高频链矩阵变换器直接功率反步控制策略

针对高频链矩阵变换器(HFLMC)电路前后级耦合导致系统动态性能和鲁棒性降低的问题,提出一种基于直接功率的非线性反步控制策略(BS-DPC)。首先,建立HFLMC非线性数学模型和有功、无功功率动态模型,分析双极性电流空间矢量调制策略;然后,在考虑系统不确定性情况下引入2个解耦控制分量,设计直流输出电流和无功功率反步控制器,实现电池不同工况下输出电流参考值的快速跟踪控制;最后,根据李雅普诺夫稳定性理论证明HFLMC闭环系统全局渐进稳定性,并对比传统PI直接功率控制和BS-DPC策略。仿真和实验结果表明,所提BS-DPC策略控制HFLMC提高了输出电流的动态性能和电网波动及直流滤波电感变化下的鲁棒性,响应时间减少了约78%,网侧THD降低了0.98%。

基于EMD-AVOA-BP的逆变器故障诊断方法

以CRH3C型动车组逆变器中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)双管开路故障为研究对象,提出了一种基于非洲秃鹫算法(AVOA,African Vultures Optimization Algorithm)和优化的反向传播(BP,Back Propagation)神经网络的逆变器故障诊断方法。在Simulink中搭建列车逆变器的控制模型,取得故障电流;采用经验模态分解(EMD, Empirical Mode Decomposition)对电流信号进行去噪和故障特征提取,再利用AVOA对BP神经网络进行优化,实现了对列车逆变器IGBT双管开路故障的诊断。与传统方法进行对比可知,该方法具有更高的精准度,在测试集中其精准度达到100%。

三相矩阵式隔离整流器的最优调制比模型预测控制策略

以三相矩阵式隔离整流器(Three-phase matrix isolation rectifier,3MIR)为研究对象,为减小网侧电流畸变率、维持输出电压恒定、加快系统动态响应速度,对传统模型预测控制策略改进,提出一种基于最优调制比的模型预测电流控制策略。首先,通过3MIR离散化数学模型预测网侧电流值,以最小网侧电流误差作为控制目标构建评价函数;其次,为了实现系统固定开关频率、减少运算量,利用评价函数求导最小电流误差对应的最优调制比,并结合双极性电流空间矢量调制策略产生脉冲信号驱动功率开关工作;最后,将所提模型预测控制与传统双闭环PI控制、传统模型预测控制进行仿真对比,仿真结果验证了所提控制策略可行性和有效性。

一种高频链的IMC九开关逆变器

提出一种用于双电机传动系统的高频链(HFL)间接矩阵变换器(IMC)九开关逆变器拓扑,解决了传统IMC九开关逆变器电压传输比低的问题,同时具有功率密度高、传输损耗低、能够实现输入输出级电气隔离的优点。提出了用于HFL IMC九开关逆变器的半周期双极性空间矢量调制策略和双逆变器输出的分层控制策略,实现了零电流换流的同时也扩大了变换器的应用范围。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

双向隔离型AC-DC矩阵变换器的双极性SVM调制分析

首先介绍双向隔离型AC-DC矩阵变换器工作原理及能量流动方向的影响因素,然后详细分析双极性电流空间矢量调制方法的实现原理,最后设计了PI直接功率控制器用于调节充电电流。实现了单位功率因数控制和电网电流低谐波失真率,并通过仿真验证了设计的正确性。

基于新型两步换流的高频链矩阵整流器控制

介绍了高频链矩阵整流器(HFLMR)的双极性电流空间矢量调制算法,提出了一种新型的两步换流方法,该方法无需输出电流方向的硬件检测电路,提高了换流过程的可靠性,降低了成本。提出了基于d-q坐标系的HFLMR闭环控制策略,能在宽负载变化范围内获得单位功率因数控制、高质量的输入电流和输出电压/电流。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

基于电流空间矢量预测控制的HFLMR研究

高频链矩阵整流器是一种新型的电力电子变换器,具有体积小、重量轻、转换级数少和可靠性高等特点。分析了高频链矩阵整流器的双极性空间矢量调制策略,提出了基于参考输入电流空间矢量的预测控制算法,建立了基于该预测控制算法的高频链矩阵整流器系统仿真模型。该预测控制算法具有计算量小,开关频率固定,可靠性高等特点,能实现高频链矩阵整流器输入侧电流正弦、单位输入功率因数和稳定的输出直流电流。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于精简矩阵变换器的海上风电高压直流输电控制策略

海上风力发电与高压直流输电(HVDC)结合是未来风力发电及其电能传输的发展方向。受空间、运输、维护成本的限制,海上风电HVDC对功率变换器的体积、效率、可靠性提出了更高要求。精简矩阵变换器(RMC)具有体积小、重量轻、转换级数少、可靠性高等特点,在海上风电HVDC中有着巨大的应用价值。在对电流型RMC空间矢量调制策略进行深入分析的基础上,针对直驱式永磁同步风力发电机组特点,提出了基于RMC和电压源换流器(VSC)的海上风电HVDC综合控制策略,实现了风电机组最大风能跟踪控制及并网侧有功/无功功率的解耦控制。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于精简矩阵变换器的串联多端海上风电-HVDC系统协调控制

分析了精简矩阵变换器(reduced matrix converter,RMC)双极性空间矢量调制策略,提出了基于RMC高频链换流器的串联多端海上风电-HVDC系统拓扑结构及其协调控制策略。该控制策略由风电场监测控制(wind farm supervisory control,WFSC)、海上风电机组控制和网侧并网控制组成,并采用最优直流电流参考算法实现。在系统正常运行时,该控制策略可实现各风电机组独立最大风能跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制、直流电流控制、并网有功和无功功率解耦控制;在风电机组故障和电网电压波动等情况下保证系统安全高效运行。仿真结果验证了所提拓扑及其控制策略的正确性和可行性。

基于RMC的海上风电-HVDC系统功率协调控制

海上风力发电-高压直流输电HVDC(high voltage direct current)系统是风力发电及其功率传输技术的发展方向。文中分析了电压型精简矩阵变换器RMC(reduced matrix converter)的双极性电压空间矢量调制BV-SVM(bipolar voltage space vector pulse-width modulation)策略,提出了基于RMC的直驱海上风电-高压直流输电系统控制策略以及基于有功功率指令修正的RMC换流器功率协调控制策略。在正常情况下实现了最大风能跟踪MPPT(maximum power point tracking)控制、直流稳压以及并网有功/无功功率解耦控制;在电网电压跌落时实现了HVDC系统海上-岸上换流器协调控制,保持HVDC系统有功功率传输平衡,提高了风电机组的低电压穿越LVRT(low-voltage ride-through)能力。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和可行性。

高频链TSMC的双极型空间矢量调制

针对传统双级矩阵变换器电压传输比最大只能为0.866的问题,研究了高频链双级矩阵变换器(TSMC)的拓扑结构,它是从常规双级矩阵变换器发展而成的一种新型功率变换器,具有功率密度大,传输损耗低的特点,不仅可以实现输入输出级的电气隔离,还可以使电压传输比达到并超过1。本文提出了高频链TSMC的双极性空间矢量调制策略,即输入级双极性电流空间矢量和输出级双极性电压空间矢量相结合的协调控制策略,系统可实现输入级的零电流换流,高质量的输入电流和输出电压/电流,以及可调的输入功率因数。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

IGBT串联型电压源换流器的桥臂直通机理分析

应用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联组件是提高电力电子装置耐压最直接的方法,但将门极RCD有源均压电路应用于五段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压源换流器(VSC)时,可能会产生桥臂直通短路现象。从均压电路工作原理出发,分析IGBT均压箝位电容电压突增导致换流器桥臂直通短路的机理,并通过实验验证了该桥臂直通短路现象的存在,基于门极RCD有源均压的串联IGBT组件不宜用于五段式SVPWM的VSC中。

基于矢量控制的光伏逆变器IGBT损耗计算

为精确计算光伏逆变器的IGBT损耗,指导系统热设计,提出了一种IGBT损耗精确计算的实用方法。以可视化的工程计算工具MathCAD为载体,基于SVPWM矢量控制原理,建立了光伏逆变器IGBT实际工作的动态电流函数,并以该电流函数为核心,建立了IGBT损耗、反并联二极管损耗与电路中电流、电压等强相关参数的准确模型,通过编辑IGBT通态饱和压降与电流的函数;IGBT开、关损耗与电流及工作电压的函数;反并联二极管通态压降与电流的函数;反并联二极管反向恢复损耗与电流等的函数;利用积分及线性插值函数求和的形式计算出IGBT及其反并联二极管的损耗。利用该精确方法与传统的经验公式分别对损耗进行计算,逆变器IGBT温升试验结果与经验公式计算结果有一定的差异,与计算方法结果完全一致。结果表明,建立在IGBT及反并联二极管实际开关动作的损耗计算,在工程上等效于真实的工况,可以精确反应IGBT的损耗。

精简矩阵变换器双极性空间矢量调制策略研究

精简矩阵变换器（Reduced Matrix Converter，RMC）除具有传统矩阵变换器优良网侧性能外，还克服了其电压传输比低的固有缺陷，为一种新型AC／DC功率变换器。对适用于RMC的双极性电流空间矢量调制策略进行了分析推导，搭建了一台以DSP＋CPLD为控制核心的2kW实验样机对调制策略进行了实验验证，良好的输入输出波形验证了方案的正确性和可行性，为RMC进一步工业应用奠定了基础。

基于空间矢量脉冲宽度调制优化算法的集成电驱效率提升

以某纯电动汽车集成电驱系统为研究对象,为提升纯电动汽车续驶里程,综合分析集成电驱系统效率提升方法,针对当前较少研究的电机控制器领域,文章建立绝缘栅双极型晶体管功率损耗模型,提出基于空间矢量脉冲宽度调制的变开关频率优化算法。仿真结果表明,变开关频率优化算法相比固频算法开关损耗可降低49.46%~50%,进一步台架试验及整车续航测试结果表明,优化后电驱系统在中国轻型汽车行驶工况下的驱动综合效率提升了1.04%,整车续航里程提升了25.86km,为集成电驱系统效率提升及其电动汽车续航里程提升提供理论与实践参考。