三电平高压大容量变频器中的短时间尺度脉冲现象

大容量变频调速系统中存在相当多的短时间尺度过渡过程，如电力电子器件的开关过程、换流回路的转换等，其作用时间一般在微秒至纳秒级。这些过渡过程将直接影响到电力电子装置运行的可靠性，因此，抛开传统的稳态研究模式，从脉冲的短时间尺度来看待这些过渡过程非常必要。该文以三电平高压大容量变频调速系统为试验平台，在得到大容量变频调速系统中各类波过程数学函数的同时，着力将PWM脉冲进行系统分类，综合考虑各类脉冲产生的原因及其作用效果，分析了最小脉宽对于系统动态和稳态性能的影响。试验结果验证了以上分析的正确性。     

三电平高压大容量变频调速系统中的预励磁方案

如何提高系统起动输出转矩、抑制起动电流是大容量变频调速系统中存在的一个难题.由于半导体器件电流耐量的掣肘,在起动之前通过预励磁方案有效建立起电机内部磁场以减小起动电流、增加起动转矩就成为提高起动性能的行之有效的方法.本文研究了大容量三电平变频调速系统在6000V/2750kW大机组平台上所面临的起动问题,分析了直流预励磁所面临的困难,并采用交流预励磁予以解决.仿真和试验结果表明交流预励磁更利于实现平稳起动.     

一种宽转速范围的双馈电机调速系统

针对传统双馈电机调速系统调速范围较窄和起动过程存在冲击电流等不足,提出一种双馈电机混合调速系统.该系统在起动和低速段将定子绕组短路,转子侧采用变频调速运行方式,在中高速段则采用双馈调速运行方式,从而实现了双馈系统在宽转速范围内的平滑调速.理论分析和试验结果表明,该系统能够平稳起动,具有良好的调速性能,特别适用于风机水泵类负载.     

基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究

根据开关磁阻电机的特性,建立电机数学模型,分析了电机工作原理及电机运行中的相电流、磁链和位置角三者之间的关系;在Matlab/Simulink环境下搭建开关磁阻电机调速系统模型,仿真分析了电压、开断角对电机转速、转矩、电流的影响;基于仿真分析,设计了电流、转速双闭环调速控制系统,并将其与电流斩波调速控制系统进行对比,仿真结果表明,电流、转速双闭环调速控制具有起动快、脉动小和运行稳定等优点,更适用于开关磁阻电机的调速控制。     

开关磁阻电动机宽范围调速系统仿真

基于12／8极开关磁阻电动机的准线性模型，对开关磁阻电动机调速系统进行了建模和仿真，分析了在电流斩波控制和角度位置控制两种方式下开关磁阻电动机驱动系统的调速范围，提出了一种宽范围调速运行的控制策略，仿真结果验证了该控制策略的正确性和可行性。     

电动车开关磁阻电机驱动系统控制策略研究

开关磁阻电机具有结构简单、调速范围宽、可靠性高、可控参数多、过载能力强等优点,有着广泛的应用前景。首先,介绍了电动车开关磁阻电机驱动系统结构,设计了以TMS320F28335数字信号处理器(DSP)作为主控芯片的控制器。然后,根据电机不同转速段,设计了相对应的控制策略,最大化提高电机运行效率:以转速电流双闭环控制为基础,在低速区域内,采用电流PWM控制,利用PI算法调整PWM占空比,既可以限制绕组电流上限值,减小转矩脉动,又可以控制功率开关管斩波频率,避免损坏功率开关管,保证电机平稳起动运行;中速区域内采用电压PWM控制,加快转速动态响应;高速区域内采用变角度位置控制,实现电机宽范围调速。最后,在试验平台上,对提出的控制策略进行验证,测试电动车开关磁阻电机驱动系统的调速性能。试验结果表明,所提出的控制策略具有很强的适应性,使得该驱动系统具有良好的动态性能和较高的稳态精度。     

变频调速在电厂中继泵异步电动机中的应用

通过分析电厂中继泵在运行中存在的主要问题,对中继泵鼠笼式异步电动机采用变频调速装置,不仅可以减小电动机的起动电流和起动次数,避免频繁起动烧毁电机、开关的情况发生,而且可以用调速来控制流量,降低轴功率,达到显著节能的目的。     

变频技术对大功率电动机性能影响分析

结合变频调速技术特点,通过对大功率电动机在变频控制下运行性能的改变进行阐述和分析,论证了变频技术在提升大功率电动机起动性能、降低损耗的同时,也对电动机绝缘及冷却性能、整体共振、增加系统轴电流等方面产生负面影响.     

多重电压型高压变频在同步机调速上的研究

随着工业的发展,同步电机因其功率因数超前、可以向电网提供无功功率,从而提高了电网功率因数,具有运行转速稳定、低转速设计简单等优点,被越来越多的应用于空气压塑机、球磨机等需要大容量电机的场合。本文介绍了多重电压高压变频的原理及优点,分析了在多重电压型高压变频调速系统中同步电机的变频起动方式,研究了同步电机在稳态运行时的励磁控制。     

基于SRM的蓄电池电机车调速驱动系统

介绍了一种基于DSP的蓄电池电机车开关磁阻电机调速驱动系统,对其主回路的结构及控制系统的控制策略进行了分析,将开关磁阻电动机传动系统与直流电机传动系统进行了对比实验.实验结果证明,开关磁阻电动机调速系统可以实现低电流和大转矩的起动,机车运行平稳,节能可靠.     

一种软开关PWM逆变器的ZVS条件分析

针对目前多数的软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,导致控制复杂这一问题,提出了一种新型的软开关PWM逆变器,用常规的SPWM能实现开关器件的ZVS,但是当调制度较大时,为实现ZVS,需要限制触发脉冲的最小宽度,这将会导致逆变器输出电流的畸变率变大.为解决这一问题,文中详细分析了实现ZVS的条件,介绍了一种通过选取合适的谐振电感值和耦合电感值,来取消最小触发脉冲宽度限制的方法.仿真和实验结果表明不限制触发脉冲的最小宽度,通过选取合适的电感参数值,开关器件也可以做到关断损耗为零.该软开关PWM逆变器可以有效地减小关断损耗,提高效率.     

IGCT变流器吸收箝位电路的参数设计

近年来对风机容量的要求出现了爆发式增长,已达3~7 MW。此外,并网谐波控制、低电压过渡等风机并网标准越来越严苛。以集成门极换流晶闸管(integrated gatecommutated thyristor,IGCT)为核心的中压直驱全功率变流装置既可满足风机的大容量要求,又能灵活实现电网故障过渡、电网无功支撑等要求,成为大容量风机的最优选择。在IGCT变流器中,箝位电路的参数将直接影响器件SOA、最小脉宽与并网电流质量,是风机功率模块设计中十分重要的部分。提出一套IGCT变流器吸收箝位电路的优化设计方法,显著简化了箝位电路的设计过程。在对箝位电路换流工况进行详细分析的基础上,提出了箝位电路的等效电路。根据等效电路进行了响应分析,综合考虑箝位电路的设计原则,找到了优化参数的选取方法,从而降低了最小脉宽限制,提高了动态恢复速度。给出了设计实例,并进行了仿真与实验验证。     

三电平逆变器窄脉冲补偿方法研究

二极管箝位三电平逆变器在中压大功率场合应用很广泛。采用可关断晶闸管GTO(Gate Turn-off Thyristor)或集成门极换向晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)时存在窄脉冲NPW(Narrow Pulse Width)问题。窄脉冲问题与中点电位波动问题相互交织在一起,目前的算法还没有非常成功地在一种PWM方法中解决好这两个问题的方法。SVPWM方法也都无法扩展到三电平以上。基于三电平SPWM方法。提出了零序电压注入ZSVI(Zero-Sequence Voltage Iniection)窄脉冲补偿方法。零序电压注入即在三相参考电压中注入零序电压分量。仿真结果表明。采用ZSVI方法输出电压总谐波畸变率THD(Total Harmonic Distortion)大大减小,输出电压THD不再受增加最大、最小窄脉冲宽度影响。因此可以通过增加最大、最小窄脉冲宽度提高系统的可靠性。而不影响系统的性能．提出的ZSVI方法可以推广到任意电平的逆变器的控制．     

用于中子管离子源电源的设计与saber仿真

设计了用于中子管离子源的可调高压脉冲电源。采用单端正激式结构和软开关技术,逆变输出高压脉冲,占空比从0.1—0.5可调,最小脉宽8μs。并且根据saber软件对脉冲变压器进行建模和整体电源的仿真,分析了影响脉冲波形的原因,提出了优化电源的方法。目前该脉冲电源已成功应用于煤质快速分析仪中,测量精度明显优于直流方式。     

基于全局同步脉宽调制的电容高次谐波电流抑制方法

随着微电网中逆变器渗透率的不断提高,由电力电子器件产生的高次谐波对微电网设备造成了不利影响,其中,当多台逆变器并联运行时,其产生的高次谐波除了注入逆变器自身的交流滤波电容外,还会注入其他并联逆变器的交流滤波电容产生高次谐波电流随机叠加现象,影响电容寿命。提出一种基于全局同步脉宽调制技术的逆变器电容电流谐波抑制方法。首先,对多并联运行逆变器的电流谐波注入电容机理进行了分析,并提出了利用全局同步脉宽调制方法抑制电容高次谐波电流的基本原理和方法。其次,推导出适用于各种运行状态下电容电流谐波和脉宽调制波相位差之间的数学表达式。然后,根据逆变器类型选择适当的数学模型,对数学模型进行求解并获得脉宽调制最佳相位差。通过仿真分析对所提方法进行了验证。     

10kV重复频率方波脉冲源的研制

为进行绝缘材料在快前沿高压脉冲作用下的局部放电和绝缘老化的试验研究,研制了1台最高输出电压为10kV的重复频率高压方波脉冲发生器。该方波发生器采用可调直流高压电源和储能电容器作为能源系统,利用半导体固态开关作为主放电开关控制脉冲宽度和重复频率,通过脉冲放电回路在负载上形成所需的电压脉冲。其半导体固态开关采用具有低耦合电容的紧凑型快速高压金属氧化层半导体场效应晶体管(MOSFET)开关,通过复杂可编程逻辑控制器(CPLD)可编程逻辑电路实现开关通断控制。实测结果表明,该脉冲源可以产生脉冲上升沿约为80ns、最小脉冲宽度为320ns的高压准方波脉冲,最高输出幅值达到±10kV,脉冲重复频率的可调范围为1～3kHz,性能指标满足绝缘材料的局部放电以及绝缘老化试验的要求。     

单极性弱倍频SPWM逆变器控制技术

单极性倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)驱动波半周内的矩形脉冲数为偶数(倍数)。该驱动方法在输出电压波形对应基波电压峰值的部分有一个最小的关断脉冲,当系统高功率因数时,会产生很大的损耗。针对这一问题,考虑取消在输出电压波形对应基波电压峰值处的最小关断脉冲,使驱动波半周内的矩形脉冲数为奇数,形成单极性弱倍频SPWM控制的新方法。根据现有的SPWM控制方法,建立了逆变器仿真模型,分析了单极性弱倍频控制下逆变器输出电压的谐波含量和开关器件的损耗。在理论和仿真分析的基础上搭建了硬件平台,实验验证该方法相比单极性倍频SPWM在保持谐波总含量基本不变的情况下,降低了开关损耗。实验的结果表明在新的控制方式下逆变器效率提升1.6%~2.0%。     

大功率超高速半导体开关的换流特性研究

研究了一种应用于激光驱动源的大功率超高速半导体开关反向开关晶体管(RSD)的新结构，以实现ms、ns脉宽、MW以上的高重复率脉冲的产生和控制。RSD具有大面积快速均匀开通、可无限串联、功率大、换流效率高、寿命长的特点。利用单次脉冲试验平台研究了RSD的开通机理及高密度能量转换、允许通过的峰值电流、开通条件与预充、准静态损耗及其di/dt等多项特性。根据经验公式，对小直径RSD做极限电流试验，f 20mm的RSD堆体通过了19.9kA脉冲电流(脉宽30ms)。通过减小主回路电感考核了RSD的高di/dt 耐量特性，放电电压3kV时得到di/dt接近8kA/ms。     

A linear, single-stage, nanosecond pulse generator for delivering intense electric fields to biological loads

A compact pulse generator capable of producing high voltage pulses with halfmaximum widths as short as 2.5 ns and amplitudes as high as 5 kV has been developed to enable current and future in vivo and in vitro research into the effects of ultra-short, intense electric fields on biological matter. This pulse generator is small, simple, and free of saturable magnetic cores, which frequently introduce amplitude jitter and an undesirable correlation between amplitude and pulse width. In place of a non-linear pulse-forming network is a single-stage resonant network that drives a bank of junction recovery diodes. The diodes function as an opening switch that commutes current from an inductor to a resistive load. The use of air-core inductors in the resonant network results in a stable output pulse with an amplitude that scales linearly with input voltage and a pulse width that is independent of amplitude. The ability to scale the output amplitude independently of the pulse width simplifies the setup for experiments that require pulses with different electric field strengths but the same rise time and duration. Jurkat T lymphoblast cells exposed to 2.5 ns fields produced by this pulse generator showed an increasing degree of electropermeabilization with increasing pulse dosage and electric field intensity.     

阶梯波合成逆变器的单脉宽调制调压技术研究

该文提出将PWM技术应用于阶梯波合成逆变器，以实现逆变器的输出电压调节。该文分析了方案的基本原理和性能，将单脉冲调制应用于12阶梯波逆变器，可以在较大的输入电压范围内调节输出电压同时保证波形具有良好的正弦性。研制的80kVA逆变器证明了该技术的可行性，由于功率管开关频率低，具有效率高的突出优点。