高压大容量变换器中母排的优化设计

母排的分布电感是影响高压大容量变换器中半导体器件可靠运行的重要因素.以一台基于集成门极换流晶闸管的三电平变换器中的母排为研究对象,采用部分元等效电路法建立母排模型,提出一种低感低影响母排布局和分配的设计方法,并将该方法用于实际系统中.提出一种新的母排结构,其仿真结果与原有结构的实验、仿真结果对比表明,采用本文所提出的母排设计方法,可有效地减小母排的分布电感及其对开关器件电压应力的影响.     

电力电子系统中器件利用率计算与评估方法

电力电子系统性能评估有不同的评价指标,其中器件利用率是一个很重要的指标,但鲜有系统化的评价方法。在电力电子系统设计过程中,对于半导体开关器件的选型主要由工程经验确定,没有定量方法的指导。以电能路由器为例,提出一种计算和评估电力电子系统中器件利用率的方法,应用于各种不同的组合电路中,通过对电路及器件参数的分析与计算,得到器件利用率的结果。器件利用率的数值越高,说明器件利用程度越高。对不同方案的器件利用率进行计算与比较,得出不同方案中器件利用程度的定量对比结果,以此作为器件选型的定量依据。通过具体实例分析器件利用率的应用场景,验证了器件利用率计算和评估方法的有效性。     

后向离散状态事件驱动电力电子仿真方法

为解决电力电子系统中的刚性状态方程数值解算困难问题,在后向量化状态系统(BQSS)算法的基础上提出一种后向离散状态事件驱动(BDSED)仿真方法。BDSED方法是隐式的,其关键在于如何选择一组合适的量化函数值组合,使得据此计算出的导数向量能够让各状态变量向其对应的量化函数值趋近。由于在每一步计算中,每一个状态变量下一时刻的量化函数都有两种取值,所以对于复杂高维系统,枚举的方式并不可行;同时各状态变量的量化函数值的确定存在互相耦合、相互制约的关系,导致问题更加困难。为解决该问题,提出一种基于有限状态机的实现方案,并在带非理想器件模型的变换器电路上进行了算例验证。仿真结果表明,基于有限状态机实现的BDSED能高效地选取量化函数值组合,在解算变换器等刚性系统时仿真效率明显优于DSED方法和传统的时间离散刚性解法。     

考虑非理想器件模型的电力电子系统状态方程分析法

针对目前电力电子仿真软件存在的对功率开关器件电磁瞬态过程仿真不够准确,强刚性电路引起数值仿真计算发散等问题,提出一种基于量化状态系统(QSS)的离散状态事件驱动(DSED)仿真分析方法。该方法需要加入自动识别电力电子系统开关过程以及根据电路拓扑和所处状态自动列写状态方程的相关算法。针对该需求提出一种基于图论方法的状态方程及输出方程提取分析方法。首先,经理论分析得到,将选用的器件模型代入电路可以得到状态方程的标准形式;进而,提出电力电子系统电路的参数结构矩阵程式化列写方法,并基于此方法针对开关电路每一次开关器件切换都需要重新列写状态方程这一特点进行了相关分析。最后,对几个典型电力电子系统电路进行仿真计算,结果证明了该提取分析方法的有效性。     

具有高功率因数的三相光伏并网逆变器控制算法

对单级式三相光伏并网逆变器的数学模型进行了分析。在此基础上,将系统中的并网变压器作为无功负载引入控制系统,提出了基于电压定向矢量控制的对变压器吸收的无功功率进行补偿的控制算法,提高了系统输出电能的功率因数。另外,针对传统滑模频率偏移法在电网运行于非额定频率时输出功率因数下降的缺点,将滑模频率偏移算法曲线设计为二次曲线,提高了系统在非额定频率运行时的功率因数。最后通过仿真和实验,验证了上述算法的可行性和正确性。     

基于模拟定位电路的多峰值MPPT方法

针对局部遮荫或者不同特性光伏组件组合的光伏发电系统,提出一种基于模拟定位电路的多峰值最大功率点跟踪方法。采用硬件模拟定位电路和软件数字控制算法相结合的方式,先利用定位电路在极短的时间内准确地找到多峰值情况下的全局最大功率点,再选择相应的控制算法进行跟踪调节和保持稳定,最终实现光伏发电系统的最大功率输出。与传统功率曲线扫描方法相比,该方法不需要使用高速的AD转换电路,对后级控制电路的扰动小,并且对系统工作效率的影响也非常小。仿真和实验的研究结果表明所提方法易于实现,稳定可靠。     

无线电能传输平板型磁耦合机构电感解析建模方法EI北大核心CSCD

在无线电能传输系统中,磁耦合机构的设计优化对整个系统的性能至关重要。当前这一过程优化往往依赖于有限元仿真和经验优化,其仿真计算速度较慢,严重限制了优化效率。而现有的电感解析计算公式无法求解含有限大磁体的磁耦合机构电感。针对工程中大量采用的含有磁芯的磁耦合机构电感难以快速计算的问题,该文提出一种典型平板式磁耦合机构电感解析建模方法。该方法基于磁路分析、磁阻建模、参数定标与修正等,实现了磁耦合机构由几何参数到电感参数的快速映射。与有限元仿真相比,提出的解析模型提升了求解磁耦合机构电感的计算速度及磁耦合机构的优化效率。通过有限元仿真及实验,验证了该解析建模方法的精度和速度。     

LCL滤波的光伏并网逆变器阻尼影响因素分析

并网光伏逆变装置越来越多地采用电感—电容—电感(LCL)滤波器,针对其固有谐振特性而采取的阻尼控制策略成为了研究热点。以LCL滤波器、逆变器、电网为整体进行建模研究,用无源阻尼和有源阻尼中最常用的虚拟电阻法,深入分析了逆变器控制行为和电网因素对阻尼效果的影响。研究结果表明,电网的非理想电压源特性、系统控制延迟等因素会影响阻尼性能。在此基础上提出了一种采用有源与无源阻尼相结合的控制方法,有效地减少了系统控制延迟的影响,保证了阻尼具有较好的电网参数适应能力。实验结果证明了所述方法的有效性。