基于电子电力变压器的自平衡牵引变压器

为了减小电力牵引系统对电网的负面影响,基于电子电力变压器的设计思路,研究设计了一种具有自平衡能力的牵引变压器。通过采用级联多电平技术和交错并联技术,既较好地解决了电力电子开关器件的电压和电流定额与配电系统匹配问题,又同时解决了阻止向一次侧电网注入负序分量问题;设计的牵引变压器采用基于载波移相技术的控制方案即网侧采用功率因数可调的解耦双闭环直接电流控制,负荷侧采用确保各相输出电压独立恒定的相间独立的电压有效值反馈控制。用Matlab/Simulink环境下建立模型的仿真结果表明:所提出的自平衡牵引变压器无论二次侧两相负荷是否一致,都可保证一次侧三相电流对称,并减小了负载谐波对电网的污染。     

基于高频隔离的负序级联式补偿电路拓扑

提出了一种可以级联应用于高压场合的负序电流补偿电路拓扑。此电路通过内部相互耦合的高频隔离变压器进行负序能量交换,实现了对于三相四线制或者三相三线制中不平衡电流的补偿。这种拓扑克服了传统按照星型连接的电压型H桥级联构成的APF应用于高压系统中无法进行负序电流补偿的缺点,实现了相间能量交换,并且能够在单级和多级级联后均可进行无功,谐波和负序电流的补偿。系统通过三绕组变压器降低了直流侧电容电压的二次脉动,减小了所需电容量。文章通过对两级级联系统的仿真,证实了电路拓扑的可行性,所构建的小功率实验平台进一步验证了所提出方案的有效性。     

配电变压器集成式级联STATCOM原理与设计

配电网无功补偿能够有效减少电能损耗,提升供电质量,以配电变压器作为无功控制的节点充分利用配电变压器富余容量,提出一种与配电变压器相集成的级联静止无功发生器(STATCOM)装置。将级联型STATCOM通过Dyn11配电变压器高压侧三角形绕组抽头接入系统,研究通过抽头注入电流实现无功补偿的机理,分析注入电流对绕组电流分布的影响,充分利用变压器绕组的载流能力设计合理的接入点电压等级和补偿容量。针对配电变压器集成式级联STATCOM结构特点,提出改进的无功指令电流检测方法,采用非线性无源控制实现指令电流跟踪,提升控制系统的鲁棒性。仿真与实验结果验证了提出方案的有效性。     

电力电子变压器的高速铁路同相供电系统及控制方法

传统的同相牵引供电系统能够解决电气化铁路供电长期存在的电能质量和过电分相等问题,但存在高压大功率降压隔离工频变压器。电力电子变压器的同相供电系统能取消工频变压器,具有重量轻、成本低等优点。首先提出了该系统的结构和工作原理;其次采用相量法和相量图分析了系统负序补偿平衡原理,根据系统结构特点提出了高压级联侧电压平衡控制方法和直直隔离侧控制方法;最后在MATLAB/Simulink仿真平台上建立了仿真模型,仿真结果验证了所提结构和控制方法的有效性。     

配电系统电子电力变压器不对称负载仿真

配电系统中经常会出现不对称负载运行的情况，研究不对称负载情况下电子电力变压器的特性和控制策略，对于电子电力变压器在配电系统中应用有重要意义.通过分析原方系统和副方负载的要求，提出了一种简单而有效的控制方案：其输入级在d-q轴系中采用直流电压外环和交流电流内环的双环解耦控制，其输出级采用基于输出电压瞬时值反馈的双环控制.在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型，通过对空载、满载、单相负载、不平衡线负载和非线性负载等条件下的仿真表明，针对三相四线配电系统电子电力变压器所设计的控制方案，无论是在对称负载还是不对称负载条件下，电子电力变压器都能实现原方系统输入电流正弦和负荷侧供电电压恒定，具有良好的负载特性。     

三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器

提出一种三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器.该补偿器主电路由具有独立直流侧电容的三相电压源型逆变器通过单相耦合变压器级联而成,耦合变压器的容量为补偿器容量的1/3,具有逆变器中开关器件的开关应力小、直流侧电容电压波动小、补偿电流的波形品质好等优点.采用移相脉宽调制技术可以在不改变输出电压品质的情况下降低逆变器的开关频率,将输出电压的谐波主频带推至3倍开关频率附近,采用d-q解耦控制可提高补偿器的响应速度.考虑到补偿器中各逆变器可能存在参数不一致的问题,对各逆变器的直流侧进行电压平衡控制,仿真实验证明了该补偿器及其控制方法的正确性和有效性.     

零序和负序电压注入的级联型并网逆变器直流侧电压平衡控制

级联型并网逆变器可以无变压器并入高压电网,并且具有容量大、效率高等特点,对配合可再生能源大规模并网和增强电力系统稳定性具有重要的意义。但级联结构中存在直流侧平衡问题,这严重影响到装置的输出性能和可靠性。针对三相星型结构中的相间直流侧不平衡,在并网逆变器注入零序和负序电压的情况下,推导出其各相有功功率的数学模型并对比功率调节能力,提出一种结合零序和负序电压注入的相间直流侧平衡控制方法及其适用条件,较好地解决了直流侧平衡问题,兼顾了装置性能和功率调节能力。通过仿真和实验验证了该方法的有效性和可行性,实验结果表明,该方法即使在电网电压不平衡的条件下,也可以保证相间直流侧平衡。     

10kV电能质量扰动综合发生装置的研制

提出了一种能模拟电力系统电压扰动与电流扰动输出的电能质量扰动综合发生装置,能输出电压暂降、电压波动和闪变、电压谐波、电流谐波、电压电流三相不平衡等波形,具有输出波形好、功率大、电压等级较高等特点。该装置采用多绕组变压器+全控型变流器+载波移相级联型多电平变流器结构,整流部分采用电压电流双环控制,输入电流波形好,直压稳定,逆变侧采用载波移相级联多电平控制策略,输出波形精度高。在PSCAD仿真分析的基础上,研制1.5 MVA/10 k V电能质量扰动综合发生装置样机,仿真和实验结果验证了装置主电路和控制策略的正确性。     

H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制的研究

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧单电容电压波动引起相内及总体电压不平衡的问题,提出采用3种控制器协调控制的策略。直流侧单电容电压控制器为电压内环,单电容电压与参考电压作比较经过PI调节实现H桥单元电容电压平衡控制。直流侧总电压和无功电流控制器为电压、电流双环控制,总电容电压平方和与参考电压作比较经过PI调节实现总电容电压的平衡控制。同时提出一种获取无功参考电流的方法,该方法计算简单可有效提高系统运行的可靠性。H桥级联七电平STATCOM的仿真与实验表明,所提控制策略在系统稳态和负载突变时直流侧电容电压在允许范围内波动,具有良好的动态性,网侧电压与电流基本同相位,最终实现了直流侧电容电压的平衡控制,验证了所提控制策略的有效性。     

网压不对称H桥级联APF直流侧电压的控制

H桥级联的拓扑结构存在直流侧电容电压不平衡的问题,特别是在网压不对称的工况下,不平衡尤为严重,影响到系统的正常运行。针对级联H桥拓扑存在的直流侧电压不平衡问题,提出一种总体、相间和相内三层电压控制策略。通过建立并分析级联H桥APF功率交换模型,找到相间、相内直流侧电压不均衡的原因。通过基波有功电流保持总体电压的稳定;通过在交流侧加入负序电压实现了三相之间功率的重新分配以实现直流侧电压的平衡;在交流侧引入一个电压矢量以实现相内电压的均衡,使得装置可以在网压不平衡工况下正常运行。最后,通过仿真和实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

Auto-balancing transformer based on power electronics

An auto-balancing transformer based on power electronics is designed and proposed to prevent voltage or/and current unbalances arising on the primary side system from infecting the secondary side system, or in reverse. The multilevel converters and interleaving parallel connection technology are adopted in the transformer design to match the demand of power automatically balancing and high-voltage and high-power application. The operating principle is analyzed in detail and an effective control scheme is developed. To verify the new features of the proposed design, a detailed computer simulation model is established using Matlab\Simulink and typical simulations are carried out. And the experimental verification is also presented. All show satisfactory results.     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

两种移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器比较研究

新颖的全桥式高频环节AC/AC变换器,由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成,包括全桥全波式和全桥桥式拓扑.对双极性、单极性移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则和原理试验等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论.相对于双极性移相控制AC/AC变换器,单极性移相控制AC/AC变换器获得了更优的综合性能.移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器,为实现新型的、中大容量的正弦交流稳压器、电子变压器和交流调压器奠定了关键技术基础.     

Typology and working mechanism of a hybrid power router based on power-frequency transformer electromagnetic coupling with converters

The power router (PR) is a promising piece of equipment for realizing multi-voltage level interconnection and fexible power control in the future distribution power grid. In this paper, a hybrid PR (HPR) topology based on power-frequency transformer electromagnetic coupling with converters is proposed for the medium distribution power grid. The power-frequency transformer is used to undertake power transmission, voltage conversion, and other main tasks, while the power electronic converters are combined to achieve active control. Equivalent magnetic and electrical circuit models are established to help discuss the operating principle of the proposed HPR. Additionally, the power fow and control principle of the HPR in diferent operating conditions are analyzed, with the control system design scheme presented. The theoretical analysis results are verifed by MATLAB/Simulink+Plecs simulation and a controller hardware-in-the-loop study, as well as a down-scale experimental test, indicating that the proposed HPR is fexible in active voltage support and current control.     

电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究

首次提出了电压源高频交流环节AC/AC变换器电路拓扑族 ,这类电路拓扑由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器构成。分析研究了这类变换器稳态原理与移相控制策略 ,绘出了变换器的外特性曲线。这类变换器具有电路拓扑简洁、两级功率变换 (LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、网侧电流波形可得到改善、负载适应能力强等优点。PSPICE仿真波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性。     

中高压电力电子变压器拓扑与控制应用综述

电力电子变压器(PET)作为一种新型的电能路由设备,在智能电网与能源互联网领域有着极大的应用价值。本文针对中高压的应用背景,对典型的PET拓扑及相关的控制策略进行了分析,总结了各类拓扑在系统效率、可靠型以及控制复杂度等应用方面的特点,其中带有多模块级联高压侧变换器的三级式PET拓扑电平数易于扩展,且控制上较为简单,但在系统体积与效率方面仍有优化的空间。本文还对于隔离级中两种不同类型的变换器进行了具体控制方法上的归纳与对比,对两种不同变换器在中高压应用场合的适应性进行了分析。     

软开关技术及应用实例

本文侧重对零电流开关（zcs）脉冲调宽变换器、零电压开关（ZVS）脉冲调宽变换器、移相控制零电流转换全桥式DC／DC变换器和移相控制零电压转换全桥式DC／DC变换器的工作原理及设计方法作以简单介绍,还列举了几个实用的软开关电源电路。     

软开关技术及应用实例

本文侧重对零电流开关(ZCS)脉冲调宽变换器、零电压开关(ZVS)脉冲调宽变换器、移相控制零电流转换全桥式DC/DC变换器和移相控制零电压转换全桥式DC/DC变换器的工作原理及设计方法作以简单介绍,还列举了几个实用的软开关电源电路。     

软开关技术及应用实例(续2)

本文侧重对零电流开关(ZCS)脉冲调宽变换器、零电压开关(ZVS)脉冲调宽变换器、移相控制零电流转换全桥式DC/DC变换器和移相控制零电压转换全桥式DC/DC变换器的工作原理及设计方法作以简单介绍,还列举了几个实用的软开关电源电路。