应用于车载充电机的三相四线制差共模集成电感——一种带“准十字”差模磁支路的差共模集成电感

随着环保、节能意识不断深入人心,对新能源电动汽车及其车载充电机的要求越来越高。磁性元件作为车载充电机中一类重要的元器件,也相应获得越来越广泛的关注与研究。针对车载充电机抗电磁干扰滤波电路中三相四线制差共模电感的集成进行理论分析和研究。基于电源应用背景、差共模电感集成原理及业界和学术界已有集成方案的对比分析,提出1种采用“准十字”差模磁支路的三相四线制差共模集成电感,通过对集成电感单体的磁场特性分析、偏磁情况下的电气性能研究及上机测试,验证了所提集成方案的有效性,可显著减小三相不平衡电流情况下差模磁支路的偏磁问题并有效帮助电源改善抗电磁干扰性能。

基于单周控制的三电平三相四线制有源电力滤波器

针对电力工业三相四线制系统的零线电流、谐波、无功功率和三相不平衡问题,以及高电压、大容量有源电力滤波器APF(Active Power Filter)控制方案复杂的问题,提出一种单周控制的三电平三相四线制APF,其产生的补偿电流与负载的有害电流分量大小相等、方向相反,从而使得经该APF补偿后,电源电流只含有负载电流的基波有功分量。主电路采用三相三桥臂结构的三电平二极管箝位变换器,既无需升、降压变压器,也无需动态均压电路;控制策略采用单周控制,其兼有调制和控制的双重性,控制器结构简单,具有控制精度高、补偿效果好,滤波器工作于恒定开关频率的特点,适合推广到工业应用。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,从而提高输电线功率因数和传输效率。

三相四线制三电平变换器新型三维矢量调制策略

中点不平衡问题是三相四线制三电平三桥臂变换器控制的难点问题,详细分析该拓扑变换器直流中点偏移的内在影响因素,提出中点平衡因子的概念,并导出中点平衡因子的计算公式。基于中点平衡因子,在a-b-c正交坐标系下提出一种新型三维调制策略,其可将多种复杂情况统一成3种基本类型,大大简化了因解决中点平衡问题带来的三维调制策略复杂性大幅增加的难题,为调制策略的数字化实现提供了便利。仿真分析和实验结果证实了新型三维调制策略的正确性及其对中点控制的有效性。

新型三维空间矢量脉宽调制在三相四线系统中的应用

提出了一种应用于三相四线系统的三维空间矢量脉宽调制 (3DSVPWM)方法。介绍了三维空间中电压矢量的分布以及空间矢量脉宽调制的实现方法。与以往基于二维算法的空间矢量脉宽调制不同 ,在三维空间矢量调制中 ,有 8个不同的空间电压矢量对应于 8组开关模式 ;零矢量的作用也不再局限于减小开关损耗、优化开关序列 ,还可以用来补偿中线电流。这种新型的空间矢量脉宽调制方法被用在三相四线系统中的并联电能质量补偿设备中 ,用来控制一个三桥臂逆变器 ,实现对电流谐波和中线电流的补偿。文中给出了仿真实验的结果 ,并与传统滞环控制方法的实验结果进行了比较 ,验证了该方法的正确性 。

三相四线制三电平三桥臂有源滤波器中点平衡控制策略

中点平衡问题是三相四线制三电平三桥臂有源电力滤波器(active power filter,APF)的一个固有问题,目前在矢量调制中尚无完善的控制理论完全解决此问题。该文通过对各种电流电压状态下每个三维空间矢量对直流中点电位的影响进行分析,提出了"中点控制度"(neutral-point control grades,NPCG)的概念,并给出了NPCG的计算公式;基于NPCG,在α-β-0坐标系下提出一种基于坐标平移原理的新型"三维矢量优化选择调制策略"(optimized3D space vector modulation,O3DSVM),该调制策略能优化选择NPCG值较高的矢量以合成目标矢量,从而达到最大程度控制直流中点电位偏移的目的。仿真分析验证了中点控制度理论及O3DSVM调制策略的正确性和可行性,采用该策略的APF不但中点电位得到了有效控制,且补偿效果良好。

三相四线制系统下电流谐波和无功功率的检测与补偿

本文提出了一种三相四线制系统下电流谐波和无功功率的补偿方法,给出了αβο坐标系下广义瞬时 电流的定义,分析了瞬时无功功率在三相四线制系统下的物理意义,并给出了该系统下谐波电流和无功功率补 偿电路,基于此电路的仿真结果表明该补偿方法能有效消除电流谐波及无功功率。

双开关三相四线PFC电路的研究

提出了一种双开关三相四线功率因数校正拓扑电路,该电路能够提高电力电子装置的功率因数,减少装置对电网的谐波污染,满足或者接近相关的谐波标准;降低三相PFC的复杂性,降低制造成本,达到实用化的要求。本文叙述了该电路拓扑的工作原理和控制方法,最后给出了实验结果,验证该电路的正确性。

三相四线制二极管整流桥的动态平均值模型

根据三相四线制发电机整流桥系统的等效电路,应用状态空间平均法推导了四线制二极管整流桥在连续导通模式下的动态平均值模型,给出了换相角的解析表达式。分别应用整流桥的开关模型在Matlab/Simulink软件环境中对平均值模型进行了仿真验证,并应用发电机三相四线制二极管整流桥负载系统对平均值模型进行了实验验证。仿真与实验结果表明,文中的平均值模型能够描述整流桥的主要稳态和瞬态特征,相应直流电压的误差较小,从而验证了模型的有效性。文中给出的平均值模型可以用于此类发电机(变压器)整流桥系统的建模、阻抗特性分析及小扰动下稳定性分析。

不平衡负载下车载三相四线双向充电器中线桥臂控制与软启动设计

针对汽车向用户供电(V2H)时,由于负载不平衡引起的母线电压振荡、电流不平衡等问题,设计适用于工作在V2H模式下的车载三相四线双向充电器。采用分裂电容并结合中线桥臂作为负载不平衡时中线电流的回路,以抑制因负载不平衡引起的分裂电容两端电压振荡问题。首先分析不平衡负载下分裂电容两端电压振荡的根本原因,给出不同的不平衡负载下分裂电容容值的选择依据,并通过仿真验证了理论分析的正确性。在此基础上,结合中线桥臂与拓扑电路的等效模型,提出与其他三相完全解耦的中线控制方法,保证了不平衡负载下分裂电容端电压及三相输出电压的稳定。同时给出在V2H模式下系统启动过程中的隐患,提出通过调节PWM死区时间的方法实现了系统软启动,进一步提高系统的可靠性。最终采用双有源桥与三相四线逆变器级联完成了10kW的V2H样机,不平衡负载由切换纯电阻负载模拟完成,实验数据与仿真值匹配,验证了所提方案的有效性。

带三相四线制二极管整流桥负载的同步发电机的等效电路模型

带三相四线制二极管整流桥负载的发电机始终处于非对称运行状态。为了进行系统性能的解析分析,将发电机的d、q轴变量分解为低频和高频分量分别处理,忽略了转子回路对高频电流的电阻及阻尼绕组对低频分量的作用,假定交、直轴超瞬态电抗相等,建立了同步发电机的等效电路模型,并给出了稳态时等效发电机的Park方程、相量图及稳态量的计算方法。分别通过发电机整流桥硬件系统的试验及在EMTDC软件环境下详细模型的仿真对等效电路模型进行了验证,结果证明了其正确性。所给出的等效电路模型可应用于此类系统的性能分析与小扰动稳定性研究。

三相四线并联型有源电力滤波器的MATLAB/SIMULINK仿真

有源电力滤波器的数学模型是分析和研究有源电力滤波器的基础,同时数学模型还为计算机仿真提供了理论依据。本文以带电容中点的三相PWM变换器为研究对象,对并联型电力有源滤波器建立了数学模型,在此基础上,对整个系统控制策略进行了详细地研究,提出了在d-q-0坐标下的直接电流控制方法,并通过仿真证明了该数学模型的正确性和控制策略的有效性。

有功功率测量误差分析

用对称分量分析了三序功率与三相功率间的关系,得出三相功率是同一相序的电压与电流的对称分量函数;三相电路平衡时,用两瓦法能正确测量三相三线电路功率,当三相四线电路不平衡时,用两瓦法测量功率存在误差。

基于单周控制的串联混合型APF的研究

针对整流负荷中占很高比例的电压型谐波源,采用串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)能够进行有效的补偿。本文建立了SHAPF的单相等效电路图和单周控制的开关电路模型,分析了SHAPF的补偿特性和单周控制理论的原理。在此基础上,本文对SHAPF的拓扑结构进行了分析、建模、中点电位控制和仿真研究。仿真结果表明:该有源电力滤波器能有效地实时补偿非线性负载产生的谐波和零线电流,并能够有效地抑制中点电位。

分相式有源电力滤波器设计与仿真实验研究

谐波污染是电力电子技术引入电力系统后带来的最严重问题之一。为了提升学生使用现代工具以及解决实际工程问题的能力,针对三相四线制电力系统中非线性负载带来的谐波问题,设计了以PLECS软件仿真和Typhoon-HIL硬件实时仿真相结合的滤波器设计及仿真实验。为了改善传统有源滤波器特性,提出一种能够快速有效提取谐波分量的算法,同时,考虑配电系统结构的特殊性,建立了分相式方案,通过多种方式仿真比较,测试结果证明了所提出的实验方案的有效性。软件仿真和硬件实时仿真相结合的实验更具有创新性和实践性,调动了学生的学习兴趣,提高了动手能力。

配电侧静止无功补偿装置在平衡三相系统方面的研究

介绍了三相四线制系统中配电侧静止无功补偿装置（STATCOM）．详细分析了其结构以及其所采用的瞬时无功功率理论，给出了系统的基本补偿原理，主电路及控制电路结构，搭建了实验模型，并在该模型的基础上进行了仿真．结果表明，该装置在平衡三相系统电流与消除中线电流方面具有良好的特性．

一种新型静止无功发生器单周控制仿真研究

静止无功发生器是柔性交流输电系统中重要的电力电子装置,针对控制方案复杂的问题,提出一种单周控制的三相四线制静止无功发生器,它可以有效的解决电力工业三相四线制系统的零线电流、无功功率补偿和三相不平衡问题。具有控制器结构简单、控制精度高、补偿效果好的特点。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,从而提高输电线功率因数和传输效率。

制冷空调产品电量测量异常分析

3P4W功率测量方式是制冷空调产品性能试验装置中最广泛采用的电量测量方法,初次接线时或由于测量仪表定期标定等原因而重新拆装后经常会出现测量结果异常的现象,对于一些大型多互感器切换的复杂系统,要想很快找到错误的原因比较困难。本文通过向量图分析,列举各类异常的可能情况,并提出一种直接查表确定问题原因的分析方法。

直流电压自平衡T字型三电平并网逆变器脉冲产生方法

针对三电平逆变器直流电压失衡问题,首先分析了T字型拓扑三相四线制三电平电路的输出电压与触发脉冲间的关系,并给出基于DSP+FPGA主从结构控制器的脉冲实现方法;分析了逆变器换流过程中能量的流向及直流电压失衡的根本原因,并对其脉冲产生方法进行改进;最后将分析结果在三相四线APF平台上进行了验证。