并针对该拓扑结构提出了一种等效电容值灵活可调的控制策略。研究结果表明:该拓扑及控制方法可以有效抑制电压纹波,减少电解电容的使用,实现系统的无电解电容化;在极间短路工况下,同时闭锁DC/DC换流器和开关电容可有效减小短路电流,提高系统的控制保护特性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真模型验证了开关电容拓扑和控制策略的有效性。

逆变电源直流母线纹波电流分析与抑制研究

逆变电源直流母线的纹波电流是决定逆变电源稳定工作的关键因素之一。纹波电流过大会严重缩短直流母线电容寿命。通过对逆变电路的分析建立了计算逆变电源的纹波电流和最小电容值的计算公式,进而选取合适的电解电容以减小纹波电流并维持系统稳定运行。利用Matlab仿真软件,进一步验证了直流母线电容选取原则的可行性。

逆变电源母线电容纹波电流与容值优化研究

逆变电源直流母线电容的选取是逆变电源稳定工作的关键因素之一。通过对其电路的分析建立了计算逆变电源的纹波电流和最小电容值的计算公式,来选取合适的电解电容应用于逆变电源直流母线。最后利用Matlab仿真软件,进一步地验证了直流母线电容的选取原则的可行性。

一种减小混合箝位多电平逆变器母线电容冲击电流的PWM控制方法

提出了一种能够有效减小混合箝位多电平逆变器母线电容冲击电流的PWM控制方法。首先分析了三相混合箝位型多电平逆变器拓扑的工作原理,寻找出了直流母线电容中冲击电流的产生机理。然后,提出了一种改进的PWM控制方法,该方法对三相桥臂的箝位开关载波过渡线段选择不同的相位,可以降低电容的电压纹波,从而明显减小了电容冲击电流,同时不影响输出电压质量。进一步对载波过渡线段的时间基准进行了最优数学求解,以实现冲击电流幅值的最小。最后通过Saber仿真软件以及搭建的样机模型验证了所提PWM控制方法的有效性。

新能源汽车电机驱动器母线电容综述

直流母线(DC Link)电容是新能源汽车电机驱动器的关键零部件之一,其可靠性会影响整个电驱动系统的可靠性和安全性。状态监测作为评估母线电容健康状态的常用方法之一,可及时发现母线电容的退化征兆或故障特征以避免故障发生。基于此,文章首先介绍了铝电解电容器的基本特性,其次针对目前电容器的状态监测方法进行分类,将其分为电容器纹波电流传感器法、电路模型法及智能监测法,介绍了每种方法的原理,对比分析了各类方法的优缺点,为后续电容器状态监测提供了研究方向。

新能源汽车电驱动系统母线滤波电容仿真设计

以永磁同步电动机为主要动力源的新能源汽车电驱动系统中,直流母线支撑电容器中包含了电阻和电感以及电源系统(动力蓄电池与导线)中的电阻和杂散电感,导致直流母线支撑电容的选用困难。利用仿真软件建立相应的永磁同步电动机模型和电驱动模型,根据电容器等效容量与等效电阻、等效电感和等效电容三者的关系来进行电容器的选择。以铝电解电容器、薄膜电容器和新型金属膜电容三种电容器为分析实例,初步总结出不同种电容器作为支撑电容器的特点。

新能源汽车电驱动系统母线滤波电容仿真设计

以永磁同步电动机为主要动力源的新能源汽车电驱动系统中,直流母线支撑电容器中包含了电阻和电感以及电源系统(动力蓄电池与导线)中的电阻和杂散电感,导致直流母线支撑电容的选用困难。利用仿真软件建立相应的永磁同步电动机模型和电驱动模型,根据电容器等效容量与等效电阻、等效电感和等效电容三者的关系来进行电容器的选择。以铝电解电容器、薄膜电容器和新型金属膜电容三种电容器为分析实例,初步总结出不同种电容器作为支撑电容器的特点。

如何测量功率回路中的杂散电感

影响IGBT和SiCMOSFET在系统中的动态特性有两个非常重要的参数:寄生电感和寄生电容。而本文主要介绍功率回路中寄生电感的定义和测试方法,包括直流母线电容的寄生电感,直流母排寄生电感以及模块本身的寄生电感。

小电容功率变换器-永磁同步电机系统脉动电流控制策略

直流母线电压波动是小电容功率变换器永磁同步电机系统中存在的一个重要问题,尤其是在以单相交流输入的系统中该问题显得更加突出。为了减小母线电容,可以通过减小母线电压波动来实现。本文提出了一种永磁同步电机脉动电流控制方法,该方法实质上是将电机视为电感用来储能,通过控制电机的无功电流分量来控制电机的无功功率分量,使得电机功率跟随变换器输出功率变化。所提出的方法控制电机电流沿恒转矩曲线脉动,只会影响电机的无功功率。此外,针对本文小电容变换器永磁同步电机系统直流DC/DC变换器提出了一种无电压冲击的控制策略,避免电机在运行过程过出现较大的电压冲击。本文最后对所提出的方法进行了MATLAB/Simulink仿真分析,通过仿真验证了所提方法的有效性。

小电容功率变换器-永磁同步电机系统脉动电流控制策略

直流母线电压波动是小电容功率变换器永磁同步电机系统中存在的一个重要问题,尤其是在以单相交流输入的系统中该问题显得更加突出。为了减小母线电容,可以通过减小母线电压波动来实现。本文提出了一种永磁同步电机脉动电流控制方法,该方法实质上是将电机视为电感用来储能,通过控制电机的无功电流分量来控制电机的无功功率分量,使得电机功率跟随变换器输出功率变化。所提出的方法控制电机电流沿恒转矩曲线脉动,只会影响电机的无功功率。此外,针对本文小电容变换器永磁同步电机系统直流DC/DC变换器提出了一种无电压冲击的控制策略,避免电机在运行过程过出现较大的电压冲击。本文最后对所提出的方法进行了MATLAB/Simulink仿真分析,通过仿真验证了所提方法的有效性。

高性能三相背靠背变换器主电路参数设计

针对高性能三相异步电机变频调速系统的总体需求,提出了一种背靠背变换器主电路参数的设计方法。以电网电流总谐波畸变率(THD)作为电流稳态性能的衡量指标,推导了2种不同的计算电流谐波的方法。然后详细分析了主电路中的网侧滤波电感和直流母线电容与系统控制性能之间的关系,据此提出了这2个储能元件的设计原则。同时结合背靠背变换器功率可双向流动和直流母线电压可控的特点,对系统的电路参数进行合理的设计,在此基础上研制出一套用于驱动55 kW异步电机的实验装置。仿真和实验结果验证了所提主电路参数设计方法的可行性。