AC-DC矩阵变换器空间矢量优化调制模式研究

为减小输出电感电流纹波和窄脉冲,对AC-DC矩阵变换器空间矢量调制模式的优化进行深入研究。根据AC-DC矩阵变换器原理及工作模式得到输出电感电流纹波表达式及特性,分析7种调制模式零矢量与电流纹波最大幅值的关系,提出减小电流纹波的零矢量优化方法;考虑换流过程,分析不同调制模式窄脉冲条件和几率;为减小电感电流纹波和窄脉冲,提出一种分段优化调制模式,以实现输出电压全范围调节,改善输入输出波形质量。仿真和实验验证了本文的结论,表明了提出的优化调制策略的正确性。

软开关DC/AC变换器原理分析及谐振环节参数设计

导出了ＤＣ／ＡＣ变换器谐振直流环节电压波形可靠回零所依赖的最小初始条件和谐振开关所需的最小导通时间ｔ１ｍｉｎ。证明了电机负载电感Ｌ２及电阻Ｒ２对系统谐振特性影响较小，可用一恒流源代替的结论。讨论了谐振频率及谐振参数的选取方法，给出了谐振频率ω，谐振参数Ｌ、Ｃ，谐振电感初始预充电电流ＩＬ０及谐振峰值电压ＶＣｍａｘ之间的关系曲线。

一种双电感结构的LLC谐振型PFCAC-DC变换器

传统的AC-DC电源多采用二极管整流,由于大滤波电容和不控器件的存在,造成电路本身功率因数较低,且会对电网侧产生严重的谐波污染。一般方法多采用再级联一级功率因数校正(PFC)电路,来解决谐波污染和功率因数较低的问题,但由此增加了电路级数,增加了电路结构和控制的复杂度,降低了电路的效率。研究了一种基于双电感结构的具有PFC功能的LLC谐振型AC-DC变换电路,单级电路可以实现高功率因数能量变换,提高了电路传输效率。该电路不仅实现了传统LLC谐振变换,保证开关管以软开关方式工作,而且采用双电感结构的PFC电路,运用并联交错技术,较好地克服了电流断续型PFC电路输入电流谐波畸变较大的问题。对该电路拓扑进行了理论分析和仿真研究,实验验证了该电路拓扑的可行性。

非谐振软开关PWMDC/AC变换器的研究

为使谐振软开关逆变器控制电路简化,提出了电感换流非谐振软开关PWMDC/AC逆变器.分析了其工作特点,并给出了其主要参数设计方法,实验证明了该电路能较好地实现软开关.

一种断续导电模式的单相AC-DC变换器

基于一种已有三相AC-DC变换器拓扑,提出一种升降压型单相AC-DC变换器拓扑,其特点是:功率电感置于桥臂内部,3只功率开关采用同一PWM驱动信号,且工作在断续导电模式(DCM),可以获得单位输入功率因数。对该单相AC-DC变换器的工作原理进行理论分析,包括最大占空比限制和关键器件参数选择依据,采用Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:该单相AC-DC变换器电路控制简单,易于实现。

隔离式SEPIC三电平AC-AC变换器的研究

电力电子装置已在电力系统中得到了越来越广泛的应用,代表之一就是交流调压稳压装置。但是目前的交流调压稳压器多数采用AC-DC-AC的变换方式,这种调压稳压器不仅体积大、噪音大,而且开关管的电压应力大、输出电压波形质量低。提出了一种新型的隔离式交-交变换器,它是在Sepic变换器(单端初级电感转换器)的基础上引入了推挽式变压器实现电气隔离。分析了工作原理,给出了控制策略,并通过仿真论证了变换器开关管电压应力小、输出电压波形质量高等特点。

三相PWM整流器交流侧电感的设计

分析了电网不平衡条件下三相PWM整流器主电路并进行建模。在此基础上分析了交流侧电感的设计,探讨了在电网平衡与不平衡两种状态交替变更的条件下交流侧电感的设计方法。如果三相PWM整流器采用不平衡控制策略,那么电感的设计应充分考虑在电网平衡条件下PWM整流器的性能和控制效果。通过仿真验证这种方法的可行性和实用性。

一种三级式电机转子初始位置估计技术

随着多电飞机、全电飞机的高速发展,三级式航空无刷同步电机因兼顾高功率密度及功率因数可调等优势得到广泛应用。由于三级式电机中主发电机的凸极特性,转子磁场位置的变化会影响定子铁芯的饱和程度,从而造成定子电感值的变化。该文分析了三级电机饱和状态下电感值的变化规律,并在此基础上利用主发电机的凸极特性,采用脉冲式电压注入法进行转子位置的检测。在实际应用中,三级式电机在起动时采用单相交流励磁方式产生励磁电流,导致主发电机励磁电流产生较大脉动,该脉动信号的干扰使传统的定位方法难以准确估计出转子初始位置。该文通过对励磁机输出特性的分析,建立集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出采用傅里叶算法对响应电流数据进行分析,以获取转子初始位置的方法。实验结果表明,该文方法能够有效消除励磁机脉动干扰,实现转子位置的精确定位,同时该文算法计算量较低,易于在嵌入式系统中实现。

平均脉冲磁导率和交流电感器设计的可视化

由于电感器的磁芯具有多值非线性以及方程难以求得有价值的数值解等原因,电感器的研发仍处于可行设计阶段。该文结合硅钢片有/无气隙状态下的极限磁滞回线,推导出平均脉冲磁导率,并用4维可视化求出能使铁心平均脉冲有效磁导率最大的气隙厚度与磁路长度的比值;从麦克斯韦(Maxwell)方程出发,以铁心截面、窗口面积和线圈匝数为自变量,分别演绎出以电感量、体积、损耗和温升等为因变量的表达式fi(Am,Aw,N),并采用若干个因变量交集的4维可视化算法,实现了多目标诸约束条件的优化设计,提供了可供比较的设计方法分析。

高频电感线圈损耗的分析和计算

电感是开关电源中最重要的元件之一,电感损耗的大小直接影响到开关电源的效率和性能。为了设计出高性能的开关电源,有必要对电感中的线圈损耗进行分析和计算。回顾了一维和二维的电感损耗计算方法,在此基础上提出了一种更准确的电感损耗特性简化模型,由高频电流产生的线圈损耗可以等效为该模型的交流电阻损耗。分别对两种电感的线圈损耗提出了有效的计算分析方法,通过测量和计算对其进行了验证。

电容器和电感器交流参数测量方法的对比研究

为了测量电容器和电感器的性能,常用的交流参数测量方法有传统模拟式(即电桥法和谐振法)和数字智能化测量方法两大类型。通过对比分析传统模拟式和数字智能化测量方法的基本原理和优缺点得出电感(电容)-电压的转换方法优点多,应用广,并指出电容器和电感器交流参数测量方法的发展趋势。

一种基于对称SCC结构的电流源型高频谐振功率变换器

在高频交流配电系统中,高效优质的电源侧功率变换具有重要意义。电感–电容–电感(inductor-capacitor-inductor,LCL)谐振逆变器是一个与负载无关的高频恒流源,能为高频配电系统实现优质高效的电源侧功率变换。但是变换器元件参数的差异以及输入的扰动使得其很难总是保持稳定的恒流状态。基于此,该文提出一种新型的基于对称可控开关电容(switched-controlled capacitor,SCC)结构的LCL谐振变换器,实现可控的恒流源输出。该文首先详细的阐述了SCC结构的分段工作周期和谐振等效电容的计算,求解得到开关占空比与等效电容的关系曲线。然后,通过等效电容与归一化角频率的关系进一步得到占空比D控制的电流增益H的计算公式及特性曲线,从而通过对占空比的控制实现对扰动的精确补偿,实现精确的恒流输出。最后,设计了一台小功率的SCC结构LCL谐振变换器样机。仿真和实验结果表明,该SCC-LCL谐振变换器能提供可控的恒流源,并同时保持较高的转换效率。

电感电压部分补偿交流功率法测量磁心损耗研究

磁性元件作为功率变换器的重要组成部分,其磁心损耗的精确测量对磁性元件的优化具有重要意义。为了提高传统双绕组交流功率法测量高频激磁磁心损耗的测量精度,本文详细分析电感电压补偿交流功率法的测量原理及其误差来源,基于电感电压补偿交流功率法在非完全补偿的情况下测量高阻抗角磁性元件磁心损耗时误差仍很大的问题,本文提出了电感电压部分补偿交流功率法精确测量任意波形激励下的磁性元件磁心损耗。最后建立测量平台,在非完全补偿条件下,该方法测量50 kHz正弦波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为13.54%,50 kHz矩形波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为9.8%,实验验证该方法可精确测量正弦波激磁和方波激磁的高阻抗角金属磁粉芯的磁心损耗。

交流传动异步牵引电机能量反馈型温升试验台仿真研究

从理论到工作原理 ,对 2 0 0km/h动车组交流传动 30 0kW异步牵引电机能量反馈型温升试验台进行了研究与探讨 ,并利用美国Analogy公司的Saber软件建立了一套试验平台仿真系统 ,仿真结果充分证明了系统的可行性与优越性 .

兆瓦级双馈风力发电机转子励磁变频器输入电抗器参数选择的研究

针对兆瓦级双馈风力发电机转子励磁变频器的特点 ,本文首先将双PWM交 -直 -交变频器的主电路拓扑进行了等效 ,然后对等效后变频器的模型进行傅立叶分析 ,得出了系统的连续的高频数学模型。在此基础上 ,推导出了在一定的电流输入纹波系数的要求下 ,变频器输入电抗器参数的选择范围。

交流电感器的一种可视化设计方法

针对交流电感器设计难以优化的问题,通过对交流电感器各约束条件如电感量、损耗、体积、温升等与电感器结构参数之间的关系进行分析,提出了一种基于四维可视化技术的交流电感器优化设计方法。通过分别优化电感器设计要求的各约束条件,取得最优区域的电感器结构参数求解域,然后在电磁场有限元分析软件中建立该结构参数的仿真模型,对电感量、最大磁通密度和温升等进行了评估;最后根据优化参数绕制了一个交流电感器进行实验。仿真与实验结论表明通过该优化算法,只需通过1次循环计算即可得到满足各约束条件的电感器,可避免磁芯电感器设计的盲目性。

一种三相软开关逆变器的特性分析与仿真研究

阐述了一种基于交流谐振环节的三相PWM逆变器零电压转换(ZVT)拓扑电路的工作特性及其控制方法,在该ZVT软开关拓扑电路的基础上,深入研究了逆变器的换向过程,重点讨论了辅助谐振电路的工作特性及谐振电感换流过程,并针对辅助谐振电感反向恢复问题,提出了采用基于谐振电感电流反馈的谐振周期控制算法,仿真结果验证了理论研究的正确性,实现了所有功率开关器件的软开关动作而无反向恢复现象。

解决交流调压中产生直流磁化的对策

分析交流调压器在阻感负载时产生直流磁化的原因，同时给出克服直流磁化的对策，即采用脉冲列触发，并对脉冲列触发电路的几个主要环节进行说明。

一种三相软开关逆变器的特性分析与仿真研究

阐述了一种基于交流谐振环节的三相PWM逆变器零电压转换(ZVT)拓扑电路的工作特性及其控制方法。在该ZVT软开关拓扑电路的基础上,深入研究了逆变器的换向过程,重点讨论了辅助谐振电路的工作特性及谐振电感换流过程,并针对辅助谐振电感反向恢复问题,提出了采用基于谐振电感电流反馈的谐振周期控制算法。仿真结果验证了理论研究的正确性,实现了所有功率开关器件的软开关动作而无反向恢复现象。

KFW—9型客车交流感应子发电机的研制

介绍了国际联运客车用KFW—9型客车交流感应子发电机的工作原理、技术参数、结构及其研制和试运行情况。