基于流固物理场的电机逆变器功率模块散热结构优化设计

散热设计在电机逆变器功率模块研制过程中至关重要,温升是影响逆变器功率模块散热的关键因素。为了探究其温升特性,建立了一种基于流固物理场的电机逆变器功率模块结构模型,采用有限元分析法对功率模块的3D温度场和流体场进行了计算,分析了功率模块内部温度场及湍流流线的分布情况。在此基础上,进一步分析了导热胶脂参数、环境温度、风扇面积及格栅面积对功率模块温升的影响,得到一种优化后的功率模块流固物理场结构模型。结果表明,考虑空气流场的流固物理场模型能分析电机逆变器功率模块内部的温度,也可确定影响其温升的关键性因素。经优化后,在环境温度为20℃和125℃下,该模型能分别有效降低电机逆变器功率模块23.1%和10.01%的温度。该研究为电机逆变器功率模块的封装热设计提供了参考,同时为功率模块结温的在线估算提供了依据。

结合小波与Concordia变换的逆变器功率管故障诊断技术研究

提出一种结合小波与Concordia变换的逆变器故障特征提取方法,并用于开环控制的逆变器驱动电路功率管故障诊断和定位。首先,采集逆变器三相电流信息,并实施小波分解以减少信号中的噪声干扰;其次,对实施小波分解之后的粗系数实施Concordia变换,得到电流的运行轨迹;最后,对电流轨迹进行特征提取,并实施故障诊断和定位,此处,采用经典故障字典法与支持向量分类器法实施诊断和分析。所有算法通过了仿真实验验证和比较,并搭建硬件实验平台,利用数字信号控制器对一个实际逆变器驱动电路进行在线监测试验。结果表明,本系统的故障检测率可达99%以上,故障定位率可达93%以上,取得了很好的诊断结果,验证了所研究方法的有效性。

基于多正弦信号注入的大功率并网逆变器电网阻抗在线测量技术研究

文中研究基于多正弦扰动信号注入的大功率并网逆变器电网阻抗测量技术。选取多正弦信号作为电压扰动,参考空间光场理论中的Gerchberg-Saxton相位恢复算法对扰动信号进行优化设计;剪辑函数作为其中的关键要素,能够决定扰动信号时域波峰的剪辑速度和剪辑能力;为提升上述性能,提出采用反正切函数代替传统算法中的对数剪辑函数,仿真结果表明,相位恢复算法的剪辑性能得到大幅提升;随后,通过逆变器将扰动信号注入电网,采用Gauss-Newton非线性最小二乘法对采集到的扰动信号特征谐波频率点的信息进行曲线拟合,获取当前电网阻抗信息;最后,于搭建的1.5 MW并网逆变器RT-Lab平台进行多弱电网场景下的阻抗测量实验,实验结果验证了此方案的有效性和准确性。

完全的无源软开关功率逆变器研究

提出了一种针对功率桥式逆变电路的新型完全无源软开关拓扑 ,实现桥臂对管的零电流开通、零电压关断以及续流二极管反向恢复条件的改善。方案仅在主电路采用少量的电感、电容和二极管作为附加元件 ,不需要任何额外的电源、检测、控制 ,不影响原有控制策略 ,适用于高频功率逆变器场合。相应给出了换流分析、解析描述、参数灵敏度分析以及仿真、实验结果 ,验证了分析和方案的正确有效。

大功率光伏逆变器的低电压穿越控制

根据光伏阵列输出特性和电网电压异常时响应要求,选取抑制负序电流以保持三相并网电流平衡作为控制目标,建立含有LCL网侧滤波器的并网逆变器数学模型,计算精确的电流指令。基于正负序双电流环控制,提出电网电压不平衡时的滤波电容电流前馈有源阻尼控制,并引入电网电压前馈以抑制电压跌落瞬间的电流冲击,结合快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证了大功率光伏并网系统的稳定并网运行和电网故障时的低电压穿越。仿真及实验结果均验证了控制策略的有效性。

中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述

为了降低开关损耗,中高功率逆变器运行的开关频率都比较低,通常只有几千Hz有时甚至只有几百Hz,载波调制或是常规的SVPWM在降低开关频率之后会产生严重的电流畸变,需要使用特殊的开关策略控制逆变器。目前,适用于中高功率逆变器的控制策略主要有最优脉宽调制以及预测控制两大类。最优脉宽调制策略基于调制的思想,是一类较为成熟的逆变器低开关频率控制策略,应用广泛,但其计算量大、动态特性差的问题逐渐被学者们发现。预测控制虽然早在1983年就被提出,但由于当时控制器的硬件限制,一直没有引起重视,直至近年来才受到国内外学者的关注,并掀起了研究热潮。该文对最优脉宽调制以及预测控制进行了回顾,剖析了它们的设计思想,总结了近几年的研究成果,分析了各类方法的特点和局限,对待研究的问题进行了阐述,对未来的研究方向进行了展望。

大功率弧焊逆变器的电磁兼容性设计研究

系统地分析了大功率弧焊逆变器产生电磁干扰的主要原因及其对电源性能的影响,给出了相应的抗干扰措施,提高了大功率弧焊逆变器的电磁兼容性(EMC)。

低输入电压大功率逆变器技术研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案 ,这些方案均难以做到大功率应用。提出了采用移相调压技术的阶梯波合成逆变器方案 ,可有效地解决低输入电压大功率逆变器的技术难点。文中介绍了该方案的原理 ,建立了系统的动态分析模型 ,给出了参数设计方法。试验结果验证了方案的合理性和分析设计方法的正确性。采用本文方案研制的 2 8V输入 2 0 k VA逆变器 ,具有优良的稳态和动态性能。

大功率二电平逆变器多模式SVPWM算法研究

对于铁路机车车辆的大功率二电平逆变器来说,应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术需要考虑两方面的因素:一是逆变器采用高压大电流开关器件,开关频率较低;二是为了充分利用逆变器直流母线电压,脉宽调制必须能够过渡到方波工况。提出了一种适用于大功率二电平逆变器的多模式SVPWM算法。该算法能够在整个调制范围内使用,可以保证逆变器在异步调制、分段同步调制及方波工况下具有良好的输出特性,并且可以实现不同调制模式间的平滑过渡。基于DSP控制板和dSPACE的半实物仿真结果验证了该算法的有效性。

地铁车辆大功率逆变器故障诊断研究

地铁车辆大功率逆变器故障直接影响车辆安全可靠运行,甚至带来救援、退出运营的后果。目前的诊断方法只适用于单个故障识别,对多个故障识别时特征数据提取复杂。提出了基于支持向量机(SVM)的逆变器故障诊断方法。通过Clark变换将三相坐标系转换为两相坐标系,计算在两相坐标系中合成的空间矢量模值,利用不同故障类型情况下空间矢量模值的畸变位置不同来提取故障特征向量,再通过支持向量机对故障特征向量的分类来实现对不同故障类型的诊断。SVM方法能有效地诊断出单个功率管故障和两个功率管同时故障的故障类型,在MATLAB中的仿真验证了SVM方法的准确性,对地铁车辆大功率逆变器的维修维护具有重要的参考意义。

基于MSP WM的大功率宽频带低失真逆变器

针对单相大功率宽频带低失真逆变器这一特殊要求 ,介绍了SPWM多重化 (MSPWM)技术。调制频率在 3Hz～ 5kHz的宽频带内 ,可使输出总谐波失真小于 1% ,单元容量可达 4kVA。使用二次多重化方法 ,可使总容量增大时的同时减小谐波失真。给出了仿真和实验结果。

电机功率逆变器三维温度场计算及散热结构设计

功率逆变器作为常用电机驱动电源的核心部件由于其功率密度大、发热量多,对其热安全性的研究显得尤为重要。本文基于有限体积法,对电驱动用功率逆变器进行三维温度场分析,并在此基础上对散热模式和结构进行了分析探讨,所设计结构经仿真分析验证,具有良好的散热性能。在提高设计效率的同时,为功率逆变器散热结构的集成和优化设计提供了借鉴和参考。

双向反激微功率光伏并网逆变器的分析与设计

论文深入分析研究了双向反激逆变器应用于光伏并网发电系统的工作原理,分析了其差动控制和单边控制两种工作模态,指出单边控制为差动控制的特例,相比较于差动控制时存在功率回馈,无功率回馈的单边控制效率更高,所以单边控制的双向反激逆变器更适用做要求同频同相并网、无须功率回馈的微功率光伏并网逆变器。同时论文也分析推导了双向反激逆变器的并网电流控制原理以及高频功率反激变压器设计依据,并用仿真进行了验证,最后设计调试了一台输出200W的实验样机。实验结果表明,基于双向反激拓扑的微功率光伏并网逆变器结构简单,效率高,电流控制有效可行。

交错反激微功率光伏并网逆变器损耗分析

介绍了反激逆变器的工作原理,研究了反激逆变器的损耗分析方法。针对逆变器的主要器件,推导了相应的损耗计算公式。最后通过试验样机验证了理论分析的可行性,对于优化交错反激微功率光伏并网逆变器的设计具有一定的指导意义。

大功率电压型逆变器新型组合式IGBT过流保护方案

介绍了IGBT失效原因和保护方法,提出了一种电压型逆变器逆变桥关断同时将整流桥拉到逆变工作状态的保护方案。10 kw样机的测试验证了设计方案的有效性。

大功率双三电平逆变器的优化SPWM调制策略

采用两个NPC三电平逆变器构成双三电平逆变器,阐述了大功率双三电平逆变器的优化SPWM调制策略。载波信号由四个互差一定相位角的等腰三角波组成,为了避免由于最小时间Tmin问题给控制系统带来的误差,对正弦电压调制波进行了对称化处理。采用空间矢量法计算出了优化SPWM调制时的异步电动机定子电压。实验结果表明了优化SPWM调制策略的有效性。

大功率逆变器简易功率试验方法

介绍了一种大功率三相逆变器功率试验方法。在逆变器B,C相分别接2个电抗器,电抗器另一端都接回至逆变器A相,试验时设定B,C相输出电压相同,通过适当调节电抗器两端电压,即可灵活调节流过逆变器A相的输出电流及功率因数,控制逆变器的运行工况。该方法所需附加设备少,步骤简单,能够实现装置不同功率因数下额定出力测试及功率器件温升测试。试验中除装置和线路的损耗外,没有其他有功消耗,从电网取用的功率较少,对电网冲击很小。

小功率光伏并网逆变器控制的设计

阐述了一种小功率光伏并网逆变器的控制系统,该光伏并网逆变器由DC/DC变换器与DC/AC变换器两部分组成,其中DC/DC变换器采用芯片SG3525来控制,DC/AC变换器采用数字信号处理器TMS320F240来控制,由于DSP实时处理能力极强,采用合适的算法能确保逆变电源的输出功率因数非常接近1,输出电流为正弦波形。

适用于大功率场合的ZVS三电平辅助谐振变换极逆变器

对于大功率的GTO逆变器,提出了一种零电压转换(ZVS)的三电平辅助谐振变换极逆变器(ARCPI)。提出的辅助变换电路由一个谐振电感和两个双向开关组成,此电路没有增加主开关的电压和电流应力,却给主开关提供了ZVS的条件。辅助开关实现零电流转换,它可以采用低成本的晶闸管。文中提出的ARCPI能够在产生较少谐波的情况下,处理更高的电压和更大的功率(1～10MVA),并阐明了提出的ARCPI的工作过程及分析并总结了其特性。用一个10kW,4kHz的样机证明了其工作原理。

风电系统中大功率逆变器拓扑结构分析综述

风电系统对中压大功率逆变器的需求日益增加,大功率逆变器已引起人们极大的兴趣。本文对当前水平的各种大功率逆变器的拓扑:器件串并联型大功率变频器、多电平大功率变频器、并联逆变器、变频器多重化、多电平结合多重化型变频器及其相应的调制策略进行了详尽的分析,得出了一些有益的结论。