薄膜电容取代电解电容在DC—Link电容中的运用分析

不管是在风力发电系统、光伏发电系统还是在新能源汽车系统中，DC-Link电容作为一个关键的器件都要求高可靠及长寿命，是其选型显得尤为重要。本文通过薄膜电容与电解电容的特性对比分析，可以看出在要求工作电压高、承受高纹波电流（1ms）、有过电压要求、有电压反向现象、处理高冲击电流（di／dt）要求的设计中，随着金属化蒸镀技术以及薄膜电容器技术的发展，薄膜电容取代电解电容将成为必然。

基于电气转矩法的VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性评估

文章采用电气转矩法分析了VSC-HVDC系统的直流电压振荡稳定性。首先,基于电压源型换流器的平均值模型,分别研究了基于功率控制的换流器及基于电压控制的换流器的动态响应特征以得到适用于电气转矩法的并网换流器模型。基于提出的评估模型,建立了双端VSC-HVDC系统的Phillips-Heffron模型并推导出系统的阻尼系数和同步系数。经典电气转矩法指出:电力系统稳定性与系统阻尼系数高度相关。因此,基于电气转矩法推导出的稳定条件揭示了系统直流电压振荡失稳机理,量化了直流网络动态及换流器控制动态对直流电压振荡稳定性的影响。当由基于电压控制的换流器及直流网络提供的正阻尼无法抵消由基于功率控制的换流器产生的负阻尼时,系统直流电压振荡稳定性将无法得到保证。此外,合理设置电压控制器的比例增益能够使系统获得足够的稳定裕度。最后,通过仿真验证了电气转矩法在分析VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性问题时的可行性及所得稳定条件的正确性。

风电变流器DC-Link电容器准在线状态监测方法

DC-Link电容是风电变流器中最核心但又最易失效的元件之一,对其进行状态监测可有效提高系统运行的可靠性。该文提出一种风电变流器DC-Link电容器准在线状态监测方法。首先,利用预充电阶段的交流电流重构DC-Link电容器的直流充电电流;采用二阶指数函数对电容器在预充电阶段的电压和电流波形进行精确拟合;取拟合函数的参数作为特征值,将实测的电容器状态参数(C和RESR)作为特征值对应的输出,并通过实验获得的样本数据,构建特征值与其输出的映射关系;最后利用多输出最小二乘支持向量回归算法对数据集合进行学习训练,建立特征值与电容器状态参数的回归模型。该方法无需增加额外传感器和改变变流器控制算法。实验结果验证了本方法的有效性。

基于AC-Link的高增益AC-DC变换器拓扑设计及控制算法

以AC-Link^(TM)能量变换的方式为基础,对变换器的拓扑结构和工作模式进行了改进,使谐振电路得以工作在双极性模式下,并基于新拓扑设计了相应的换流时序和控制算法,增强了变换器对三相输入电压波动的适应性,使其具备了理论上任意倍数的升压能力和高输入功率因数。利用Matlab/Simulink搭建了30 kW仿真模型,仿真结果显示,在三相电网输入、变压器变比1∶1及阻性负载的条件下,输出电压达到3 kV,升压能力达到了6倍。这表明该变换器具有大范围输出电压工作的能力。

DC-link电容器在线状态监测方法综述

直流支撑(DC-link)电容器是电力电子变换器的关键器件之一,它的可靠性会影响整个系统的可靠性。状态监测是估计电容器健康状态的一种有效手段,综合分析了电容器的健康状态参数和性能状态参数,针对近年来电容器的在线状态监测研究进行分类,将其分为了传感器法、注入法、电路模型法和智能监测法;介绍每种方法的原理和手段,对比分析各种方法的优缺点,其次,针对研究成果的监测对象和监测参数进行数据统计分析;最后提出电容器状态监测的后续研究方向。

大功率储能变流器功率模组DC-link电容器的试验研究

从满足最恶劣运行工况下纹波电流和满足动态响应的电容容值这两方面,对三相大功率储能变流器功率模组中的DC-link电容进行了计算设计。在简化模型下,定性分析了功率模组间连接铜排寄生电感对电容纹波电流的放大效应,并采取实验验证的方式在整机装置上进行了测试验证。测试发现,模组采用铜排连接方式的原有设计不合理,电容纹波电流放大明显,不能满足设计要求。针对该问题进行了改良设计,模组间更换采用叠排方式连接,改进后模组内DC-link电容的纹波电流放大现象得到了明显抑制,满足整机设计要求。

基于DC-Link保护的直驱风机低电压穿越特性

研究了基于DC-Link保护回路的直驱风机在电网故障状态下的低电压穿越特性。研究了国家标准GB/T19963-2011对风机低电压穿越能力的要求。结合直驱永磁风力发电机组(PMSG)风机运行原理,构建了PMSG在PSCAD环境下的系统控制模型。结合电网三相对称短路故障,对加装和未加装DC-Link保护回路的PMSG的LVRT特性进行了分析和比较。仿真结果不仅证明了所用系统模型是合理的,控制策略是有效可行的,而且还表明加装DC-Link保护回路的PMSG具备较为优越的低电压穿越特性。

双馈风力发电系统DC-link电压振荡抑制策略

针对网侧变流器双闭环控制中电压外环对DC-link电压振荡抑制响应慢及电流内环对前馈补偿延时的问题,提出了一种直接控制DC-link电容器充电功率的网侧变流器单闭环控制策略。本策略中引入的前馈补偿直接施加在控制电压的节点上,以及一个跟踪-微分器用于外界扰动动态前馈补偿的获取。在Matlab/Simulink平台中通过两种典型情况研究了所提出的网侧变流器控制策略对DC-link电压振荡抑制的有效性。结果表明,所提出的网侧变流器控制策略能有效抑制DC-link电压的冲击幅值及振荡,提出的前馈补偿方案及跟踪-微分器解决了电流内环对前馈补偿的延时以及经典微分器的噪声放大效应。

DC-link纹波电流分析与研究

对DC-link电容寿命及使用稳定性起关键作用的是电容本身的温升,而温升与系统施加在电容两端纹波电流的大小有直接关系。通过理论计算、仿真验证、实测验证等方法,总结归纳DC-link纹波电流的计算方法,为工程人员合理选择DC-link电容、设计散热方式及计算散热能力提供依据。

双馈风电机组dc-link电压的直接电容电流控制策略

传统GSC双闭环控制中存在电压外环对dc-link电压波动抑制响应慢及电流内环对前馈补偿延时的问题。对此提出一个dc-link电容电流直接控制的GSC单闭环控制策略。控制策略中引入的前馈补偿直接施加在GSC控制电压的节点上,消除了电流内环对扰动前馈补偿的延时。同时,对外界扰动动态的前馈补偿采用了一个"跟踪-微分器"技术。在Matlab/Simulink仿真平台中构建了GSC控制策略的研究模型,研究了两种典型情况下GSC控制策略对dc-link电压波动抑制的效果。结果表明所提出的GSC控制策略能有效抑制dc-link电压的波动幅值及振荡。

应用于DC-Link电容器的金属化膜自愈特性分析

金属化DC-Link电容器较传统电解电容器具有很多优势,如何减少金属化膜电容器在自愈过程中的电容量衰减是一个重要研究课题。文章分析了金属化电容器自愈特性,研究了自愈特性与压强关系,通过自愈特性试验,结果表明压强的增大可减少自愈能量、优化自愈性能、减少自愈面积,对提升DC-Link电容器的性能具有指导意义。

DCS800传动单元中的DCS Link通讯在轧机传动电机主从控制中的应用

通过对DCS Link通讯的讲解和分析,给出了轧机传动电机间主从控制的一种较好的方式,从而进一步提高轧机的传动控制精度。

矿用两象限变频器DC-link电容选型方法及应用

基于矿用两象限变频器的特殊性,从逆变侧电流流通角度出发,在分析计算变频器DC-link电容直流母线的纹波电流及直流纹波电压的基础上,提出了一种简便的DC-link电容选型方法。Simulink软件仿真证明了该选型方法的正确性。最后利用该方法举例说明作为变频器的DC-link电容,薄膜电容比电解电容更具有优势。

Control Method of the DFIG Connected to a DC Link through a Diode Bridge

This paper presents a control method for the Doubly-fed Induction Generator connected to a dc link through a diode bridge on the stator. In this system, the rotor is fed, at the slip frequency, by a PWM electronic converter and the stator is directly connected to the dc link using a simple diode bridge. The cost of power electronics is reduced in this system when compared with the classic DFIG machine because the system uses less one PWM inverter and additionally it uses a diode bridge. The application in mind is for microgrids. Microgrids need several elements that should work together. The usual way to connect these elements is to use power electronic devices in a common dc link. This paper presents a new form for the DFIG for this application and presents a control system for the inner control loop. Simulation and experimental results show that the system can work acceptably using a stator frequency near the rated frequency of the machine.

基于物理信息神经网络的牵引变流器直流支撑电容参数辨识方法

为了解决车载牵引变流系统直流支撑电容器故障预测问题,该文提出一种基于物理信息神经网络的直流支撑电容器参数辨识方法。该方法只需要利用直流环节预充电过程的直流支撑电容器两端电压及采样频率,无需拟合曲线,无需严格对齐时间轴就可以获得较为准确的电容参数辨识结果。与此同时,为了克服在采集数据时因条件所限造成的数据量稀疏与分布不均问题,该文利用循环一致性生成对抗网络算法增强数据,使该方法可以适用于同一拓扑下宽范围电容区间的电容容值预测,降低了模型训练要求。实验结果表明:在正常条件下,该方法的辨识相对误差约在1%以下,并且降低采样频率能够缓解信噪比对该方法的影响。该方法为解决直流支撑电容参数辨识问题提供了新思路。

故障相桥臂转移接地消弧装置直流侧电压控制方法

为解决传统三相直挂式柔性消弧装置非故障相桥臂承担线电压的问题,提出一种故障相桥臂转移接地的消弧方法。该方法通过开关控制故障相桥臂转移接地,母线电压由故障相桥臂与非故障相桥臂共同承担,三相桥臂共同输出电流,以实现消弧。针对级联H桥直流侧需独立供电的问题,提出分布式电压平衡换流调制方法。该调制方法根据H桥输出状态和电流方向对直流侧电容充放电的影响,有选择地改变H桥的输出状态,进而实现直流侧电压的稳定。使用该调制方法的消弧装置无须在直流侧配备独立供电电源,在消弧过程中能保持H桥直流侧电压稳定。最后,采用Matlab/Simulink仿真软件对所提方法进行验证,仿真结果证明了所提方法的有效性。

一种低输入电流总谐波畸变率的三相Buck整流器不对称调制策略

传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相Buck整流器没有考虑直流链电流纹波对输入电流的影响,且在扇区切换点处输入电流存在严重畸变,导致输入电流总谐波畸变率(THD)升高。该文分析直流链电流纹波对三相Buck整流器输入电流的影响,分析输入电流扇区切换点畸变产生的原因,提出一种新型不对称SVPWM策略,显著降低了三相Buck整流器的输入电流THD。最后,通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性以及所提调制策略的有效性。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。