Buck变换器的多频率矩阵模型及其在分布式供电系统中的应用

电力电子变换器是频域内典型的单输入多输出系统,当输入某一频率的扰动信号时,变换器各状态变量既包含扰动频率分量,也包含与扰动相关的边带频率成分。在包含多个电力电子变换器的分布式供电系统中,一个变换器的开关纹波为另一个变换器的扰动,这种相互作用在某些情况下可能会导致母线电压差频振荡从而影响系统电能质量。然而,传统小信号模型以单个变换器的分析和设计为背景提出,主要用于描述变换器的低频特性。由于这些模型忽略了开关变换器的很多固有特性,因此不能准确地分析上述变换器之间在开关频率附近的相互作用。为此,提出了一种新的矩阵小信号模型并以Buck变换器为例进行了详细的说明。该模型可以准确地描述变换器的单输入多输出特性,并解释分布式供电系统中电力电子变换器相互作用导致的母线电压差频振荡现象。对比结果表明,传统的平均小信号模型和多频率小信号模型都是所提出的矩阵模型在不同情况下的近似。仿真和实验结果证明了所提模型的准确性和有效性。     

基于矢量谐振调节器的有源电力滤波器网侧电流检测控制方法研究

基于矢量谐振调节器,提出一种全新的并联型有源电力滤波器(PAPF)网侧电流检测控制方案,该方案无需谐波分离算法,并将PAPF等效控制为串联在非线性负载与电源间的带阻滤波器,控制精度更高,且具有良好的暂态响应性能,从而以更灵活、合理的方式实现网侧谐波电流的滤除。     

综合配网谐波及三相不平衡评价指标的治理设备优化配置策略

以有源电力滤波器为代表的电能质量治理设备多用于补偿本地负载产生的谐波及不平衡电流。随着配网中非线性负荷的大量接入,本地补偿的配置策略存在成本高、效率低的问题,出现了面向网络电能质量全局综合提升的关键点治理设备配置需求。首先,提出了一种基于层次分析法和模糊隶属度的电能质量数据全局评价方法,作为衡量治理设备配置效果的尺度;其次,以全局配置效果、总装机数量和装机容量为优化目标,以网络各节点谐波含量及不平衡度均满足标准为约束条件,通过多目标粒子群算法确定治理设备最优配置节点及容量的配置策略;最后,通过搭建含有分布式不平衡及谐波负荷的IEEE-18节点仿真模型,验证所提全局评价及设备配置策略对于网络电压谐波及不平衡综合优化的有效性和优越性。     

一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的新型PAPF控制方法

针对配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象，该文首先分析了传统的负载电流检测方式下并联型有源电力滤波器(parallel active power filter，PAPF)对系统谐振的抑制情况。分析表明，由于无功补偿电容器的影响，传统控制策略下的PAPF对系统谐振的抑制效果不理想，同时当检测的负载电流中包括无功补偿电容器电流时，系统还有可能出现不稳定的现象。针对这种情况该文提出了一种新的PAPF控制策略，该控制策略可以在进行谐波治理的同时有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。最后给出了实验验证结果。     

基于谐波解耦的有源电力滤波器控制方法

分析了基于ip,iq原理的有源电力滤波器(APF)控制方法存在稳态误差的原因;提出了基于谐波解耦的选择性谐波电流控制方法。该方法对各次谐波的幅值误差进行PI调节,实现了无差跟踪;同时分析了相位检测误差对谐波检测及直流侧电压控制的影响,通过在反变换中加入补偿相角来补偿相位检测误差对直流侧电压控制的影响。实验证明,基于谐波解耦的APF控制方法可以显著提高APF的电流跟踪控制精度,改善系统的滤波效果。     

汽车双电压系统中能量双向馈送DC-DC变换器的研究

随着汽车电气化和自动化的迅速发展，以14V电压为主的汽车电压系统已经不能满足日益增长的汽车电子设备的需要，汽车电压系统的升级被提上了日程。为了能够兼顾传统的14V汽车电气系统，而且不对现有的电气设备做大的改动，业界内提出了一个过渡方案：14V/42V双电压供电系统。 本文基于汽车14V/42V双电压电气系统的背景下提出一种非隔离型的双向DC-DC变换器，并且根据汽车车载电源的特殊要求设计出一台基于UC3525控制器的额定功率的变换器装置，针对双向DC-DC变换器的稳定性，可靠性，容量等方面进行了研究和试验。实验证明，装置在能量流向变化的情况下，闭环控制系统可根据电流方向实现模式切换，稳定输出，效果良好     

一种多输入变换器在光伏DMPPT中的应用

为了解决光伏系统中由于在实际环境中光照不均、阴影遮挡、光伏板老化程度差异等因素导致的失配问题,采用分布式最大功率跟踪DMPPT(distributed maximum power point tracking)结构是有效方法之一。针对光伏DMPPT结构提出了一种基于差额功率结构的多输入变换器拓扑及分时控制策略。该拓扑及控制策略不仅只用1个MPPT控制单元就可完全消除光伏板间的失配问题、使各个光伏板输出其理想最大功率,而且变换器拓扑采用差额功率结构,该结构具有降低变换器的功率等级要求和提高系统的电压增益等优点。对该拓扑及控制策略进行了详细分析,并在Matlab/Simulink中仿真验证。仿真结果表明,即使在光照不均及光照突变的情况下,每个光伏板仍都可以工作在各自理想最大功率点上。     

基于应力分析的换流阀关键元件的可靠性评估

高压直流输电工程在电力系统中的重要性逐渐显现,而随着工程运行年限的不断增加,其在正常环境与极端环境下的可靠性值得深入研究。晶闸管换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,评估其可靠性显得尤为重要。晶闸管的失效率是整个直流输电系统可靠性评估的关键参数,其取值决定于所承受的电应力和热应力。本文提出了一种基于应力分析法计算晶闸管失效率的建模方法。首先,建立了换流器关键部件和杂散电容的宽频模型。其次,仿真分析换流阀内不同区域元件的电应力分布,然后建立晶闸管的热阻抗模型,并分析对应的晶闸管的热应力分布。最后,建立了晶闸管可靠性模型,计算了相应的晶闸管的可靠性参数失效率,为进一步定量分析换流阀可靠性提供依据。     

数字化控制有源电力滤波器中时间延迟对补偿性能影响的分析和抑制

有源电力滤波器(APF)以其优越的性能成为抑制谐波污染的主要手段，同时随着数字信号处理器(DSP)的发展，数字控制技术被广泛的应用于有源电力滤波器的控制中。数字控制必然存在采样和计算等环节的时间延迟，本文对数字化控制的有源电力滤波器系统中各个环节的时间延迟进行了详细分析，通过仿真和实验分析了这些延迟对有源电力滤波器补偿性能的影响。对此本文提出了相应的解决方案，并进行了实验验证。