电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法

精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。

基于补偿拓扑切换的MCR-WPT最大效率追踪方法

针对串联串联(S-S)和串联并联(S-P)补偿拓扑结构在大(小)负载场合传输效率低的问题,提出了基于补偿拓扑结构切换的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统最大效率追踪方法.通过建立S-S、S-P等效电路模型提取谐振补偿网络参数,将系统最大传输效率切换点的寻优过程划分成轻载与重载两种工作模式,并使用有源阻抗匹配的方式对系统最大效率点进行自适应追踪.仿真测试结果表明:所提方法在轻载模式下能够维持原有系统最大传输效率,约为84.5%;在重载模式下效率由84.5%提升至91.6%,验证了该方法的有效性.

基于模态分析的多逆变器系统串并联谐振特性分析

基于模态分析的多逆变器系统谐振分析方法能够获得系统准确的谐振定位,但在谐振类型辨识方面存在不足。该文提出一种基于模态分析方法和参与因子计算的多逆变器系统谐振辨识方法。考虑线路阻抗,建立计及电容电流有源阻尼的逆变器诺顿等效模型。当逆变器组合变化时,对比串、并联谐振模态分析结果的差异。通过对系统谐振类型的划分,获取不同类型谐振的特征信息。针对不同类型谐振选择特定的模态分析方法,借助参与因子表现实现谐振类型辨识。最后,搭建仿真电路模型和实验平台,通过仿真和实验验证所得结论的正确性。

基于改进下垂控制的多模块谐振变换器均衡控制策略研究

当前,光伏、海上风电等新能源场站的直流汇流应用得到越来越多的关注,在新能源发电低压输入中高压汇流输出的场合,为了提升直流输电电压并进一步减小器件应力,多采用输入并联输出串联(IPOS)结构。虽然这种模块化串并联结构有着许多优势,但由于模块间器件参数误差,导致各模块存在电压电流不均衡的问题,影响整个功率变换系统的稳定运行。为此提出了面向直流汇流应用的IPOS多模块谐振变换器的改进下垂控制均衡方法,各模块间无需加入通信就实现各模块的输出电压和功率的完全均衡,改进了传统下垂控制电压与参考值不符的问题,并进一步提升了系统的动态响应性能。基于该控制方式,搭建了三路模块化IPOS谐振变换器原理样机,通过实验验证了所提改进下垂控制方法对IPOS系统的均衡效果。

串并联谐振DC-AC变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节变换器存在的谐振峰值电压过高，谐振峰值电流过大的缺点，提出了串并联谐振直流环节变换器拓朴概念。新型软开关变换器的主要优点为：谐振峰值电压可以控制在输入直流电源电压Ｕｓ，谐振频率高，谐振电路开关元件少，控制简单，且各种ＰＷＭ 调制策略均可适用。文中分析了该变换器的工作原理，建立了系统的数学模型，进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究。

基于输入串联输出并联的双向全桥串联谐振DC-DC变换器系统控制策略研究

对基于输入串联输出并联(ISOP)的双向全桥串联谐振DC-DC变换器(DBSRC)系统的控制策略进行研究。采用周期平均法构建DBSRC及其ISOP级联系统的小信号模型及对应传递函数,其中各DBSRC子模块输入电压均受其他模块移相角影响。为了实现子模块输入电压的均衡,提出一种差分输入电压均压(DIVS)控制策略,该策略实现了系统控制框图中输出电压环和输入均压环的解耦控制。相比传统输入均压控制策略,该策略所需的通信数据量较少,具有较高的动态响应性能。最后,通过仿真和12kW样机的实验结果验证了DBSRC小信号模型的准确性及DIVS控制策略的有效性和优越性。

紧凑型-100kV/10kW直流高压开关电源研制

此处对紧凑型-100 kV/10 kW高压大功率开关电源的设计及实现进行介绍。电源基于全桥串并联谐振和倍压整流实现升压,通过频率调制实现稳压控制;电源的高频高压变压器采用干式结构,运用磁集成技术实现了变压器与谐振电感一体化;基于小型化定制的高压硅堆及高压电容器,采用SF6气体绝缘实现倍压整流器部分的小型化;根据负载特性设计了紧凑的抗打火电路以保证电源能可靠运行。

C-filter LCC断续工作模式逆变桥损耗分析

工作于谐振电流断续模式(DCM)的容性滤波LCC谐振变换器易实现软开关,能可靠高效地工作。同时,它具有优良的调压特性,拓扑上无需输出滤波电感,适用于高压大功率场合。然而,目前缺少开关管损耗的分析和计算方法,导致工程上难以实现可靠的系统热设计。针对工作于DCM下的容性滤波LCC谐振变换器,进行了逆变桥部分的开关管损耗分析。利用谐振电流的封闭表达式及开关管的特性数据,得到了开关管损耗的理论计算方法。最后,以一个输出指标为直流3.6 kV/0.3 A的谐振变换器为例,给出了逆变桥IGBT的理论计算和实验测量损耗结果,验证了理论计算的有正确性。

16kW固态-前向波发射机高压电源

文中介绍了固态-前向波发射机系统的构成,根据前向波管的工作特性确定了电源采用的拓扑电路,简要介绍了16 k W高压电源的组成、电源的开关机和电流闭环控制方法,对变压器及高压储能电容的设计方法进行了重点论述,最后给出了电源的实验电流波形和效率统计表,实验结果显示电源的效率很高达到88%,各项指标都较好地满足了设计要求。

全桥LC-LC串并联谐振逆变器小信号建模及闭环设计

主要研究恒频移相控制全桥LC-LC串并联谐振逆变器的动态性能,采用相量建模法PDM(phasor-domain modeling)对其小信号模型进行分析,通过将时域量变换到相量域,可以得到谐振逆变器的相量域大信号模型,再加入小信号扰动后即可得到相量域的小信号模型。在此基础上,对采用相量建模法建立的大信号及小信号模型,进行了环路补偿设计。最后,搭建了一台输出功率为200 W的实验样机,实验结果验证了理论分析设计的正确性。

串并联谐振法在110kV长距离电缆耐压试验中的应用

为提高交联聚乙烯电缆在电力系统中的适应性,需要在完成交联聚乙烯电缆安装后进行现场交流耐压试验,对电缆综合性能进行检测。从变频串联谐振试验方式的工作原理出发,进行串并联谐振的应用计算及分析,最后说明试验注意事项,旨在为相关人员提供参考。

某光伏场站谐波过电压故障分析与解决方案

某光伏场站连续两日突发2次SVG快速过电压跳闸事故,严重影响光伏场站的并网运行稳定性。为了确保场站内电气设备的安全稳定运行,对现场开展谐波过电压研究及电能质量测试分析,研究事件产生原因及处置措施。通过仿真计算、实测数据验证,为新能源电站串并联谐振导致的谐波过电压以及谐波电流放大治理提供科学的数据支撑。

基于临界模态的DCM-LCC谐振变换器的归一化分析与设计

为了研究电感电流断续模态(DCM)下LCC串并联谐振变换器的增益特性,通过谐振回路增益和串并联谐振电容比两个参数,建立了不同工作模态下LCC谐振回路的归一化模型。通过引入能量守恒原理及临界电流模态(CRM),推导了一种基于临界模态的归一化谐振元件参数设计模型。该模型准确简单,简化了谐振参数的设计。根据推导结果得到不同工作模态下的LCC谐振回路的频率-增益特性曲线,便于对谐振回路的输出特性进行预判。最后以一台额定输出6 kW/6 kV的高压电源样机为例,详细给出了参数设计过程并进行实验验证,实验结果验证了所建立的谐振元件的归一化设计模型的准确性。谐振回路的增益特性曲线的计算、仿真及实验结果对应良好,证明了所述的谐振回路的频率-增益特性曲线的有效性。

基于低压器件的高效高功率密度串联谐振DC-DC变换器

工作于MHz的串联谐振变换器SRC(series resonant converter)由于简单的结构与全负载范围的原边开关管软开关,可以实现较高的效率与功率密度,适合隔离型DC-DC变换器高频、模块化的发展趋势,因此越来越受工业界与学术界的关注。业界基于高压Si MOSFET的DC-DC模块大多工作在数百kHz,其效率与功率密度不满足服务器供电模块主板上集成的要求。针对高频下原边开关器件的损耗进行分析,提出了利用低压Si器件来降低原边开关管的导通损耗,并在此基础上针对数据中心直流供电架构的板上集成DC-DC供电模块提出了一种多相的输入串联输出并联ISOP(input-series output-parallel)的交错并联串联谐振变换器,设计了一台实验样机,实现了98.3%的峰值效率。变换器采用了矩阵式平面变压器,实验样机拥有810 W/in^(3)的功率密度。

ZPW-2000A型移频闭塞系统室外调谐单元原理设计与应用

针对ZPW-2000A型无绝缘移频闭塞系统室外原理设计进一步探索和研究,有助于在工程实践中能更好的应用和改进,为铁路信号技术的发展储备关联技术,并为信号数据采集探索方向。室外调谐单元区别于机械绝缘节,在相邻轨道之间的信号隔离采用电气隔离方式,它与机械绝缘节的运用原理完全不同,基于基础的电路原理进行详细的电路原理描述,充分分析电气绝缘是如何运用谐振电路来实现信号隔离和保真传输,将原理和实际的运行环境进行统一,详细分析,逐步推算,从基本的电路原理到深入的应用,将电气绝缘的原理成分展示。

具有高增益模块的三电平LCC谐振DC-DC变换器

首先介绍了串联谐振变换器、并联谐振变换器、串并联谐振变换器和多器件谐振变换器4种谐振变换器,并简要分析了各自的优缺点,同时通过大量的文献概述了当前该领域的研究现状。在此基础上,针对高增益模块的中压应用,提出了一种结构可重构控制的三电平串并联谐振变换器。与传统谐振变换器相比,该变换器具有2种工作配置,既能满足较宽的输出范围,又能将开关频率范围缩小到接近谐振频率的范围。由于TL结构使一次侧关的电压应力降低了一半,从而有利于降低变换器的成本,在较宽的输出范围内,可以提高其效率。分析了该变换器的工作原理、特点和性能,通过仿真结果验证了该变换器的有效性。

多变换器模块ISOP系统及其均压均流控制

为降低开关管的电压应力,提出基于Boost+LLC谐振变换器的多变换器模块输入串联输出并联(ISOP)系统,其中Boost变换器用来调节输出电压,LLC谐振变换器用来实现输入输出电气隔离和电压匹配。详细分析了ISOP系统均压均流特性,给出了系统控制策略及关键电路参数设计方法,在无需增加额外措施的条件下,自动实现了ISOP系统的输入均压和输出均流,且其均压效果受模块参数不一致影响较小。最后,研制了一台由两个6 kW Boost+LLC谐振变换器组成的ISOP系统原理样机,实验结果证明了理论分析的正确性。

基于相位-频率曲线的压电晶体阻抗数据分析

本文根据压电晶体的谐振等效电路特性，首先从理论上分析了压电晶体的串联谐振频率和并联谐振频率，由此求出在某一相位下的串、并联谐振频率的平均值，进而获得在多个相位下所得平均频率的总平均值。经过系统分析，得出采用总平均频率的噪音水平比传统的零相位串联谐振频率的噪音水平大为降低。

巧用“虚短”和“虚断”分析电路谐振

众所周知,“虚短”和“虚断”是模拟电子技术中分析运放电路的重要手段.然而,作者在多年的教学与实践中发现,该方法同样可以巧妙地用于“电路分析基础”中谐振相关问题的分析,而且该技巧简单直观,可以免去复杂的复数运算,应用起来方便快捷.本文通过理论分析和实例验证了所提方法的有效性,在相关电路分析中具有一定的价值.

中波双频共塔天调网络的原理分析实例

根据功率最大传输定理要使中波广播发射机向天线传输功率的效率最大,必须使天线的阻抗与发射机的阻抗匹配。在中波广播发射系统中,天调网络是实现阻抗匹配的核心环节。为了节省天线和场地等资源,中波发射台通常使用双频共塔模式,使2个频率节目共用一个天线。通过网络元件的参数进行计算,分析双频共塔天调网络的阻塞网络、匹配网络、陷波网络、防雷部件的工作原理,达到对天调网络原理的理解,提高维护水平。