基于多FPGA的电力电子实时仿真系统

大功率复杂电力电子装置通常需要实时仿真系统来加速装置开发和功能验证。然而,商业化电力电子实时仿真系统均由国外公司垄断,价格昂贵,系统升级维护费用高,开放性差,仿真容量和接口数量也受限。为此,文中提出了一种基于多现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真系统的实现架构,以多片FPGA作为并行核心运算单元,有效增加仿真容量和缩短仿真步长。分析了数据实时传输的需求,并提出了一种满足通信需求的增强型串行外设接口(SPI)通信方式。基于该架构自主开发研制了实时仿真平台,并采用硬件描述语言构建10kV 12级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)电路模型进行系统实时仿真验证。实验结果表明:实时仿真步长可以达到2μs,实时仿真波形与MATLAB仿真波形误差在0.5%以内。     

无刷直流电机恒功率调速技术的研究

在对无刷直流电机进行恒功率调速时,采用常规的超前角调制存在调速范围小,相电流大的缺点.介绍了一种新颖的功率变换器,即在传统的三相桥电路后串人品闸管整流器.由于晶闸管电流的单向流动性,从而避免了电机恒功率调速时的馈能现象,并且在保证相电流有效值不增大的同时大大扩展了电机的调速范围.实验结果表明,采用该电路,可以保证相电流...     

星形CHB STATCOM启动冲击电流的抑制方法

软启动对星形级联H桥(CHB)STATCOM的正常运行至关重要.传统的CHB STATCOM启动策略通过在不控整流过程中串联限流电阻来抑制浪涌电流.然而,由于不控整流后直流侧电容电压仍然较低,CHB STATCOM进入正常运行时会产生较大的浪涌电流.为了消除这种浪涌电流,提出一种新的CHB STATCOM启动控制方法,...     

基于BUCK变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

分别对无刷直流电机(BLDCM)在传导区和换相区的转矩脉动进行全面的分析,提出在三相逆变桥入端加上前级BUCK变换器,通过单一直流母线电流的反馈闭环控制来抑制转矩脉动的方法.该方法在理论上彻底地消除了BLDCM在传导区内的转矩脉动,而且使得瞬间换向区间电流上升相与电流下降相的电流斜率平衡,从而有效地削弱了换相期间的转矩脉动.试验证明了此方法的有效性和可行性.     

一种简易的三电平APF中点电位控制方法

中点箝位型(NPC)三电平有源电力滤波器(APF)存在直流侧中点电位不平衡的问题,常见的中点电位控制算法建模过程复杂.这里给出一种简易的控制方法,仅通过判断上、下电容电压差正负极性和中点电流方向,不仅可以实现中点平衡,还能减小开关损耗.通过仿真验证了所提控制方法的准确性和可靠性,并搭建了一台样机进行实验,实验结果证明了所提控制方法具有良好的控制效果和实用性.     

谐波补偿下考虑中点平衡的等效三电平调制

中点箝位型(NPC)三电平拓扑在较高电压场合被广泛应用,三电平调制算法和中点均压控制策略是该拓扑的关键技术.此处首先分析了三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波脉宽调制(CBPWM)方法的等效关系,指出调节小矢量作用时间与注入零序分量来调节中点电位的等效性.针对传统中点平衡方法不适用于谐波补偿的应用场合,引入基于电压参考矢量和相电流方向判断的改进方法,并给出了在两种调制策略下的等效实现方式.最后,通过实验验证了两种调制算法的等效性以及改进中点均压控制方法在谐波场合的适用性.     

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

一种基于三电平矢量调制波的多电平调制方法

以五电平为例简述了多电平空间矢量调制（SVM）的实现方法，在此基础上分析了多电平SVM与多电平载波调制的联系和区别，指出多电平SVM比载波调制在开关组合的选择上更加灵活，使得多电平SVM更有利于输出电压波形的优化和输入直流侧的功率平衡，但是多电平SVM的实现相对复杂。因此文中提出了一种改进的多电平调制方法，该方法基于三电平矢量调制波，折衷了多电平SVM和载波调制的优缺点，既利用了SVM在调制波过零点附近增加开关次数来减小输出电压波形畸变的优点，又可以通过三电平矢量调制计算出调制波，使用载波调制的方法实现，使得该方法的计算量不会随着电平数的增多而大幅度增加。所建立的五电平实验模型验证了该方法确实可行。     

基于电力电子标准模块的高速智能通讯网络拓扑

目前,通用数字控制功率变换器的控制结构尚未充分利用数字通讯的优点。分布式数字控制网络结构是复杂中大功率电力电子系统集成的方向。该文从分析基本环状网络结构出发,提出了一种基于电力电子模块(PEBB)的高速智能通讯网络拓扑,其最大优点是每个通讯单元的数据发送源可以根据该单元当前状态选择。该通讯网络可大大提高数据在网络上的传输速度,减小传输延时,可更好的解决电力电子高速通讯中由环形网络本身特性所带来的同步问题,也对降低光纤通讯网络的成本起到极大促进作用。通过实验,文章最后给出了每两个从节点间数据传输延时的时间,可以得出该控制系统对于有较高开关频率要求的电力电子变换器同样适用。     

混合动力汽车中最小反向充电电压的研究

通过对混合动力汽车充电电路的分析,引入了蓄电池等效内阻的概念.从理论上建立了最大充电电压增益与电路内阻、电池内阻的关系,并以此来确定不同工作电流下的最低充电电压值.该值在混合动力系统中对应于实际的电机转速,可以由此确定能量回馈的最低车速.实验结果表明,采用提出的最低电压确定法可使充电回路正常工作,并具有很好的恒流效果,可用于混合动力汽车系统中.