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。

基于MMC子模块两级主动控制的直流短路限流方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流侧故障后短路电路急剧上升,严重影响直流电网安全。为限制故障电流,提出一种基于子模块两级主动控制的直流短路限流控制方法(submoduletwo-stage active control,STAC),通过两段故障检测判据和预设最大短路电流,构造关于直流电流的分段函数K,其输出决定减投子模比例,故障后降低直流电压抑制短路电流,同时设计适应于不同运行条件换流站MMC的控制参数,并且仅通过控制动作限流不产生额外成本。STAC不影响系统正常运行,限流过程维持功率传输。最后在四端直流电网中对STAC限流效果及其性能进行仿真分析。结果表明,所提限流方法能有效抑制故障电流,流经直流断路器故障电流降低49.7%,桥臂电流峰值降低23.15%,故障后100 ms恢复直流电压。

STUDY OF HIGH-STABILITY CURRENT REGULATORS FOR CURRENT FROM 0.1A TO 8A

Improving the temperature stability and widening the constant current range are two important problems to be solved in the application of the current regulators. This paper introduces a modular approach for the design of the current regulator with a very wide current range. The test results show that their output current ranges from 0.1A to 8A, with its current temperature coefficient as low as 10-4/℃ to 10-5/℃ and limiting voltage lower than 0.4V.

新型电力系统下虚拟同步机的定位和应用前景展望

随着“碳达峰·碳中和”目标的提出,未来电网日益凸显的“高比例可再生能源、高比例电力电子设备”问题显著影响系统安全稳定运行。虚拟同步机(VSG)技术可以使以电力电子逆变器为接口的新能源设备具备类似同步机的电网支撑能力,因而得到广泛关注。文中首先梳理了构网型电源和跟网型电源,并介绍了VSG原理、作用和国内外应用情况。其次,梳理VSG对电力系统稳定性的影响以及限流对系统运行的影响。最后,从辅助服务角度对VSG在新型电力系统下的定位进行分析,在大电网、配电网、微电网层面对VSG的应用提出构想,并对VSG发展和后续研究提出相应建议。

结构简单的并联谐振直流环节型逆变器及其调制策略研究

针对一种新型并联谐振直流环节逆变器的辅助换流电路存在的电流应力高、导通损耗大、元器件数目多等问题,该文提出一种优化改进调制策略,其由3部分组成:基于1型不连续的脉冲宽度调制策略,且以斜率正负交替的锯齿波作为载波,在此二者基础上施用分流死区。在所提调制策略下可以对原拓扑的辅助换流电路进行化简,减少一组谐振电路,以降低硬件成本。与原调制策略相比,所提调制策略在不改变辅助换流电路动作频率的前提下,不仅可以实现所有开关器件的软开关动作,而且可以避免辅助换流电路工作过程中产生的谐振电流与负载电流的叠加,从而有效降低辅助换流电路的导通损耗及其内部开关器件的电流应力。文中对所提调制策略的原理进行详细叙述,由此推导简化拓扑的工作模式,并分析其电压/电流应力、元器件数目、参数设计等特性,最后通过一台通用实验样机(SiC MOSFET,5kW/40kHz),对比于原拓扑及原调制策略,以验证所提理论的有效性。

210 mm大尺寸硅片光伏组件和组串式逆变器的匹配性研究

将采用210 mm大尺寸硅片的光伏组件(下文简称为“210 mm硅片光伏组件”)串联成的两个光伏组串输入1个最大功率点追踪(MPPT)时,光伏组串的输出电流会大于MPPT的输入电流,从而产生限流损失。针对当前210 mm硅片光伏组件与现有组串式逆变器之间不匹配导致的限流损失、过载损失问题,首先利用PVsyst仿真软件对3种逆变器设置模式时逆变器的限流损失和过载损失情况进行模拟,从中选取最优的逆变器设置模式;然后模拟分析采用“多MPPT+power sharing”逆变器设置模式时,组串式逆变器在不同太阳能资源区和不同容配比下的限流损失和过载损失情况。模拟结果显示:对于1个MPPT的最大输入电流为30 A的组串式逆变器而言,其限流损失随容配比增大有先增后减的趋势,当容配比较大时则以交流输出端过载损失为主。因此,在进行光伏组件和组串式逆变器选型时,应根据二者的最新发展情况,选用合理的配置,避免限流损失和过载损失,以提升光伏电站的收益。

银掺杂忆阻器的开关特性和限流调控

为了更好地通过低成本、易操作的方法获得性能优异的忆阻器,解决忆阻器在操作电压和循环次数等方面存在的问题,制备掺杂不同质量AgⅠ的前驱体溶液。采用低成本的低温旋涂工艺完成掺银功能层的制备,再采用蒸镀工艺实现基于Ag/Ag^(+)掺杂有机-无机杂化钙钛矿(OIHP)/氧化铟锡(ITO)的忆阻器的制备。掺杂70 mg AgⅠ的忆阻器与未掺杂忆阻器相比,开启电压由0.3 V降至0.13 V,循环次数提升了约20倍,高达100次以上。此外,通过限流调控,器件可同时实现多级存储功能、非易失阻变开关功能以及阈值选通功能,并且选通器双向阈值电压高度对称,开态电流达到100μA以上,泄漏电流在1 nA以下。该研究有效地优化了忆阻器的操作电压和循环次数。

一种具有直流故障限流能力的模块化多电平换流器

为解决传统半桥型模块化多电平换流器(MMC)无法限制直流故障电流的问题,提出一种改进型子模块的MMC拓扑。与传统半桥型子模块拓扑不同,交流输出端口增加了阻断IGBT及其旁路吸收回路。本文首先分析改进型子模块的工作原理,在此基础上开展基于该子模块的MMC的故障限流机理及其主要功率开关器件的电气应力的研究,并通过仿真算例对所提出的拓扑进行了验证。仿真结果表明基于改进型子模块的MMC拓扑在原有正常模式下不需要改变控制策略与调制策略,而在故障阶段能够迅速实现故障电流阻断效果,通过引入旁路吸收回路,进一步降低了对电路触发脉冲一致性的要求,因此在未来高压直流输电系统领域具有良好的工程应用前景。

新型开关电源的关键技术

阐述了新型开关电源的关键技术。采用跨周期调制和电流极限状态机相结合,引入模糊 控制理论和混沌理论,使新型开关电源在能量转换效率、瞬态响应速度、负载调整率、抗扰动性能等 方面的特性得到显著提高;应用频率抖动(FJ)技术,实现开关电源低EMI性能。随着半导体功率开 关器件的快速发展,新型开关电源将会更加短、小、轻、薄、节能、安全,实现高效率和高品质的统一。

一种新型故障限流器的拓扑结构及仿真

提出了一种新型故障电流限流器 ,它由一个由脉宽调制原理控制的电感模块和一限流电感并联 ,然后再与一补偿电容串联组成。由脉宽调制原理控制的电感模块通过简单的占空比控制可以获得一连续可变的电抗 ,从而限流器可以快速、灵活地调节限流度和串联补偿度。文中详细分析了限流器的工作原理 ,指出它可运行于不同工作方式。最后建立了它的模型 ,并用电磁暂态程序(EMTP)进行了仿真。仿真结果表明 ,此装置性能良好 ,是电力系统中一种有效的保护设备。

基于改进拓扑的MMC-HVDC控制策略仿真

基于模块化多电平换流器高压直流输电技术已得到了广泛应用和研究。当直流侧线路发生短路故障时,传统模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)半桥子模块拓扑不具备闭锁直流故障电流能力,只能靠触发交流断路器来进行故障隔离,从而降低了系统故障穿越能力。而在交流侧电网故障时,基于同步旋转坐标的矢量控制为抑制负序电流,需要将电流进行序分量分解和单独控制,从而对其控制性能带来一定影响。为实现直流故障电流抑制,先对MMC半桥子模块拓扑进行改进,设计具有直流侧故障电流阻断能力的双子模块串联拓扑;其次为避免电网电压不平衡下电流序分量分解,利用准比例谐振控制器作为电流内环控制,并设计相应限流环节;此外电容电压均衡作为MMC中不可或缺的控制,通过定义电容电压差异度量化指标,对排序频率实现动态调整,避免不必要的开关状态转换,降低开关频率;最后以改进子模块拓扑为例,在PSCAD/EMTDC仿真环境中,搭建仿真模型,对负序电流抑制策略和直流侧两极短路故障电流抑制功能分别进行了仿真验证。

采用脉宽调制控制的新型故障限流器

设计了一种采用脉宽调制(pulsewidthmodulation,PWM)控制的具有动态串联补偿功能的故障限流器,主要由以PWM原理控制的电感、开关控制的电容器组、限流电感构成。正常时通过控制投切的电容器组实现可控串联补偿功能,故障时通过改变脉冲的占空比可得到变化的阻抗,达到可控限流的目的。采用Matlab进行数字仿真证明了该故障限流器的有效性。

一种新颖的开关电源调制模式

为了解决开关电源PWM模式在轻载时的效率低下和PFM模式输出噪声频带比较宽,滤波难度大的问题,提出了一种新颖的开关电源调制模式—跳周期调制(SCM)结合可变极限电流比较器双环控制模式.提出SCM的控制机理和理论模式,SCM模式的效率比常规的PWM高,且基本上与负载无关;通过可变极限电流比较器对负载进行监测形成双环路控制模式,提高了电源的响应度,降低了开关电源的电磁干扰和输出纹波电压.分析了其效率和负载的关系,并与PWM、PFM调制模式进行了比较,得出SCM结合可变极限电流比较器双环控制模式是一种在不同负载下均有很高效率的调制模式,特别适用于在满载下工作时间相对不长的中小功率电源系统.

模块化多电平换流器型直流输电系统启动控制

为抑制模块化多电平换流器型直流输电(MMC-HVDC)系统启动时产生的过电压和过电流,有必要对该系统的启动控制策略进行设计。文章基于MMC-HVDC拓扑结构,研究了连接有源或无源网络MMC子模块电容充电方法以及限流电阻的配置方案,并由此分别提出了双端有源和向无源网络供电的MMC-HVDC系统的启动控制策略,仿真结果验证了所设计的启动控制策略的正确性。

基于主动限流的混合直流输电换相失败抑制策略

针对混合直流输电系统换相失败时冲击电流较大的问题,文中首先推导冲击电流幅值与电压源型换流器(VSC)的关系,明确换相失败时VSC投入的子模块数量是决定冲击电流的关键参数。然后,研究影响电网换相换流器(LCC)换相能力的主要因素,提出基于主动限流的换相失败抑制策略,在VSC调制波中加入直流扰动量和交流扰动系数,从而改变子模块投切方式,抑制换相失败冲击电流的峰值和上升速度。最后,在Matlab/Simulink中搭建两端混合直流输电系统仿真模型,对所提策略在逆变站交流侧不同程度电压下降故障时的有效性进行验证,结果表明,所提策略不仅能限制冲击电流,减小桥臂电流应力,还可有效避免连续换相失败的发生。

PSM调制的新型电流极限比较器

新型电流极限比较器由电流检测电路和电流比较电路两个部分组成。电流检测电路不仅能检测电感电流的大小,还能将检测电流精确引出,省去了脉冲前沿消隐电路;电流比较电路用电流镜网络代替传统的电阻网络,用电流比较器代替传统的电压比较器,能大大减小芯片面积,具有低功耗和高速的特性。采用电源或地作为开关,省去了占较大芯片面积的开关管。仿真结果表明,整个电路具有非常好的性能,容差分析电路的精度在1%以内,适于大批量生产,具有较大的实用价值。

并联谐振直流环节逆变器的新型SVPWM方法

为降低并联谐振直流环节逆变器辅助换相电路的动作频率和损耗,以及辅助开关管的电流应力,该文提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。新型SVPWM方法在实现所有开关管的软开关动作的基础上,在1个脉宽调制(pulse width modulation,PWM)周期内辅助换相电路只动作1次,从而降低辅助换相电路的动作频率和损耗;所提新型SVPWM方法通过增加分流死区时间,可避免谐振电流与负载电流相叠加,从而最大化地抑制辅助开关管的电流应力。新型SVPWM方法可适用于任何可调整零电压凹槽时间的并联谐振直流环节逆变器。在新型SVPWM方法下,根据不同工作模式的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件以及参数设计方法。最后使用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件制作一台10kW、16kHz样机,通过实验验证所提调制策略的有效性。

用温度调制空间电荷限制电流法研究GD-a-Sic∶H膜的隙态密度

本文用温度调制空间电荷限制电流法测得了 GD-a-Si_(1-x)C_x∶H 膜不同碳含量 x 时的隙态密度,得到了光处理前后隙态密度的变化情况,发现强光照后存在有光诱导缺陷态效应,文中还就该方法本身的优越性进行了讨论.

高功率调制器限流电路的设计改进与实现

介绍了一种自主新研的用于高功率调制器的电感-电阻-电容（LRC）感性限流电路，讨论了该限流电路的设计原理、方法和在高功率调制器中的实现效果。通过与以往同等功率量级的采用纯阻式限流方式的高功率调制器进行性能比较，得出了新研LRC感性限流电路在高功率调制器降低热耗、提升效率、节约成本等方面的突出特点与综合优势。在大电流应用场合，LRC感性限流电路设计方案可取代常规的热耗较高的纯阻式限流设计方案。

电力市场环境下考虑风电调度和调频极限的储能优化控制

风电功率间歇性不仅使风电场难以精确响应调度计划,还导致电网频率波动加剧。为提高风电可调度性和电网频率安全,该文以日前调度为例构建日前调度计划和电网调频极限的形成方法,在此基础上提出利用储能辅助风电场跟踪日前调度计划并参与调频的策略;然后在电力市场环境下以风储电站利润最大为目标建立风储运行模型,该模型考虑由所提策略形成的风储电站联合出力约束和频率安全约束,用来计算储能辅助风电场跟踪日前调度计划和参与调频的最优出力;最后基于实测数据对该策略进行仿真分析,结果表明所提策略可以提高风电场跟踪日前调度计划能力和电网频率安全性,同时还具有良好的经济效益。