单元串联式高压变频器功率单元故障处理技术的研究

以每相5个功率单元串联的结构为例,研究串联式多电平高压变频器功率单元故障时的处理方法,着重分析中性点漂移技术。通过数理分析,推导出中性点漂移算法/模型,计算相位角变化值和线电压值。而后分别对各种故障类型进行分析,运用所得算法计算出相位角变化值和线电压值。该算法通过调整各相功率单元电压的相位角,使输出到电动机的三相线电压仍然维持平衡,从而让变频器能够以最优输出载荷继续运行。最后利用Simulink仿真验证了算法/模型的正确性,并最终得出结论可以将该计算方法推广到实践中解决实际问题。     

电动汽车逆变器故障诊断

针对电动汽车Z源逆变器,根据开路故障下两相之间的输出线电压特性,以故障线电压作为故障信息。提出了一种基于BP神经网络的故障诊断方法,通过频谱分析获得的线电压直流分量、基波幅值、基波相位及2次谐波相位作为故障特征向量。利用神经网络的自学习和非线性映射能力实现Z源逆变器的故障诊断。实验结果表明,该方法具有很好的故障识别能力,能快速准确定位故障源。     

相同风速功率下两种风电机组响应电网短路故障的对比分析

介绍了双馈和直驱风力发电机组的结构区别。从二者数学模型入手,其交直交变频器采用相同的控制策略,机侧变频器采用解耦控制,网侧变频器采用恒功率因数控制。在EMTPWorks中分别搭建了具有相同风速功率曲线的直驱和双馈风电机组的仿真模型。并在相同条件分析了电网发生三相、单相短路故障时的二者的暂态特性差别,得出了PMSG在故障期间的无功变化幅值要比DFIG要大,但机端母线电压跌落、机组有功功率输出、变频器直流电容电压变化幅度以及频率波动均比DFIG要小,对风电机组的选型具有十分重要的意义。     

单元串联变频器IGBT故障诊断方法

针对单元串联多电平高压变频器的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)故障检测问题,基于镜像电流源原理,搭建通过功率单元直流母线电压控制的逆变桥臂输出电压逻辑检测电路,并给出功率单元输出逻辑与驱动信号逻辑的关系,通过动态判别逻辑关系的正确性,诊断出IGBT的故障状态。实验结果表明,该方法诊断迅速,能够在10μs以内正确检测出功率管的故障状态,相比基于各种算法的故障诊断方法,该方法可靠实用,对单元串联型多电平高压变频器的故障诊断具有工程应用价值。     

基于神经网络的风力发电机变频器故障诊断研究

为了准确分辨风力发电机变频器故障类型,针对直驱式风力发电机变频器,给出了一种基于神经网络的风力发电机变频器故障诊断方法。分析了直驱式风力发电机变频器的结构、故障原理和故障类型,得到了一系列不同故障状态下直驱式风力发电机的输出电压波形变化情况,并对设计好的BP神经网络进行训练和测试,基于单纯神经网络训练时间长、预测结果不太理想等因素考虑,尝试采用遗传算法优化神经网络权值、阀值参数。仿真结果表明优化后的神经网络训练时间更短,且有更高的预测精度。     

基于并网逆变器的变频器电力电子负载研究与设计

设计了一种基于并网逆变器的变频器电力电子可控负载,采用两相旋转坐标系中基于PI调节器的电流单闭环控制策略。提出了该可控负载的电路参数设计方法,包括启动电路的设计、变压器变比和逆变器输出线电压的设计。研究表明,该可控负载能提供可调的工作电流来模拟负载波动,并且可以模拟不同类型的负载特性,证明了在变频器测试系统中,采用并网逆变器负载作为可控模拟负载的方法是可行的。     

MMC子模块故障后线电压恢复容错控制策略

模块化多电平换流器(MMC)桥臂无冗余子模块(SM)时,SM故障将导致故障相电压输出能力降低,进而导致MMC输出线电压不平衡。为恢复故障后无冗余MMC输出线电压特性,提高非故障桥臂SM利用率,文中基于中性点转移(NT)与直流分量注入(DCCI)控制,提出应用于无冗余MMC的SM故障容错控制策略。该容错策略通过NT控制,调整三相电压相角,确保输出线电压平衡。此外,文中提出三段式最优DCCI幅值计算方法。与现有方法相比,最优幅值DCCI能进一步提升非故障桥臂SM利用率,提高输出线电压幅值。基于PSCAD/EMTDC平台搭建三相MMC仿真模型,仿真结果验证了所提容错控制策略的有效性。     

单元串联多电平变频器脉宽调制方法分析

对多电平变频器不同的拓扑结构进行比较,研究分析单元串联多电平变频器的几种不同的调制策略。采用载波移相控制,通过Matlab仿真,分析调制比M变化时对输出相电压、线电压的影响以及谐波总畸变率的变化。     

三相进线过电压引起晶闸管与稳压电容击穿故障

1故障现象 我单位一台提升机的制动功能由额定功率75kW的变频器提供。变频器进线电压为690V,由6kV电源降压至380V,再升压至690V得到。在安装调试投入使用一个多月后,与直流母线相连的变频器三相桥式全控整流电路的晶闸管和稳压电容频繁出现击穿故障。     

基于输出电压轨迹的三相逆变器开关管开路故障诊断

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方法。故障类型与故障器件的辨识通过分析三相逆变器在αβ平面上的输出电压轨迹实现,仅需要测量滤波后的输出线电压。所提出的方法易于实现,可以诊断三相逆变器的所有开关管开路故障情况。最后,通过仿真和实验验证所提出方法的可行性和准确性。     

矩阵变换器双电压合成控制策略抗电网扰动性能分析

矩阵变换器没有中间的直流环节,不同于传统的交-直-交变换器,因此输出侧波形对于输入侧电源的扰动非常敏感。文章分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,证明了在输入侧电源存在不平衡以及谐波的情况下,输出侧仍然为理想正弦波,并通过Matlab/Simulink仿真证明了该结论,而且此时电压谐波畸变率几乎没有发生变化。实验表明,矩阵变换器双电压合成控制策略具备自适应能力,对电网扰动具有抗干扰能力。     

全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器

本文在传统全桥电流源型AC-AC变换器的基础上,根据多电平技术的优点,在AC-AC变换技术中引入多电平技术,提出了一种全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器。该变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、输出只需电容滤波减小输出滤波器,提高了变换器功率密度等优点。分析研究了变换器的工作模式、稳态特性与电压瞬时值反馈控制策略。理论分析及仿真实验表明,该变换器输出电压波形质量好,滤波器前端获得三电平,减小了开关管电压应力。     

矩阵变换器空间矢量调制的闭环控制研究

开环控制的矩阵变换器空间矢量调制方法在输入端有随机扰动的情况下,输入电流、输出电压易出现波形畸变和谐波,为此提出输出电压闭环控制方法。对实际输出电压进行实时采样,计算其旋转空间矢量的相位、幅度以及与期望输出电压的空间矢量对应各量的偏差,将两者的相位偏差和幅度偏差作为负反馈量,加到下一个采样周期中以修正开关调制矩阵函数,从而实现系统的闭环控制。给出了算法的具体实现方法,仿真验证了算法的正确性和有效性。     

直流融冰兼SVC装置开路试验解锁失败分析及处理

为找出500 kV桂林变电站直流融冰兼SVC装置在一次开路试验中解锁失败的原因.结合直流融冰模式下装置主接线方式和换流阀等效电路,通过分析直流出线侧及换流变低压侧电压波形,发现直流正极出线侧存在与换流变低压侧线电压UYCA相差30°的工频交流电压,导致换流阀不具备解锁条件;而工频向量分析结果显示阀侧A相存在单相接地故障,这是导致解锁失败的直接原因.现场检查发现Y桥换流变低压侧A相避雷器存在对地击穿故障,更换该避雷器后直流融冰兼SVC装置在直流融冰模式下开路试验解锁成功.     

一种基于Boost电路的新型矩阵变换器及其谐波分析

在交-直-交矩阵变换器的中间直流环节上串联-工作在高频脉冲状态下的Boost升压电路,形成了一种基于Boost电路的交-直-交矩阵变换器Boost MC(boost matrix converter).利用其在高频脉冲状态的升压能力,达到提高矩阵变换器的电压传输比的目的.推导了相关的数学模型,讨论了Boost电路的不连续导通(DCM)工作模式,分析了电路拓扑结构,重点讨论了Boost MC的升压原理并对输入电流和输出电压进行了谐波分析.仿真试验结果验证了该方案的有效性和正确性,电压传输比可达到1.0以上,输出电压波形非常接近正弦波,谐波含量增加不多,且主要为开关频率附近的高次谐波.     

基于VFC器件在A/D变换时采样波形的畸变与恢复

电力系统故障录波,对分析电网故障、评价保护动作以及故障测距等,均有重要意义。目前,故障录波装置中多采用ＶＦＣ（电压频率变换器）作Ａ／Ｄ器件。若将ＶＦＣ的采样结果直接用于故障录波,则由于故障信号中存在直流衰减分量,导致所录波形产生畸变,不能反映故障信号的真实形态,有违故障录波的本意。为了满意继电保护故障录波的需要,讨论了以ＶＦＣ作Ａ／Ｄ器件引起的波形变问题,并根据畸变产生的原因提出用一周期积分提取衰     

向无源网络供电的LCC-MMC混合直流输电系统控制策略

电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流输电系统兼顾了两种换流器的技术优势和经济优势,具有较好的应用前景。无源网络装设容性滤波装置能够起到平滑交流电压波形、提供电压支撑等作用。首先通过理论推导,建立了含容性滤波装置的模块化多电平换流器数学模型,基于dq理论,提出了模块化多电平换流器的无源解耦控制策略。针对送端电网换相换流器侧交流故障可能导致的功率中断等问题,从电网换相换流器和模块化多电平换流器的控制机理出发,分析了故障阶段及故障后的系统响应特性,并进而提出了送端交流故障穿越附加控制策略。为验证上述控制策略的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个LCC-MMC混合直流输电模型。通过受端电压频率变化和送端交流故障仿真,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

A Pulsewidth Controlled AC-to-DC Converter to Improve Power Factor and Waveform of AC Line Current

As a method for improving power factor and waveform of ac line current drawn by an ac-to-dc converter a new pulsewidth controlled converter is proposed, its commutation mechanism is described, and experimental results are given which show a good power factor, a good waveform of the line current, and a wide adjustable range of dc output voltage.     

单级并联式高功率因数直流不间断电源

提出了一类单级并联式高功率因数直流不间断电源(uninterruptible power supply, UPS)电路结构与拓扑族。它是由二极管整流桥与具有功率因数校正、不间断供电、快速输出电压调节等功能的并联式变换器构成。也可以看成是由主直流变换器、辅助直流变换器和充电器3个模块构成。以Buck-Boost式拓扑为例,深入分析研究了这类变换器的工作模式、稳态原理特性、控制策略,给出了关键电路参数设计准则。理论分析与试验结果表明,这类变换器具有单级功率变换、对负载真正的在线不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网高频电气隔离、输出电压调节速度快、不需故障检测及模式转换电路、体积重量小、成本低等优点。     

单元级联多电平高压变频器接地保护之探讨

电动机的单相接地是电动机较常见故障,由于高压变频器输出电压中的高次谐波分量大,电机绕组单相接地后容易导致绝缘损坏,故高压变频器必须配备单相接地保护.不同原理的变频器,接地保护构成及原理各不相同,以单元串联多电平电压型高压变频器的接地保护为例对高压变频器接地保护进行分析、探讨,通过现场试验测试,得到相应接地特征波形,并对接地保护构成及定值整定提出相应观点.