兆瓦级全功率风电并网变流器功率组件设计

在考虑交流电流纹波的基础上,提出了一种估算精度高的功率损耗简单分析方法;直流电容温升与电容电流纹波密切相关,考虑功率组件间杂散参数对电容纹波电流分布的影响,提出了一种分析电容纹波电流的简单方法。最后,设计了包含功率器件、散热器、直流电容、电流传感器等器件的1 MW标准功率组件,并对所设计的功率组件进行了全面的测试。测试结果验证了所提出功率损耗估算方法和直流电容纹波分析方法的有效性,可满足兆瓦级全功率风电变流器的设计要求。     

光伏逆变器中DC-link电容的选型计算

DC-link电容是光伏逆变器直流侧电路的重要组成部分,其设计选型对逆变器的性能、体积、重量及成本均有一定影响。以单级三相全桥拓扑的光伏逆变器为例,重点讨论了薄膜电容的额定电压、容量及纹波电流等参数所需满足的要求,进行了理论分析、计算和仿真,以期对实际应用中的电容选取提供参考。     

一种H桥功率单元母排优化方案

基于一种H桥功率单元的结构布局,从正弦脉宽调制(SPWM)的原理出发,详细分析了在H桥功率单元充电、放电情况下及上管、下管续流情况下的工作状态,并结合电容的内部结构,阐述了实际功率流的产生路径对电容温升及叠层母排温升产生的影响。通过一种续流母排的设计,详细分析了功率流如何通过续流母排而减小对电容的温升及叠层母排的温升,并通过试验平台进行测试,分别在无续流铜排及有续流铜排的条件下对电容的纹波电流及母排的温升进行测试,对测试数据进行分析,验证了理论分析的正确性。     

牵引功率单元布局对支撑电容的影响研究

功率单元和支撑电容是牵引变流器设计中最核心的两个部件,功率单元结构布局的不同影响支撑电容的纹波电流,进而影响变流器的可靠性和使用寿命.此处研究了功率单元不同结构布局和应用特点,并对其对支撑电容纹波电流的影响进行理论分析,最后通过仿真和样机试验验证,提出最优功率单元结构布局,为功率单元结构选择和电容选型提供了设计依据.     

大功率变流器直流支撑电容纹波电流测试方法的研究

功率变流器直流支撑电容纹波电流是否在标称的额定电流范围之内,是判断电容可靠性和寿命的关键因素之一。在大功率变流器中,为减小回路杂散电感,直流支撑电容接线端一般都紧贴叠形母排,无法直接对直流支撑电容的电流进行测试。本文提出一种间接测试直流支撑电容纹波电流的方法,并通过仿真和试验,表明了该方法的正确性。     

单相整流滤波电容纹波电流的数学模型与分析

整流滤波用电解电容容值的改变不光影响输出电压,还会影响电容本身的纹波电流,进而对损耗和电容本身的寿命带来影响。本文建立了滤波电容纹波电流的数学模型,利用Saber仿真结果和计算结果对比验证了模型的正确性。基于所建立的数学模型分析了容值变化对纹波电流和电容损耗以及电容寿命的影响,分析发现：随着容值的增加,电容的纹波电流会随之增加,电容损耗增加至极值点后逐渐减小。最后,进行了实验验证,进一步完善了滤波电容的选取依据     

电动汽车电机控制器母线电容纹波电流研究

在电动汽车电机控制器中，由于电机负载电流的变化和功率器件高频开关的影响，在直流母线上会产生纹波电流，纹波电流通过直流母线电容，会导致母线电容发热，纹波电流过大会引起电容发热严重，直接影响电容使用寿命。本文通过对电机控制器建立Matlab/Simulink仿真模型，分析了母线电容上纹波电流波形特征，同时分析了纹波电流影响因素，最后介绍了母线电容关键电气参数，结合纹波电流影响因素，对母线电容选型匹配提供参考。     

制动能量回收系统中超级电容充放电特性研究

超级电容作为一种新型环保储能元件,被广泛应用于能量回收系统中,但其模组参数和充放电特性将影响储能系统的控制性能。论文根据系统要求,计算和选取了经济型超级电容模组,理论建模分析了超级电容的充放电特性,采用先恒流后恒压的充电和变负载放电方式,搭建了制动能量回收储能系统的超级电容充放电实验系统。实验验证了充电电流越大充电时间越短和放电电流能够自动匹配负载大小的充放电规律,同时验证了电流设定值对放电规律的影响。     

单相整流滤波电容纹波电流的数学模型与分析

整流滤波用电解电容容值的改变不仅影响输出电压,还会影响电容本身的纹波电流,进而影响损耗和电容本身的寿命.建立了滤波电容纹波电流的数学模型,利用Saber仿真结果与计算结果对比验证了模犁的正确性.基于所建数学模型,分析了容值变化对纹波电流和电容损耗以及电容寿命的影响,随着容值的增加,电容的纹波电流会随之增加,电容损耗增加至极值点后逐渐减小.最后进行了实验验证,进一步完善了滤波电容的选取依据.     

基于低压直流供电的100 kV重频高压电源

为了满足小型化、重频化脉冲功率装置在无市电供应环境下的充电需求,研制了一种紧凑型重频高压电源。电源使用30 V低压直流供电,分别采用初级储能电容和多模块串联叠加结构实现输出功率的放大和100 kV高压的输出;通过仿真实验拟合输出电压和功率曲线,进而分析了模块和整机的性能;然后对电源各器件进行结构设计并完成了硅凝胶灌封;最后采用两组充电运行实验测试了电源系统的性能指标。最终测试结果表明:电源能够对320 nF电容负载充电至100 kV;平均充电功率大于10 kW;充电频率1~10 Hz可调;实际电源装置的输出功率小于仿真结果,可能是由反馈电流信号纹波过大和组装的等效阻抗更大所引起。该结果验证了重频高压电源技术方案的可行性,并为研制更高性能的紧凑型重频高压电源奠定了基础。     

逆变电源母线电容纹波电流与容值优化研究

逆变电源直流母线电容的选取是逆变电源稳定工作的关键因素之一。通过对其电路的分析建立了计算逆变电源的纹波电流和最小电容值的计算公式,来选取合适的电解电容应用于逆变电源直流母线。最后利用Matlab仿真软件,进一步地验证了直流母线电容的选取原则的可行性。     

四开关空间矢量脉宽调制控制算法及母线电容电压不平衡问题的研究

三相四开关逆变器采用"五段式"空间矢量脉宽调制(SVPWM)方案可有效减小电机的转矩脉动,而四开关逆变器的母线电容电压不平衡将直接影响SVPWM的效果,导致电机三相电流不平衡,使电机的转矩脉动加剧。在深入分析四开关逆变器SVPWM原理的前提下,分析了直流母线电压不平衡对电机运行的影响,提出了一种有效的补偿办法。仿真结果表明,补偿后的异步电机VVVF系统具有较好的性能。     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

A new three-phase power-factor correction (PFC) scheme using twosingle-phase PFC modules

In this paper, a new three-phase power-factor correction (PFC) scheme is proposed using two single-phase PFC modules. In this approach, the "three" phase input is first transformed to "two" phase by means of a 0.14-pu-rated autotransformer. Two standard single-phase PFC modules are then employed to process the "two" phase power to DC output. Split inductors and diodes are employed to limit interaction between the two PFC stages. Due to cascade operation of two PFC stages, low-frequency (120 Hz) ripple in the DC-link capacitor is cancelled. Detailed analysis and simulation results are presented. A 220-V 1.5-kVA design example along with experimental results is shown     

基于重复控制的新型三相变换器研究

中间直流侧的电解电容是决定AC/DC/AC变换器使用寿命的关键,取消或减小该电容具有重大意义。针对整流级采用二极管不控整流桥、逆变级采用全控桥的拓扑结构,具体分析了整流级在SPWM调制方式下的工作模式。通过把三相输出电压划分为6个区间,并在每一个区间内根据SPWM的调制特点和三相负载电流的波形,得出了负载功率因数角与能量反馈(倒灌电流)的关系。在此基础上,通过对1个载波周期内直流侧电容上的充放电分析,给出了有倒灌电流时最小电容值的计算方法。取消或减小直流侧电容后,不控整流输出的直流电压是波动的,逆变级不能直接应用标准的SPWM。根据重复控制的原理,对重复控制可以消除输出电压中因直流电压波动而产生的低次谐波的机理进行了分析,分析结果表明应用重复控制可以使输出电压具有良好的波形。最后,应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

开关电源中电解电容寿命预测分析

在开关电源产品中,电解电容是不可或缺的关键储能与电能变换元件。然而,在高纹波电流、高温的功率变换应用场合中,相对于其他电子元器件,电解电容的寿命是最短的。因此,电解电容是制约电源产品使用寿命的关键元件。首先从电解电容的内部结构与失效机理出发,指出温度是影响电解液挥发速率的最重要影响因子,并分别分析环境温度与纹波电流对电解电容使用寿命的影响。最后,以一台240 W高频开关电源样机中PFC母线电解电容为例,通过两种方式测量电容内部温升,测算的电容使用寿命满足产品整机规格要求。     

风机中参数变化对变流器直流侧电容可靠性的影响分析

以风电机组功率变流器可靠性评估为背景,给出了一种直流侧电容的可靠性评估方法。基于电容的损耗计算方法,结合热网络结构,构建了直流侧电容的可靠性分析流程。综合考虑电容的可靠性影响因素,分析了环境温度、风速、电容等效串联电阻及热阻的变化对直流侧电容可靠性的影响。以某风电场2 MW双馈风电机组结合实际风速、气温数据为例进行验证,实例结果验证了理论分析的正确性。讨论了当风电变流器实际工作时,利用优化变流器直流侧设计或电容的散热环境等措施提高直流侧电容的可靠性,结果表明了所提方案的可行性。     

整流后滤波用电解电容的选择

整流滤波用电解电容器容值的改变不仅影响输出电压,还会影响电容本身的纹波电流,进而对损耗和电容本身的寿命带来影响。本文建立了滤波电容纹波电流的数学模型,利用Saber仿真结果和计算结果对比验证了模型的正确性。基于所建立的数学模型分析了容值变化对纹波电流和电容损耗的影响,进一步完善了滤波电容的选取依据。     

电容器连接组件过热原因分析与设计改进

TBB24-35-60120/334-2BLW型电容器装置广泛应用于江西500 kV变电站内,该型电容器组连接组件存在结构性缺陷,经常出现单台电容器连接组件过热问题。为保证电网安全,分析该型单台电容器连接组件结构,设计出新型单台电容器连接组件并在现场成功实施更换改造。因此建议用50平方BV线代替原有35平方多股细软铜线;用SBK-1-M16型变压器专用线夹代替原有引线接头;引线在安装时注意留出存水弯。