双馈风电机组变流器IGBT结温计算与稳态分析

针对双馈风电机组机侧变流器长期处于低频下运行导致故障率高的机理问题,提出其功率器件绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)结温准确计算方法及其变化规律的研究。首先基于不同损耗分析方法,结合IGBT热网络,建立了IGBT结温计算模型,并对一个实际IGBT在不同结温计算方法下的稳态结温进行比较。其次,结合双馈风电机组运行特性,分别建立其全范围工况下机侧变流器IGBT的结温计算模型。最后,分析了双馈风电机组在不同风速下机侧变流器IGBT稳态结温变化规律及其影响因素。结果表明,基于开关周期损耗的结温计算方法更适合较低频率运行下IGBT结温的准确计算;双馈风电用机侧变流器IGBT稳态结温波动幅值随变流器输出频率的降低而增大。

一种三电平NPC逆变器IGBT开路判别方法

针对现有三电平NPC逆变器IGBT开路判别方法计算量大的问题,对各种IGBT开路情形进行了仿真,并分析了母线中点电压偏移的原因,进而提出了一种简单的判别IGBT开路的方法。该方法通过检测母线中点电压与逆变器三相输出电流实现IGBT开路判断,无需附加硬件电路。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于IGBT开关特性的变流器故障预诊断

论文提出了一种基于IGBT开关特性的变流器故障预诊断方法,它从变流器输出电压中在线测量IGBT开关时间,并根据其特性变化实施故障预诊断。与现有技术相比,新方法具有工程实施方便、准确、适用性好等优点,有助于提高变流器系统的运行可靠性。理论分析与实验研究验证了该方法的可行性与有效性。

多路开关电源在IGBT变频器上的应用与研究

本文简述了 IGBT变频器对其控制电源的技术要求。采用单端反激电流型变换器的原理 ,研制成多达8路独立输出的开关电源。

适合中高频应用的NFM系列IGBT模块

针对医疗仪器和电焊机等市场领域对中高频开关应用的需求,三菱电机开发了NFM系列中高频IGBT模块。本文分析了电流谐振逆变器在两种不同工作模式下的波形和特征,然后详细介绍了NFM系列模块设计中采用的关键技术,包括IGBT硅片、超高速续流二极管(Free Wheeling Diode,简称FWD)、低电感封装技术等,并指出这种模块在中高频开关应用时在低损耗方面的优越性。

Grid-Connected Emergency Back-Up Power Supply

This paper documents design and modeling of a grid-connected emergency back-up power supply for medium power applications. Back-up power supplies are very important in regard to support electrical loads in the events of grid power outage. However, grid-integration of a back-up power supply substantiates continual power transfer to the loads, especially to the critical loads, which should not suffer from power interruptions. Therefore, design and circuit modeling of switching converters based reliable grid-tied emergency back-up power supply are presented in this paper. There are a rectifier-link boost derived battery charging circuit and a 4-switch push-pull power inverter circuit which are controlled by high frequency pulse width modulation (PWM) signals. This paper presents a state averaging model and Laplace domain transfer function of the charging circuit and a switching converter model of the power inverter circuit. A changeover relay based transfer switch controls the power flow towards the utility loads. During off-grid situations, loads are fed power by the proposed inverter circuit and during on-grid situations, battery is charged by an ac-link rectifier-fed boost converter. However, there is a relay switching circuit to control the charging phenomenon of the battery. The proposed design is simulated in PLECS and the simulation results corroborate the reliability of the presented framework.

双级矩阵变换器的简化调制方法

双级矩阵变换器是一种由整流级和逆变级构成的、具有新型拓扑结构的变换器。为此针对整流级提出一种简化的脉冲宽度调制(PWM)方法,该方法计算占空比简单,而且可以使整流级在每一个开关周期内输出的直流电压的平均值为常数,综合了常规算法的优点。在新调制方法的思想下,给出了调节输入侧功率因数的详细方法,并分析了输入功率因数调节受限的范围。最后应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果验证了所提出的新调制方法的正确性。

有源中点钳位三电平零电流转换软开关变流器

提出了一种新型的有源中点钳位三电平零电流转换软开关变流器拓扑。该软开关拓扑每个桥臂使用两个辅助开关管和一个LC谐振支路实现了所有主开关的软闭合和软分断,同时辅助开关管没有开关损耗,此外开关过程产生的电压电流尖峰也大大减少。辅助开关管只在换流过程工作,其电流额定值远小于主开关,而且所有开关管的电压应力都被钳位为直流电压的1/2。该软开关变流器特别适合于中压大功率功率变换应用场合,可有效提高系统效率和开关频率。对电路的工作原理和谐振支路的设计进行了深入地分析,并通过一台80kW的半桥样机对提出拓扑可行性和优点进行了验证。

海洋油田测井装置电机驱动供电方式的研究

针对海洋油田测井装置,对其驱动液压泵电机的供电方式进行了研究,比较分析了七种供电方式的优缺点,提出了一种最有应用前途的马达电机供电方式。这种供电方式克服了传统的"调压器加变压器"的海洋油田测井电源方案的诸多缺点,具有体积小、质量轻、电压调节方便、起动电流小、动态响应快、智能化程度高等优点。这种供电方式由多个IGBT功率变换单元组成,经过了多个电压变换环节,实现了从单相AC110V低压至双相AC600～AC1200V中压的变换。该电源装置设计方案新颖、技术先进、性能指标优越,可以在海洋油田测井行业内推广应用。

光伏逆变器中反激式辅助开关电源的设计

在光伏逆变器系统中需要一个高效稳定的辅助电源,在对该电源的工作原理与设计方法进行分析的基础上,采用TOP 258智能开关电源芯片设计了一种多路隔离的反激式开关电源作为光伏逆变器的辅助电源,结果证明该电源有体积小、效率高的特点,可以满足光伏逆变器的要求。

开关点预置三相四线SPWM逆变器研究

脉宽调制型交直交变速恒频电源采用开关点预置SPWM逆变器,该逆变器由三相桥,交流滤波器,中点形成变压器及控制、驱动电路组成。绝缘栅双极性晶体管是一种新型的电力电子器件;应用该器件为功率器件,研制了一套15kVA开关点预置SPWM逆变器。由于对电路各个部分均进行了充分分析和优化设计,实际制作的逆变器具有较小的体积、重量,并具有优越的电性能。

全桥零电压开通逆变电阻焊焊接电源研制

软开关逆变电源是各类焊接电源的主要研究方向,详细介绍了所研制的全桥式零电压开通逆变电阻焊机。该主电路以工业用控制计算机为控制核心,选用IGBT为功率开关元件,以改进后的EXB841驱动电路进行驱动。研究结果表明,该系统工作稳定可靠,具有良好的过流保护功能,通过优化电路参数和适当地设置软件参数,可以在不需增加任何附加电感的情况下,实现了IGBT功率开关元件的零电压通断。

一种新型高效率独立逆变电源的研究

针对低压大电流输入的独立式逆变电源系统,提出了一种中间直流母线电压不固定的电路结构。该逆变电源前级采用一种占空比不调制的 LCL 谐振软开关推挽式 DC-DC 变换器,串联的后级采用单极性调制的全桥 DC-AC 变换器。详细分析了前级谐振型DC-DC 电路的工作原理。针对中间母线电压不调制的特点,提出了一种干扰抵消的后级 DC-AC 电路的控制方案。制作并测试了一台220VAC 输出的1kW 逆变器,在额定状态下效率大于90%,输出电压调整率也达到要求。

弧焊逆变电源的研究现状与展望

随着电力电子技术、逆变技术和计算机控制技术在焊接领域的应用,为焊接设备的发展带来了革命性的变化,同时弧焊逆变电源迅速发展,其先进的技术成果已经逐步走向市场。在此从弧焊逆变电源种类、原理、电力电子功率器件、控制方法等几个方面阐述了其研究现状,并指出弧焊逆变电源将朝着大容量、轻量化、高效率、模块化、智能化方向发展。

油田测井装置深井电机地面供电方式的研究

针对油田测井装置的驱动液压泵电机的供电方式进行了研究,比较分析了6种供电方式的优缺点,提出一种最有应用前途的电机供电方式。该供电方式克服了传统的调压器加变压器的油田测井电源方式的诸多缺点,具有体积小、重量轻、电压调节方便、起动电流小、动态响应快和智能化程度高等优点。该电源由多个IGBT功率变换单元组成,经过AC/DC/AC—AC/DC/AC多个电压变换环节,实现从单相AC 110 V低压至双相AC 600～AC 1 200 V中压的变换。

SiC新一代电力电子学的创新发展

进入21世纪,宽禁带半导体材料的发展对电力电子学产生了革命性的影响,SiC新一代电力电子学应运而生。从高频高效率开关应用、高功率密度、高压变换、高温工作、热管理和可靠性研究等方面介绍了近几年SiC电力电子学的应用创新。应用创新的内容包含:电路拓扑结构设计、优化设计方法、SiC功率器件和先进高频无源元件的采用、寄生参量的抑制、驱动电路设计、高温粘结与封装工艺、新冷却方法和极端工作条件的可靠性试验方法等。对SiC电力电子学的应用创新进行了综合评价。

无刷电动舵机功率驱动电路发热特性分析

针对小型大功率无刷电动舵机由于大电流、高功率密度引起的散热困难问题,开展其功率驱动电路发热特性研究。根据所使用的H-PWM-L-ON型半桥调制模式,分析了IGBT三相桥式功率逆变电路的功率损耗,基于RC热网络模型方法建立了该电路的热传导模型,并使用英飞凌FS50R06W1E3型功率模块开展了功率驱动电路发热特性仿真分析和实验验证。结果表明,所给出的功率驱动电路功率损耗分析结果合理可信,通过该热传导模型可有效计算功率器件工作温度。在无刷电动舵机设计过程中,可使用此方法进行功率器件工作温度计算,在确保低于最高工作结温的情况下提高可用输出功率。

基于移相全桥ZVS-PWM变极性焊接电源的设计

针对提高变极性焊接电源的整机效率和可靠性,设计了基于移相软开关变换的变极性焊接电源。电源一次逆变采用移相软开关控制,并结合具体的变换过程,给出了实现零电压软开关变换的参数设计。一次逆变输出经过全桥硬开关二次逆变以及前后极的协调控制,实现占空比和正负半波幅值独立调节的变极性输出特性。运用PSPICE对系统电路进行仿真分析,通过仿真结果得出实现软开关变换的条件以及该电路拓扑结构的缺点,验证了一次逆变桥在一定工作范围内,能够可靠地实现零电压软开关变换。

油田测井装置深井电机地面供电方式的研究

针对油田测井装置,对其驱动液压泵电机的供电方式进行了研究,比较分析六种供电方式的优缺点,提出一种最有应用前途的电机供电方式。该供电方式克服了传统的"调压器加变压器"的油田测井电源方案的诸多缺点,具有体积小、重量轻、电压调节方便、起动电流小、动态响应快、智能化程度高等优点。该电源由多个IGBT功率变换单元组成,经过AC/DC/AC-AC/DC/AC多个电压变换环节,实现从单相AC110V低压至双相AC600-AC1200V中压的变换。

基于状态空间平均法的统一电能质量调节器的建模仿真

介绍了状态空间平均法的基本原理;通过引入开关函数,建立了统一电能质量调节器中串联变流器的数学模型;基于状态空间平均法建立了串联变流器单相逆变器的状态空间平均模型;采用Matlab和Multisim软件对该模型进行了仿真。仿真结果表明,该模型能较好地反映变流器系统的状态变化,具有一定的合理性。