输电线路高频融冰大功率激励电源设计与控制方法

本文设计了一种高频融冰大功率激励电源模块化结构。输入侧应用多重化PWM可控整流和功率单元输入载波相移技术,对输入谐波和功率因数控制;组合逆变器采用相移SPWM技术以克服大功率开关器件开关频率低无法输出高频的难点,并采用输入均压、输出均流的控制策略,各单元间通过均压、均流母线相互通信,抑制了功率单元并联结构产生的环流。搭建的融冰电源仿真试验结果表明:该融冰激励源输出频率可达到40 k Hz,输出电压稳定,谐波含量少,控制方便,为输电线路新型融冰装置研发提供了技术参考。     

高性能程控三相交流功率源的研制

提出了用于计量和测试产品性能的一种高性能程控三相交流功率源的设计方法.采用了SPWM逆变激励及OCL功放的功率输出,高性能的单片机加上CPLD和锁相环的配合,实现了功率源三相电压电流大小、相位和频率的任意调整,能产生既不平衡又不对称的功率信号输出.实验证明输出波形失真度小于0.7%,精度和稳定度优于0.5%,符合0.1级标准.     

基于电流源驱动的MOSFET管损耗模型及分析

对于以电压源方式驱动功率MOSFET管,随着开关频率的提高,其开关损耗将显著增加。以此为切入点对电流源驱动功率MOSFET管进行了研究。在对电流源驱动MOSFET管原理性分析的基础上,通过详细地分析功率MOSFET管的开关过程,建立MOSFET管开关损耗模型,求解得到漏极电流、漏源电压与栅源电压之间关系,证明了电流源驱动在减少开关时间和开关损耗上的优越性。在开关频率为1 MHz、输入电压为12 V、输出电压和电流分别为1.3 V和25 A的低压大电流实验平台上进行了验证,实验结果证明了所提出的MOSFET管损耗模型的正确性。     

测试用低频正弦电流源的设计与实现

为了满足测试用激励源的要求,提出并实现了一种由预调节开关电压源、开关直流电压源、线性直流正弦电流源、H电桥以及智能控制器组成的测试用低频正弦电流源。H电桥起极性转换的作用;线性直流正弦电流源是系统的输出级,可提高正弦波的质量和动态响应性能;开关直流电压源是系统的中间级,用以减小输出级调整管两端的电压差,提高系统的效率;预调节开关电压源是系统的输入级,对输入电压进行预处理;LPC2138是整个电源的智能控制器。试验结果表明,所提出的方法是可行的,并且具有输出电流稳定、失真度小、频率调节范围宽、频率步进小的特点。     

三相级联多电平并联有源电力滤波器

为了提高有源功率滤波器的电压和功率等级,采用H桥级联配合多电平技术是一种有效的解决途径。介绍了并联有源功率滤波器的基本原理及H桥级联的载波移相控制技术,采用固定开关频率的直接电流控制方法设计了一套基于数字信号处理器(digital signal processor)和复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device)载波移相的H桥级联多电平并联有源电力滤波器系统。该系统具有利用低开关频率、低电流谐波、低压开关器件实现高压输出的优点,并通过仿真和实验加以验证。     

利用DBD开关开展脉冲压缩技术研究

为输出1～2ns脉宽的脉冲,进行了利用脉冲形成线原理和DBD开关快速导通技术压缩SOS脉冲源输出波形的实验,结果表明:峰值功率450MW、脉宽6ns的脉冲输出可压缩为峰值功率约1GW、阻抗50Ω、脉宽1.8ns、脉冲前沿约0.9ns,运行重复频率2kHz。证明该脉冲压缩技术是实现高重复频率超宽谱源的有效方法。     

矩阵变换器直接空间矢量调制策略的优化

矩阵变换器直接空间矢量调制策略存在开关频率倍频现象,开关频率提高会加大系统的开关损耗,增加换流过程和窄脉冲出现的几率,引起输出电压非线性畸变,恶化矩阵变换器的运行性能.提出一种空间矢量调制策略的优化方法,对每个功率器件的驱动信号进行优化分配,降低器件的实际开关频率;为了消除换流延时对输出波形的影响,根据输入电压扇区和输出电流对驱动脉冲进行延时补偿;利用3个零矢量调制消除窄脉冲.实验证明,该方法可以较好地改善低调制比时直接空间矢量调制策略的输出性能.     

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

大功率强迫换相电流注入多级变换器新拓扑

工程应用中,大功率变换器大都采用电压源型变换器.为解决常规电流源变换器所遇到的难题,提出了一种注入式多电平电流源型大功率变换器.基于直流侧注入阶梯电流,采用交流侧输出理想正弦交流的注入方法,对变换器注入开关时序、交流侧输出电流和直流侧注入电流变化规律进行分析.研究结果表明,该变换器主电路功率器件的开关频率为工频,降低了开关器件的动态损耗;主桥功率器件在零电流时换相,实现了真正意义上的软开关技术;变换器交流侧不需安装滤波装置就能输出高质量的电流波形.     

基于81电平铁路功率调节器的不平衡补偿策略

为进一步降低铁路功率调节器在大功率补偿过程的开关频率,采用开关频率较低的混合级联81电平变换器作为电压源、开关频率较高的单相全桥变换器作为电流源,将两个电压源背靠背连接,提出一种81电平铁路功率调节器。由于系统中承担85%的补偿功率的开关器件的开关频率在250 Hz及以下,开关频率高的电流源仅承担1%的功率,因此系统开关损耗小且对补偿电流参考信号的跟踪性能好。研究了系统的基本结构及其等效电路,通过构建等效对称三相电压源建立等效三相电路,采用有功功率平均分配法,使得补偿后的系统等效为Y-Y型对称三相电路,从而实现不平衡电流补偿,并提出一种新的补偿电流检测方法。仿真结果证明所提系统及其补偿方法的有效性和可行性。     

Halbach磁体中柱面匀场线圈的设计方法

Halbach磁体场强高、体积小,是永磁台式核磁共振波谱仪的理想磁源。为开发高分辨永磁台式核磁共振波谱仪,需要使Halbach磁体的磁场达到高度均匀。引入在超导磁体中被广泛使用的鞍型线圈,设计了一种由鞍型线圈组成、能够对Halbach磁体的横向磁场进行补偿的柱面匀场线圈。仿真和实验结果证明了设计方法的正确性。     

电力系统谐波与无功功率综合补偿方式的研究

本文对由两类逆在组成的电力系统谐波我功功率的综合补偿系统进行了分析,并提出了一种由两个并联的电压源逆变压组综合补偿系统,该系统中负荷产生的谐波由带ＬＣ并联谐振回路的混合型有源电力滤波器补偿,基波无功功率由产的低开关频率的电压源逆变器补偿。当需进行大容量的谐波与无功功率补偿时,利用该系统可有效降低装置成本和损耗。文中描述了该系统的结构,分析了其工作原理和控制策略,并通过计算机仿真对理论分析进行了验证     

基于场路耦合的永磁电机高频径向电磁力波分析

振动和噪声的大小是衡量家用变频空调压缩机品质的指标之一。针对家用变频空调压缩机出现的高频噪声问题,以一台6极9槽家用空调压缩机用永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于场路耦合法,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术及其控制策略所引入的谐波电流成分与高频声振响应特性进行研究。首先通过解析法分析了永磁电机高频噪声源的产生机理。其次从原理上阐述了电流谐波对径向电磁力波的阶次特征与频率特性的影响。然后建立了永磁电机的场路耦合模型,详细分析了不同负载工况下高频径向电磁力波频率与开关频率的关系。最后采用声振特性试验进行了验证,结果表明：场路耦合模型可以考虑电机本体、控制策略以及开关频率等非线性因素引起的高频电流谐波影响,并得出了高频径向电磁力波频率与载波频率的关系式,为永磁电机的高频噪声预测以及减振降噪提供了参考。     

基于有源阻尼的大功率永磁牵引电机电流控制

相比于异步电机,永磁同步电机具有功率密度高、效率高、可轻量化等优点,在大功率牵引传动领域得到了越来越多的研究。由于牵引变流器中二次谐振回路的存在,永磁电机的电压和电流在特定的定子频率点会产生振荡,影响系统的稳定运行,而传统的永磁电机电流控制方法无法有效抑制此振荡。为此,提出了一种基于有源阻尼注入方法的新型电流控制策略,实现了大功率永磁牵引电机在宽转速范围内转矩的稳定发挥,半实物仿真和试验结果验证了此方法的可行性。     

推挽高频链软开关逆变器

提出了一种新型用于推挽电流源高频链逆变器的有源箝位电路.详细阐述了电路的工作原理、控制方案和设计方法.最后给出仿真和实验结果.研究结果表明,该拓扑具有拓扑结构简单,使用器件少,体积小,对辅助功率器件的电压应力和电流应力要求低,部分实现了主开关管的软开关等优点.     

强磁场实验装置中脉冲磁体电阻变化模型

因脉冲磁体的电阻受电流、电阻率、比热容等多因素影响呈非线性变化,为在磁体电源设计、磁场波形调节和磁体设计时,准确模拟脉冲磁体的电阻变化,依据迭代计算的数学思想,以Pspice电路仿真软件为平台,建立了脉冲磁体的电阻电路模型。磁体的电压、电流和温度变化等模拟结果与实验结果吻合的很好,证明所建立的脉冲磁体中电阻模型的正确性。该模型可作为在脉冲磁体电源设计、磁场波形调节和磁体设计时研究脉冲磁体电阻变化时的工具。此电路模型还可应用于研究类似的电阻非线性变化情况。     

基于永磁同步电机的电流源型风电变流器实现

永磁直驱式全功率风电变流器具有结构简单、转换效率高、低成本、可靠性高等优势,是目前风力发电领域的一个重要研究方向。电流源型变换器跟电压源型变换器相比,具有出色的低电压穿越能力、易并联、高可靠性等优点。因此提出了基于永磁同步电机的电流源型风电变流器的实现方法,包括变换器的参数设计、有功和无功的控制策略、有源阻尼的实现。基于提出的控制策略,可以实现一个完整的电流源型PWM变流器。最后给出了提出的控制策略的MATLAB仿真结果。     

一种新型的电流源型变流器PWM控制策略及其在超导磁储能装置中的应用

超导磁储磁能(SMES)装置的超导磁体通过变流器与电网连接,为了减小装置向系统注入的谐波电流,各种改进的脉宽调制(PWM)技术被用于变流器的控制。该文分别用正弦波和三角波作为调制和载波信号,提出一种可用于电流源型变流器的实时电流控制的新型PWM开关策略,并在此基础上研究了能够按照系统要求对电流源型SMES独立地进行有功和无功功率四象限调节的实时功率控制方法。仿真结果表明,该开关策略不仅能够快速改变变流器交流侧电流的幅值和相位,有效降低变流器交流侧电流中的谐波含量,而且能够提高SMES装置的功率响应特性。同时该方法还具有控制策略简单,工程实现容易的特点。     

大功率磁悬浮鼓风机数字功放的仿真研究

大功率磁悬浮轴承鼓风机具有体积小、转速高、可靠性高、噪音低等优点,其功率放大器采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的三电平PWM数字功放,应用Matlab/Simulink中基于电力系统模块集库,完成数字功放电路中的半桥电路和电流采样电路的建模,通过植入M函数文件内嵌功能模块模拟了FPGA内部的数据处理流程.仿真与实验...