低地板轻轨车牵引变流器通风散热设计

采用强迫风冷的变流器必须进行通风散热设计,选用通风机需要考虑的因素为其风量和风压,风量取决于变流器功率损耗,风压与箱体风道设计有关,根据风量确定风机后.风压决定风机的实际工作点;选用散热器的依据为散热器热阻,热阻值取决于通风条件和变流器功耗.对轻轨车牵引变流器功率损耗进行了计算,分析了功率损耗与所需风量以及散热器热阻之间的关系,并通过专业软件fluent,对箱体风道进行CFD仿真和设计,进而结合相关国家标准选择了合适的通风机和散热器.实验结果表明,风道设计以及通风机和散热器的选择合理,符合要求.     

风电变流器IGBT散热性能研究

风电变流器设计中,IGBT的散热设计非常关键,介绍了一种适用于风电变流器工程应用的IGBI损耗的理论计算方法,并建立了准确的数学模型。针对风电变流器应用环境的差异性以及不同类型散热器的固有热阻属性,通过flotherm仿真软件搭建普通散热器与热管散热器的仿真模型,仿真对比了不同散热器散热能力的差异。最后,通过实验验证了该设计方法的合理性和实用性,为风电变流器IGBT散热器与散热系统设计提供了重要的参考依据。     

大功率变流器热设计的多目标优化研究

通过对现有大功率变流器热设计的散热需求、系统成本、散热效率、系统寿命优化等设计方案的多目标综合优化进行研究,提出一种实现多目标优化的大功率变流器热设计方案。从热源功耗计算、散热方案设计、热仿真分析、试验验证等几个方面对方案进行详细介绍,最后通过试验验证了设计方案的准确性。     

风电变流器的水冷系统性能研究

针对一种大功率风电变流器进行了整柜水冷系统性能研究.对变流器系统流量、管路直径、管路压力损失进行了计算和分析,并根据变流器的散热需求进行了流量分配设计.利用 ANSYS软件对整柜水冷散热模型进行建模 和热仿真,采用热仿真计算和样机测试的方法进一步研究了该水冷系统在不同静态压力下,系统压力损失与流量间的关系,并对热仿真结果进行了归纳回归.对大功率风电变流器的水冷系统性能的研究,给其他大功率电力电子产品的水冷系统设计提供了参考.     

逆变器中IGBT模块的损耗计算及其散热系统设计

介绍了一种在工程上比较适用的IGBT模块损耗的理论计算方法,并将其计算结果与厂家给出的仿真结果相比较,精度满足设计要求.在计算出IGBT模块损耗后,利用散热系统热阻等效电路,求出散热器热阻,进而设计出符合逆变器的强迫风冷散热系统.最后,通过ICEPAK软件对散热器进行仿真,由仿真结果表明散热器达到要求.     

高速列车变流系统热设计与温升仿真研究

变流系统是决定高速动车组动力配置的重要组成部分之一,其散热能力在很大程度上影响着变流系统的容量。论文简要介绍了高速列车牵引传动系统结构及其冷却方式,运用二次线性化的方法对牵引变流器中的主逆变器功率器件损耗进行建模,并推导出了具体的计算流程。另外,利用热仿真软件FloTHERM对功率模块特定工作状态下的热分布情况进行仿真,并与计算结果及列车运行实测数据比对,证明了建模及仿真分析的可靠性,为变流器的损耗计算及散热设计提供了方法和依据。     

计及焊层疲劳影响的风电变流器IGBT模块热分析及改进热网络模型

针对不同疲劳寿命时期对风电变流器绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)模块结温的影响,分析焊层在不同脱落度下的IGBT模块热阻变化规律,并建立考虑热阻变化的改进热网络模型。首先,依据风电机组变流器IGBT模块的结构和材料属性,建立三维有限元热-结构耦合分析模型,对基板焊层和芯片焊层在不同脱落度下IGBT模块结温和热应力的分布规律进行仿真分析。其次,确定不同焊层脱落度下其热阻增量值,并建立IGBT模块改进热网络模型。最后,将三维有限元模型和改进热网络模型的结温计算结果进行对比分析,验证了所提的改进热网络模型的有效性。     

基于PWM控制下永磁同步发电机效率优化设计

永磁同步发电机(PMSG)通过全功率变流器与直流母线连接,因此传统的采用直接并网的同步发电机设计与分析模型不再适用于变速恒频系统中的永磁同步发电机。本文提出了一种变速恒频系统中永磁同步发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映永磁同步发电机的实际运行状况。基于该模型,运用模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)对4k W的永磁同步发电机进行了以效率最优为目标的优化设计。最后运用有限元方法和Matlab仿真分析,对4k W永磁同步发电机进行了空载有限元仿真和负载情况下的运行仿真和实验,通过仿真和实验的结果验证了本文所提出的设计优化设计方法的工程使用价值。     

储能变流器功率模组的优化设计及散热仿真分析

功率模组作为储能变流器的核心单元,其散热问题引起了广泛的关注.以某500kW 储能变流器的功率模组为研究对象,从物理模型、风机选型、散热器设计、热仿真分析等方面详细介绍了功率模组的散热系统.建立了仿真模型,通过仿真计算优化了散热器的结构参数,并分析了功率模组的散热特性,最后通过试验数据和仿真计算对比, 验证了基于数值仿真的可靠性.该研究有效提升了选型的精确度,缩短了散热器设计周期,对后续的功率模组热仿真分析和优化具有重要的指导意义.     

基于同调等值的多变流器系统聚合降阶建模

电网故障时,多锁相环同步型变流器系统面临严重的暂态同步失稳问题。然而多变流器系统模型阶数高,交互耦合复杂,给暂态同步稳定分析带来严峻挑战。为此,该文提出基于同调等值的多变流器系统聚合降阶方法。首先建立了多变流器系统等值摇摆方程,发现阻抗压降的差异是导致同母线与不同母线变流器同调特性差异的原因。在此基础上,提出基于阻抗压降的多变流器系统同调判据。接着,在功率约束条件下给出同调变流器群等值电路参数的计算方法,并借助惯性中心的概念通过聚合锁相环摇摆方程,得到等值控制参数的计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件与RT-LAB实验平台验证了所提同调等值方法的有效性。     

可变拓扑的改进型交直流混合微电网

为提高配电网非理想工况下并网的交直流混合微电网(HMG)的运行性能,提出一种可变拓扑的交直流HMG及其控制策略。首先,在HMG交流母线与配电网之间插入了串联补偿变压器(SCT),并设置对应的双功能变换器在并网运行时控制SCT实现电压补偿,而在孤岛运行时用作HMG交直流母线接口变换器。其次,在分析电路拓扑和工作模式的基础上,设计了双功能变换器与交直流母线接口变换器的解耦协调控制策略。最后,仿真和实验结果表明,在配电网电压波动、暂降和暂升工况下,所提方案能够使HMG交流母线电压保持稳定,提高了HMG的故障穿越能力和供电质量。     

三电平变换器无感母排设计

为了抑制大功率三电平变换器关断过电压的产生,从减小连接线路杂散电感出发,对无感叠层母排结构合理设计.首先,根据三电平变换器的拓扑结构和工作原理,阐述产生尖峰电压的四种强迫换流回路.然后,基于电磁场理论,提出回路面积最小化的无感母排设计原则,并应用到三电平防爆变换器中.实验结果表明,所用无感母排设计方法合理,有效抑制器件关断过电压,提高系统工作可靠性.     

基于PSCAD/EMTDC的统一潮流控制器动态仿真模型

设计了组成统一潮流控制器(UPFC)的动态仿真模型的各个模块,包括正弦脉宽调制(SPWM)信号产生模块、电压源变换器(VSC)控制模块和UPFC控制器的比例积分(PI)控制电路.首先采用三相桥式全控电路组成VSC,VSC的开关器件采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT),门极信号按SPWM的方式产生.然后通过分析线路传输功率方程设计了一个简单的PI控制器,并构成完整的UPFC仿真模型.还基于该动态模型对UPFC在功率调节、电压控制和抑制振荡等方面的功能进行了仿真分析.仿真结果表明该UPFC仿真模型在线路功率发生较大变动时能使线路快速恢复;在系统发生三相短路时能有效减少系统的功率损失和减小母线电压的暂降幅度;在系统发生功率波动时还能大幅度减小振幅.     

±800 kV特高压复龙换流站西门子大组件换流阀饱和电抗器陷分析与改造

±800 kV复龙换流站双极四阀组换流器采用西门子技术大组件换流阀,其饱和电抗器结构复杂、可靠性低,运行时冷却管路极易漏水,多次导致阀组闭锁。文中在分析西门子阀电抗器典型缺陷的基础上,结合特高压直流输电工程实际,设计研制了一种西门子换流阀用新型一体式饱和电抗器,并成功应用于复龙站换流阀电抗器改造。试验结果表明：新型饱和电抗器采用的单线圈和单管路设计,既保持了电抗器外部电气性能、冷却水流量特性、安装结构尺寸及重量等基本不变,还显著提高了电抗器冷却水路的可靠性,也降低了运行振动受力及噪声水平,可满足特高压直流工程技术与应用需要;对于提高换流阀设备本质安全、保障直流系统能量可用率具有重要的工程价值。     

New configuration of 36-pulse voltage source converter with auxiliary circuit

This paper proposes a new configuration of the 36-pulse voltage source converter, composed of two 6-pulse bridges and a pulse-interleaving auxiliary circuit. The converter topology was devised to increase the number of pulses of the output voltage without increasing the number of 6-pulse bridges and coupling transformers. The operational feasibility of the proposed system was verified by computer simulations with power system computer aided design/electomagnetic transient DC analysis software and experimental work with 2 kVA hardware prototype. The proposed converter can be widely used for the power quality compensator and the distributed power generation, such as solar and fuel cell power system.     

基于高频脉冲注入法的开关磁阻电机母线电流分解

传统的开关磁阻电机相电流采样技术是在每相绕组中分别放置1个电流传感器,这样不但增加了系统成本,而且降低了系统的可靠性。对传统不对称半桥变换电路的连接方式稍作改变,提出将高频脉冲注入开关磁阻电机母线电流中分解出各相电流的技术。该采样方法减少了电机调速系统中电流传感器的数量,降低了系统成本,使系统运行更加可靠。最后搭建了三相12/8极的开关磁阻电机系统仿真模型和实验平台,仿真分析与实验结果验证了所提分解母线电流方法的有效性、正确性。     

New protection issues of a matrix converter: design considerationsfor adjustable-speed drives

Induction motors are traditionally controlled by standard pulsewidth modulation voltage-source inverters. An alternative is the matrix converter, which consists of nine bidirectional switches. This converter has benefits compared to a standard inverter, like sinusoidal input current and bidirectional power flow. The main disadvantage is the lack of a bidirectional switch, because such a switch may be done by two transistors and two diodes. An important topic is protection of the matrix converter, and this paper proposes two new protection circuits for matrix converters with a reduced number of components. The number of protection diodes is reduced by six. Design expressions of the protection circuit are calculated and validated by simulation. The standard protection circuit and the new circuits are demonstrated by simulation to have the same performance. Experimental results on an 8 kVA matrix converter show the design expressions are correct. It is concluded that it is possible to reduce the necessary power components in a matrix converter     

一种PWM软开关变流器实现及损耗分析

零电流转换（ZCT）技术通过控制辅助电路的谐振,为开关器件创造零电流的开关条件.辅助电路的引入不会对主电路的控制算法产生影响,使得传统PWM控制策略能够直接应用在软开关变流器上.在分析ZCT软开关工作原理的基础上,引入的辅助电路损耗小于减少的开关损耗,ZCT技术提高变流器的整机效率.通过一台500 kVA三相ZCT软开关PWM软开关变流器互馈试验平台,完成了功率、软开关试验及不同谐振参数下的效率对比试验.试验结果表明,PWM变流器基本实现了开关器件的零电流转换,且谐振过程与理论分析基本相同,验证了谐振电流峰值与谐振周期对整机效率的影响.     

并网变流器功率单元设计与直流载流需求研究

功率单元是变流器中的核心部件,随着变流器容量增大,功率单元需要模块化设计。本文结合业内产品总结了目前主流的模块化技术路线,比较了半桥功率单元和全桥功率单元的优缺点,并分析了功率单元设计中的关键技术。指出了模块直流母排电流非连续、不规则的特点,鉴于该电流对母排设计具有重要参考意义而目前相关研究文献匮乏的现状,本文开展理论推导,给出了直流母排载流需求的计算方法,并进行了仿真和实验验证。     

云广HVDC孤网运行瞬时频率抑制的附加控制

在孤网运行方式下,为抑制交流故障后交流系统的瞬时频率,利用换流器稳态方程导出换流母线电压与直流电流的动态关系,结合故障特点,应用HVDC的快速和高可控特性,设计了一种反映整流站换流母线电压具有惯性环节的高压直流输电(HVDC)瞬时频率附加控制器,实现对整流器给定电流的修正和直流功率调制,提高了故障后送端交流系统瞬时频率稳定性。云广±800kV特高压直流输电系统的电磁仿真结果表明,在送端交流系统故障下,该附加控制器能够有效抑制交流系统的瞬时频率。