一种四管动作的高压大功率三电平变流器双脉冲测试方法

多电平逆变器适用于高压大功率的应用场合,但其结构复杂,所需的功率开关器件众多,给电路的设计和性能测试带来很多新问题。为了测试各开关器件的电压电流应力、缓冲电路抑制电压尖峰的效果和层叠式复合母排的性能,该文针对一台高压大功率二极管箝位型三电平变流器,提出一种四管动作的双脉冲测试方法,该方法不同于用常规的斩波电路进行双脉冲测试,而是在实际装置中进行,能够模拟变流器正常工作时的所有换流模态,更真实地反映各功率开关器件的动态特性。若双脉冲的时序和脉宽设计不当,功率开关器件会出现非正常的换流模态和很大的关断过电压,过大的关断过电压可能导致器件失效。该文深入研究了产生过电压的原因并得出故障时封锁脉冲的时序。该文研究成果为二极管箝位型三电平全桥电路的测试提供了有效手段,对于设计可靠的三电平变流器具有理论和现实意义。     

基于深度学习的锂离子电池SOC和SOH联合估算

锂离子电池常被作为储能元件以实现电能的存储和转化,然而其荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)无法被直接测量。为了实现锂离子电池SOC和SOH联合估算,该文分析SOC和SOH之间的关联性,并提出一种基于深度学习的锂离子电池SOC和SOH联合估算方法。该方法能够基于门控循环单元循环神经网络(recurrent neural network with gated recurrent unit,GRU-RNN)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),利用锂离子电池电压、电流、温度,实现锂离子电池全使用周期内SOC和SOH的同时估算,而且由于将锂离子电池的SOH估算值考虑到SOC估算中,能够消除锂离子电池老化因素对锂离子电池SOC估算造成的负面影响,从而提升SOC估算精度。两个锂离子电池测试数据集上的实验结果表明,提出的估算方法能够在不同温度和不同工况下实现锂离子电池全使用周期SOC和SOH联合估算,且获得较高的精度。     

基于“损耗-时间”最优的超级电容器充电策略

提出一种基于充电损耗与时间综合目标函数的超级电容器最优充电策略,根据预先提取的电容器“阻-流”特性在线确定不同运行条件下的最优充电电流。对Maxwell 2.7 V/10 F超级电容器单体进行测试,以验证所提策略的可行性。在此基础上,以1 kV/6.7 kW·h的超级电容器为例,通过MATLAB仿真定量分析了充电模式、荷电状态区间以及电容器老化对最优充电性能的影响。研究结果表明：所提策略可在超级电容器不同充电模式、荷电状态区间及老化状态下有效提升系统充电效能。     

适用于电力电子系统分布式控制的自动转发式环网通信策略

高速环网通信技术是电力电子系统实现模块化与标准化的重要手段之一,传统的转发式环网通信策略消耗时间较长,切换式环网虽然消耗时间缩短,但会在串行序列中引入乱码。针对这一问题,提出一种实现电力电子系统分布式控制的自动转发式环网通信策略,该通信策略省略了繁琐的指令转发过程,大幅度缩短了完成一次采样过程所消耗的时间,提高了环网通信的性能。分析了传统转发式环网通信策略与自动转发式环网通信策略的时间模型,并对两种环网通信策略完成单次采样过程的通信时间进行了定量计算。实验结果验证了所提通信策略的有效性和可靠性。     

中压大容量三重化三电平直流变换器冗余容错控制

三重化三电平直流变换器适用于高压直流输入、大电流直流输出的应用场合,其多模块交错并联组合的特点可有效提高系统工作的可靠性。为了切实体现这一优点,需实现该系统的冗余容错运行。首先从理论上分析交错角对系统冗余容错运行的影响,计算得到交错角的最佳值;继而提出一种电压电流双闭环PI控制加实时调节交错角的冗余容错控制策略,该控制策略依托于变换器的光纤环网通信分布式控制系统,保证了各模块的对等独立和功率均分,实现了变换器的冗余容错运行。最后通过一台MW级样机验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

三电平直流变流器的参数自适应非线性控制

为研究一种三电平中频链直流变流器的控制器,以内模状态变量作为反馈量,建立传统的电压电流双闭环PI稳压控制器。通过分析和试验表明,传统的固定参数PI控制器难以同时满足变流器不同模式下的动、静态性能。因此提出一种电压电流双闭环PI参数自适应非线性稳压控制策略,将系统分为动态、电流连续模式稳态和电流断续模式稳态等几种模态,不同状态之间切换时,按照相应的自适应变化规律,实时调整控制器的PI参数,以获取较优的输出特性。并且基于Lya-punov稳定性理论证明了该控制器的稳定性。最后,实验验证了控制器的良好动静态性能,动态最大电压跌落小于13%,稳态电压纹波小于4%。     

基于开关模态频率特征的船舶储能变流器故障在线检测方法

本文对船舶储能三电平BUCK-BOOST双向变流器IGBT开路故障检测方法进行研究.首先分析了三电平BUCK-BOOST双向变流器开路故障的电流响应及其特征,然后提出一种基于开关模态本征频率特征的变流器开路故障检测方法.该方法采用经验模态分解理论获取输入电流中固有的开关模态分量,通过希尔伯特变换得到开关模态频率并根据其...     

三电平直流变换器混杂系统建模与控制

建立了三电平直流变换器的混杂自动机模型,并提出了相应的闭环控制算法,算法核心是使系统进入周期循环稳定的工作中并对输出电压进行调节,能够同时满足电感电流连续模式和不连续模式,具有宽负载范围。将输出电压稳压调节问题转化为离散状态转换条件选择问题,推导了离散状态转换条件。使用Matlab/Simulink中的状态流程图实现了基于混杂自动机的三电平直流变换器控制系统,并进行了详细的仿真以检验闭环控制算法的正确性。仿真结果表明,三电平直流变换器在4种工作模式下稳态性能均良好,模式切换过程中动态响应快超调小。     

基于辅助绕组的中频变压器绕组交流电阻测量方法

在电力电子应用场合,为了校核中频变压器绕组损耗设计值,需要进行绕组交流电阻的精确提取。目前通常用阻抗分析仪、LCR参数测试仪等设备测量变压器短路阻抗以得到绕组交流电阻,但是仅能得到一次、二次绕组总的等效交流电阻,无法将一次、二次绕组的交流电阻分离。该文主要研究能够实现一次、二次绕组交流电阻分离的测量方法。首先建立变压器互感耦合模型,进行辅助绕组测量方法的误差分析,研究各绕组之间的耦合关系对阻抗测量结果的影响;进而提出对称耦合辅助绕组测量方法,开展2kW中频变压器样机在负载工况下的交流电阻在线测量实验,通过理论分析、有限元仿真及短路试验结果验证所提测量方法的准确性。     

基于充放电滞回特性的超级电容参数提取方法

准确提取参数对超级电容储能系统安全、可靠、高效运行具有重要意义。为克服测试系统复杂、有效数据点少、在线提取困难等问题,提出一种通过补偿内阻消除平衡充放电滞回差异的超级电容参数提取方法。该方法充分利用超级电容在充放电过程中由内阻压降引起的容值-端电压曲线不重合的物理特性,从充放电过程的所有数据中准确提取参数,可有效排除动态过程对参数提取精度的影响。理论分析与实验研究表明所提方法能在不同温度与电流条件下准确提取超级电容的等效参数,可为系统性能测试、优化控制以及高效运维提供有效支撑。