电力电子系统集成研究

电力电子系统集成是一项电力电子技术与材料科学、热处理技术、结构工艺、电磁兼容等多学科边缘交叉渗透的综合性工程，可实现电力电子系统的高功率密度、高效、高可靠性以及低成本。本文从系统、模块、开关单元和元件单元三个层面分析了电力电子集成系统。系统级涉及界面定义、交互作用、通讯、EMI、容错能力和模块的并联等问题。模块级的问题主要包括封装、建模、控制通讯三个方面。讨论了电力电子系统集成中的关键技术以及电力电子系统集成在电力电子技术发展中的重要作用。     

电力电子系统集成研究进展与现状

电力电子系统集成是当前电力电子技术领域人们普遍关注的前沿课题.本文就电力电子系统集成的若干关键技术:如电力电子系统集成芯片/模块标准化、集成系统芯片/标准集成模块关键技术、电力电子系统集成理论与方法等方面的研究进展与现状进行简述.     

我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇

对电力电子器件方面的最新发展和电力电子与电力传动技术在可再生能源、分布式发电系统和电能质量控制、牵引、电机驱动、绿色照明中的应用及电力电子系统集成等进行了综述,指出我国电力电子与电力传动产业面临着良好的机遇和严峻的挑战.     

浅析电力电子集成系统控制及其通讯系统

近些年来,半导体设备、材料以及相关的关键技术均取得了很大的发展,这使得电力电子系统不论是性能、结构上,还是成本上都有着非常明显的提高。随着工业生产对电力电子系统要求的不断提升,智能电力电子模块逐渐成为研究重点。本文对智能电力电子模块PEBB（PowerElectronicBuildingBlock）进行了系统的分析与研究,并给出了系统的通信协议。     

分布式发电系统电力电子控制器通用建模方法

针对分布式发电系统涉及的电力电子并网装置控制结构多样、建模方式繁杂的特点,构建了一种电力电子装置控制系统通用控制结构。将控制部分分为外环和内环2个通用模块,这些模块内含有模式控制开关,通过改变这些开关的状态,可使外环分别实现功率控制、电压控制、下垂控制及恒压/恒频控制,内环则可实现电流控制。该模型具有很强的通用性,可以表征一大类不同的电力电子并网装置的控制系统结构及控制策略,具有模块化特征,特别适合基于面向对象建模的分布式发电系统仿真软件的开发。     

仿生学在电力电子系统设计中的应用

基于生物可靠性机理,系统地探讨了高可靠性电力电子系统的设计理论和方法,包括自律分散控制、冗余设计、自复制和自修复、智能化设计、自适应控制及自组织控制。利用这些仿生设计理论和方法,可提高电力电于系统的可靠性。提出了自律单元和自律分散电力电子系统等重要概念, 并指出:自律单元应具有自律可控性和自律协调性,自律分散的电力电子控制系统基于自律单元;自律分散控制系统代表了以后高可靠复杂功率变换器系统的一种极具前景的发展方向。最后,基于生物系统的自律分散控制思想,设计了一种新颖的单相逆变器。应用实例表明,仿生学在电力电子技术中,尤其在高可靠性电力电于系统设计中,有着广阔的应用前景。     

基于电力电子模块技术的电力储能接入系统研究

介绍电力电子模块技术,并研究基于电力电子模块技术的电力储能接入系统的基本结构与控制结构。进行实验后的结果证实,实验中构建的变流器在对电力储能电池充放电时,能获得较好的电流、电压波形,也满足电网谐波的要求,起到了＂削峰填谷＂的作用。     

一种用于开关电源的电力电子集成模块的特性研究

提出了一种基于组合集成思想的电力电子系统集成方案．设计了基于铝基板的功率集成模块．并对它的散热性能与电磁性能进行了仔细分析，最后给出了实验结果。     

混合封装电力电子集成模块内电磁干扰的屏蔽

混合封装有源电力电子集成模块(IPEM)是目前中功率范围内电力电子集成的主要方式。然而,IGBT与控制和驱动电路高密度地集成在一起,电磁干扰是非常重要的问题。研究发现,在IGBT开关瞬态,一个仅仅在直流母线和开关器件之间流动的高频环流是功率电路对控制和驱动电路产生电磁干扰的主要原因。为了抑制这个高频环流的影响,研究了在模块内施加平面电磁屏蔽层的作用和实际效果。结果证明,在模块内设计屏蔽层是改善模块内EMC,提高模块可靠性的有效和必要手段。     

倒装芯片集成电力电子模块

倒装芯片（Flip Chip,FC）技术广泛应用于微电子封装中,将该技术引入到三维的集成电力电子模块（Integrated Power Electronics Module,IPEM）的封装中,可以构成倒装芯片集成电力电子模块（FC-IPEM）.该文详细介绍FC-IPEM的结构和组装程序.在实验室完成由两只MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM,并采用它构成同步整流Buck变换器,对半桥FC-IPEM进行电气性能测试,最后给出测试结果.     

对电力电子学的再认识——历史、现状及发展

该文通过对电力电子系统起源及定义的历史演绎,探讨了电力电子学的内涵和外延及其未来走向,分析了电力电子发展脉络、微电子与电力电子的关系及差异、以及电力电子未来的发展有可能给电能变换带来哪些实质性的变化。基于这些探讨分析,尝试提出一种对电力电子学的再认知框架,以使对电力电子系统建模、分析、设计及其控制的研究有一个更为清晰的背景和统一的基础。     

电力电子学亟待解决的若干基础问题探讨

电力电子技术作为一个学科,其基础理论的发展一直处于滞后状态,尚未形成一个完整的科学体系.本文从电力电子变换器分析模型、系统特性、一般特性、开关拓扑统一分析理论、开关拓扑构造正弦波理论、非线性控制策略、故障及潜电路和安全诊断八个方面提出其可能存在的问题.由此通过混杂系统理论、多维空间理论、系统科学理论、多值逻辑理论、非线性控制理论和一些正在开展研究的实例,提出了相应的研究思路和发展方向,以期使电力电子技术从现有技术层面上升到电力电子学的层面,促进该学科的发展.     

仿生学在电力电子学中的应用研究

本文将电力电子仿生学作为电力电子学中的一个新的研究方向提出来 ,阐述了其基本概念和研究方法 ,讨论了电力电子系统和生物系统之间的内在相似性。论述了电力电子学可向生命科学借鉴和学习的主要内容 ,它们包括生物系统的高度可靠性、生物系统的高效能量流动、奇妙的生物智能、先进的组织结构和运行模式以及性能优良的生物材料等五个方面。本文的研究工作对仿生学在电力电子学中的应用有一定的指导意义。     

基于能量流图的电力电子系统可视化设计与分析

电力电子系统通过功率半导体器件的开关控制来实现电磁能量的高效变换,提高系统的变换能力和可靠性是其终极目标。尝试以系统中的能量及能量流为状态变量进行建模,建立变换系统的能流模型,可视化并直观地描述电力电子变换系统电磁能量的分布和传递情况。以较复杂的多端口组合式电力电子变换器为例,建立"能流"的基本概念,设计构建能流图拓扑并给出可视化设计方法,结合科学计算可视化技术设计静态和动态界面,构建了一种基于能量流图分析方法的电力电子变换器系统设计和分析平台。仿真和实验结果表明,能量流图分析方法能有效地表征电力电子系统大时间尺度的换流过程。     

电机控制的现状与研究动向

从电力电子技术和无速度传感器技术两方面着眼,介绍了国内外无速度传感器感应电机控制系统中对这两个领域内的研究现状,列出了其研究热点.     

Autonomous decentralized system for torque control of high‐power permanent magnet synchronous motor

An autonomous decentralized system (ADS) for the control of a high‐power permanent magnet synchronous motor (PMSM) presented in this paper. The system decentralizes a centralized control system into several autonomous subsystems. Thus the power supply and power electronic devices of the control system can be replaced by smaller ones, thereby obtaining better fault tolerance of the system. The subsystems are connected only through the data field, which, in this paper consists of feedback elements and communication modules. This structure enables the autonomous controllability and autonomous coordinability of the system. The mathematical model of the PMSM with decentralized stator coils is proposed. This model takes into account the self‐ and mutual inductance of the coil, as well as the effect of the stator slot‐pitch angle. In addition, an autonomous algorithm for the torque control of the PMSM with decentralized stator coils is proposed, and the fault‐tolerance design is developed. Experimental results of the torque control and fault‐tolerance control confirm the validity of the proposed system. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

A decentralized control system for stabilizing multimachine power systems

A decentralized control system is studied for stabilizing multimachine power systems. A longitudinal power system with three areas, each having one machine, is considered in this study. A decentralized control design method is proposed, which is based on the optimal regulator theory. First a centralized control system is designed without any consideration on whether state variables are all available or not. Second a pseudo-decentralized control system is designed by omitting control gains corresponding to state variables which give hardly any effects on the power system stability. It is found that only one variable of phase angle of each machine is absolutely necessary for the pseudo-decentralized control system. This leads to an idea based on power system engineering, that is to say, new variables of tieline power flow are introduced in the decentralized control system design to substitute for the phase angle of each machine. Thus a decentralized control system for power system stability can be designed using the new variables of tieline power flow. It is demonstrated from simulation studies that the decentralized control system improves even longitudinal power system stability as well as the centralized control system.