电力电子系统集成研究进展与现状

电力电子系统集成是当前电力电子技术领域人们普遍关注的前沿课题.本文就电力电子系统集成的若干关键技术:如电力电子系统集成芯片/模块标准化、集成系统芯片/标准集成模块关键技术、电力电子系统集成理论与方法等方面的研究进展与现状进行简述.     

多相同步电动机中压变频调速装置系统集成

电力电子系统集成对于中大功率电力电子装置而言是要实现其系统结构和部件的标准化.作者以多相同步电动机中压变频调速装置为研究背景,探索了复杂大电力电子装置中的系统集成问题.作者对大电力电子装置进行模块化研究,首先分析如何选择主电路的一级标准模块,如三电平逆变单元的一级标准模块为一相NPC三电平桥臂;然后又分析了如何划分系统的二级标准模块,如整流模块、逆变模块、励磁模块等;随后作者又以多相同步电动机调速系统为例对控制系统进行分层研究,设计了各控制管理层的任务及各层问的信息流通信方式.利用这些研究成果,作者设计、制作了模块化的同步电机调速装置,试验取得了成功.     

基于电力电子标准模块的高速智能通讯网络拓扑

目前,通用数字控制功率变换器的控制结构尚未充分利用数字通讯的优点。分布式数字控制网络结构是复杂中大功率电力电子系统集成的方向。该文从分析基本环状网络结构出发,提出了一种基于电力电子模块(PEBB)的高速智能通讯网络拓扑,其最大优点是每个通讯单元的数据发送源可以根据该单元当前状态选择。该通讯网络可大大提高数据在网络上的传输速度,减小传输延时,可更好的解决电力电子高速通讯中由环形网络本身特性所带来的同步问题,也对降低光纤通讯网络的成本起到极大促进作用。通过实验,文章最后给出了每两个从节点间数据传输延时的时间,可以得出该控制系统对于有较高开关频率要求的电力电子变换器同样适用。     

分布式供电系统中源变换器输出阻抗的研究

随着功率电子变换技术的发展,构建大型电力电子供电系统越来越多地采用模块集成的方式。美国海军提出的电力电子积木的概念对模块级的系统集成做出了很大贡献。该文提出一种新颖的系统集成的观点,即从系统级的高度将分布式供电系统中的源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗作为标准化研究的对象。该文以分布式供电系统中常见的移相全桥DC-DC变换器为例,对输出阻抗进行了模型验证,并详细分析了输出阻抗的特点。为了便于将来制定出Buck类DC-DC模块的输出阻抗的标准,通过实验揭示了移相全桥DC-DC变换器的输出阻抗随功率等级、开关频率和控制方式变化时的规律。     

汽车CAN通讯的基础浅析及CAN光转使用注意要点

随着汽车电子技术的不断发展,特别是新能源汽车的迅速崛起,汽车上的电子控制单元越来越多,通讯模块也越来越复杂,因此需要使用能够满足多路重复利用的总线通信系统,能够将各个电子控制单元连接成为一个网络,通过共享的方式进行传输数据和信息,从而实现网络化数字通讯和控制功能。     

三电平单元电力电子变压器容错运行技术

基于三电平单元的电力电子变压器具有功率模块少、功率密度高等优点,在数据中心不间断电源、铁路配电系统、超级充电站等场景中应用前景广阔。然而,电力电子变压器中开关器件多,器件故障引发的故障模块切除动作将导致系统容量损失,易引发系统失稳、故障越界等问题。针对该问题,文中提出了一种基于故障模块、故障相与非故障相协同的三电平容错运行技术。首先,采用开关组合列举法分析了不同故障类型下三电平单元H桥的共性故障结果,并基于部分器件旁路实现了故障模块重构和容错运行。其次,提出了相内协同控制策略,实现了故障模块电容电压的稳定与均压控制,并通过相间协同控制实现线电压平衡,共同保障电路正常运行。最后,针对不同故障结果提出具体的容错控制方法,并通过仿真验证了所提容错方法的有效性。仿真结果证明了容错控制下电力电子变压器能稳定运行。     

基于仿生学的电力电子系统分散自治控制

从仿生学的角度出发,模仿人体系统分布自治控制的特点,复杂电力电子系统的可靠性有望得到提高.电力电子细胞是对应于人体细胞的电力电子系统的最小单位,与电力电子系统集成模块具有很强的联系,该文介绍了电力电子系统集成的国内外发展现状,进一步重点研究用分立器件构建的分散自治模块,构建的实验室原型可以方便的组成若干功率变换器,实验结果表明以这种模块为基础的分散自治控制是可以实现的.     

自动化系统中串口设备上网方案的设计

研究了厂站自动化系统中常规RS-232／422／485串行接口的间隔级测控保护单元通过转换上TCP／IP以太网的必要性和可行性，并针对变电站典型设计方案提出了其自动化系统中的串口设备的上网方案。进一步分析上网后对通讯媒介选择，通讯规约改变，原有通讯接口软件兼容性等方面及转换模块安装于开关柜上对温度、抗震性、抗干扰性等问题。     

小功率电力电子系统集成高频化研究

电力电子系统集成理论将是本世纪电力电子技术发展的一个重要趋势。对于小功率电力电子系统集成而言,为了减小体积实现高功率密度以便于集成,高频化是必然的发展趋势。而高频化势必带来一些问题,其中最主要的问题是损耗增加,发热严重等,已经成为了高频化发展的一个瓶颈。本文主要对高频化的问题进行了一些研究和探讨,给出了一些相应的对策。并制作了一台1MHz的ZVS Buck变换器样机进行了实验验证。     

配电系统的正常运行与安全控制

根据电力系统的三种运行状态,对配电系统正常状态下的正常运行和预防性控制紧急状态下的紧急控制和恢复状态下的恢复控制进行了分析。其中,就当代配电系统自动化在配电系统正常运行和安全控制中的若干特点,如与输电系统的不同、“多岛自动化走向系统集成、基于不感觉停电的负荷管理、电力市场和电力电子技术的影响、故障测距、投诉热线处理等问题进行了讨论。     

城市配电网自动化及其网络结构

配电网自动化是实现配电运行、管理自动化以及信息集成、综合应用、用户服务自动化的基础,基于先进通信技术的配电网自动化必将是配电网今后发展趋势。探讨了合理的城市配电网网络结构及与其匹配的保护配置方案,并在此基础上探讨了配电网自动化实现的手段及其基本功能。     

电源管理半导体

电源管理半导体是一种新型的电力电子器件,它将功率集成电路进一步延伸,将一些外围电路及控制(可编程)融为一体.为各类电器尤其是便携式电器的电源提供广泛而方便的选择.电源管理半导体具有高集成化、高智能化和模块化的特点,它在电子领域的优异表现,必将对电力电子装置产生革命性的影响,电力电子功能模块(PEBB)的出现就是其中一个很好的范例.     

MiniSKiiPIPM—面向中等功率应用的先进模块架构

电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源,尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装,本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此,所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响,输出功率高达15kW,从而提高了在应用中的可靠性。     

MiniSKiiPIPM面向中等功率应用的先进模块架构

电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源,尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装,本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此,所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响,输出功率高达15kW,从而提高了在应用中的可靠性。     

MiniSKiiP~IPM面向中等功率应用的先进模块架构

电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源,尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装,本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此,所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响,输出功率高达15kW,从而提高了在应用中的可靠性。     

仿生学在电力电子学中的应用研究

本文将电力电子仿生学作为电力电子学中的一个新的研究方向提出来 ,阐述了其基本概念和研究方法 ,讨论了电力电子系统和生物系统之间的内在相似性。论述了电力电子学可向生命科学借鉴和学习的主要内容 ,它们包括生物系统的高度可靠性、生物系统的高效能量流动、奇妙的生物智能、先进的组织结构和运行模式以及性能优良的生物材料等五个方面。本文的研究工作对仿生学在电力电子学中的应用有一定的指导意义。     

电力线通信物理层综述

电力线通信收发器主要由物理层、介质访问层和逻辑链路层3部分构成,其中物理层是电力线通信收发器系统最基础和最关键的部分之一,其功能主要是把信号调制成为可以传输的信息,并解调发射端传输的信息,提高通信系统的抗干扰性和稳定性。为了更加全面和深入地了解电力线通信系统标准中物理层性能上的特点,文章对目前国际上主流电力线通信系统标准的物理层技术进行了介绍。重点对窄带电力线通信相关标准物理层技术进行了总结、分析。     

仿生学在电力电子系统设计中的应用

基于生物可靠性机理,系统地探讨了高可靠性电力电子系统的设计理论和方法,包括自律分散控制、冗余设计、自复制和自修复、智能化设计、自适应控制及自组织控制。利用这些仿生设计理论和方法,可提高电力电于系统的可靠性。提出了自律单元和自律分散电力电子系统等重要概念, 并指出:自律单元应具有自律可控性和自律协调性,自律分散的电力电子控制系统基于自律单元;自律分散控制系统代表了以后高可靠复杂功率变换器系统的一种极具前景的发展方向。最后,基于生物系统的自律分散控制思想,设计了一种新颖的单相逆变器。应用实例表明,仿生学在电力电子技术中,尤其在高可靠性电力电于系统设计中,有着广阔的应用前景。     

电力电子与电力系统集成专辑主编评述

随着可再生能源、直流输电和微网等领域快速发展,电力电子与电力系统之间集成日益提升,由此引发的变流器与电网之间以及变流器之间相互作用给变流器控制、多变流器间协调控制、变流器系统建模分析以及变流器系统稳定运行等带来诸多挑战,近年来得到学术界及工业界关注。为了集中展现本领域最新研究进展,《电源学报》特别推出"电力电子与电力系统集成"专辑,以期推进电力电子与电力系统集成中难点和热点问题的探讨。