混合级联多电平逆变器混合频率载波调制技术

针对于Ⅱ型混合级联型多电平逆变器混合调制中,输出电平切换时出现的低压单元直流侧电流倒灌问题,提出了一种改进的混合频率载波调制策略.该策略采用频率相差1倍,且幅值相同的6个层叠载波对正弦调制波进行混合调制,兼顾了低压单元和高压单元的性能,在保障输出电压波形质量的同时,完全解决了电流倒灌问题.以Ⅱ型混合级联七电平逆变器为例,在给定相关参数下对该策略进行了仿真和实验验证,研究结果表明该策略下逆变器相电压和线电压总谐波畸变率分别为19.90％和17.34％,谐波主要分布在载波比两侧,直流侧电流倒灌问题被完全消除.     

双低压单元混合级联逆变器的改进载波层叠调制策略

传统的载波层叠调制方法应用于双低压单元混合级联逆变器时,存在低压单元之间功率不平衡问题。为此,本文提出了一种改进的载波层叠调制策略。该策略首先通过传统的混合载波层叠调制方法产生各个开关管的驱动信号,然后再对开关管的驱动信号进行功率平衡优化后得到开关管的实际驱动信号。仿真结果表明：该策略能够在逆变器高压单元工作在基波频率的情况下,解决逆变器电流倒灌问题和实现两个低压单元的功率平衡,使得逆变器输出相电压的谐波主要为以mf为中心的边带谐波。     

混合级联逆变器的混合频率载波调制技术

混合频率载波调制法可以解决混合级联7电平逆变器的功率环流问题,但其输出电压的谐波特性较差。为此,提出了一种改进的混合频率载波调制策略,该策略使得高压单元运行在单极倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)下,从而提高了高压单元的等效开关频率。此外,对高、低压单元的开关策略进行了优化改进,减少了开关次数。相比于改进前的方法,在高压单元开关频率相同时,其等效开关频率可提高1倍,逆变器输出电压的谐波将分布在更高的频段,从而改善了逆变器输出的电能质量,同时消除了功率环流。由仿真结果可知,在相同开关频率下,改进后的方法使得输出电压的较低次谐波由约1 k Hz提高到了约2 k Hz,并且不会出现功率环流现象。研究结果对所提出的改进的混合频率或波调制策略的实用化有一定意义。     

混合级联十三电平逆变器的调制优化及功率均衡方法

多单元混合级联多电平逆变器能够使用较少的开关器件实现较多的电平数输出，因此获得了广泛的应用，但其低压单元在传统的载波移幅调制下存在级联单元间功率不均衡的问题。针对上述问题，对直流电压比为1:1:1:3的混合级联十三电平逆变器提出了一类阶梯波和载波移幅调制共同协作的混合调制策略，在该调制策略下高压单元工作在低频状态，低压单元工作在高频状态。对低压单元的调制波进行优化以减少三角载波的数量，同时通过重构载波移幅调制策略的三角载波，有效地实现了低压单元间的功率自均衡。最后通过仿真和实验证明了所提调制优化和功率均衡方案的可行性。     

混合级联九电平逆变器功率均衡调制策略研究

三单元混合级联多电平逆变器可以使用较少的开关器件实现高质量电压输出,但其在传统的混合频率调制策略下存在低压单元开关损耗及级联单元间输出功率不均衡等问题。基于此,首先,提出一种改进型混合调制策略,并推导改进型混合调制策略下级联单元输出电压基波表达式,进而得出各级联单元平均输出功率表达式;然后,对改进型混合调制策略进行功率均衡优化,在保留改进型混合调制策略输出电压谐波性能良好的前提下,通过改造PD调制策略的三角载波,有效均衡低压单元开关损耗,通过控制高压单元输出脉冲宽度实现全幅值调制度下级联单元间输出功率自均衡控制;最后,通过仿真和实验验证所提功率均衡调制策略理论分析的正确性和可行性。     

混合H桥级联型多电平逆变器调制策略优化控制

为提高混合H桥级联型多电平逆变器的运行性能.提出了一种新型锯齿载波交错相移混合调制策略.该调制策略把复杂的混合拓扑"化归"到已有调制策略的拓扑.再利用重构的调制波进行调制.该策略充分利用调制渡的自由度,在三相正弦波中注入特定的混合分量进行优化控制,使得相电压在1/3基波周期内不进行PWM调制,并能保证输出线电压质量.所提出的优化控制方法能提高15.5%直流电压利用率.还能减少1/3高频功率开关的开关次数,优化了逆变系统的运行性能.实验结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

双低压型混合级联逆变器的改进混合调制

为解决混合级联九电平逆变器中的电流倒灌问题和降低功率平衡方法的数字设计难度,提出了一种改进的混合调制策略。该混合调制策略可分为两步:首先,通过改进混合级联九电平逆变器拓扑及混合调制方法消除电流倒灌问题;然后再利用逻辑运算对低压单元开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化,得到低压单元开关管的实际驱动信号,进而简化功率平衡方法。仿真和实验结果表明:该策略能够在较低调制度下,实现逆变器的高压单元工作在基波频率和2个低压单元的功率平衡。     

混合H桥级联逆变器的改进型调制策略

对于直流侧电压比为1:3的混合H桥级联型逆变器而言,其可以输出更多的电平数,但在传统混合调制策略下,低压单元存在过调制问题,将导致逆变器输出电压中出现难以滤除的低次谐波,严重影响负载的运行性能.为合理解决上述问题,提高所述拓扑的实用性,在传统混合调制策略的基础上,对问题区间的调制进行改进,提出一种改进型调制策略,并对调制的基本原理和逆变器的输出特性进行了详细理论分析.所提改进型策略可有效解决低压单元固有的过调制问题,消除过调制带来的不利影响.最后,通过仿真与实验,对比验证所提改进型调制策略的正确性与可行性.     

基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM数学分析

文章分析了最少开关次数调制波的输出线电压波形,并根据三相逆变器实现软开关PWM动作需要,用双重傅里叶级数展开法解析了基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM频谱特性。分析结果指出,该调制波虽是个不对称波,且含有直流分量,但其实质还是在正弦波基础上叠加了零序谐波分量和一个直流分量。这些零序谐波分量和直流分量在三相逆变器中相互抵消,其输出线电压还是正弦波。正是这种畸形波的调制作用,使得逆变器直流母线电压利用率得以提高,且正负序谐波幅值相差较小,能有效减小谐波损耗,提高波形质量,抑制谐波转矩脉动。通过与SAPWM比较后指出,最少开关次数调制波PWM只能使用单极性调制,其有效开关次数是后者的一半,电流波形质量不如后者。     

PWM逆变器混合扩频调制技术

针对周期性和混沌性调制无法兼顾限制扩频范围与降低谐波峰值之间的矛盾,提出一种新的混合调制方式,并将其应用于三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变器中。该方式以频率被logistic混沌序列调制的三角波作为调制信号,不仅具有周期性调制限制扩频范围的能力,而且具有混沌性调制有效降低谐波峰值的优势。根据线电压的傅里叶级数展开式,分析扩频调制原理并得到扩频调制后谐波电压的表达式。利用该表达式,通过仿真直观地研究周期和混沌性调制频谱分布特点,在此基础上阐述混合调制原理。最后,建立实验平台,将混合调制后的线电压频谱与周期和混沌性调制后的线电压频谱对比,证明本文提出的混合调制技术的有效性。     

混合动力汽车复合电源的设计

在运用混合动力汽车(HEV)电池和超级电容(UCs)的基础上,设计了一种新型的超级电容-蓄电池复合电源的HEV控制系统(包括一个DC-DC转换器)。在高功率需要时,UC通过DC-DC与电机相连。实验结果表明,该复合电源电动车能兼顾蓄电池和超级电容的优点,可以更好地满足电动车启动和加速性能的要求,并能提高电动车制动能量回收的效率,增加续驶里程,降低了起动污染物的排放,提高了燃油的经济性。     

Superconductor-semiconductor hybrid devices

The discovery of the cuprate superconducting materials, with critical temperatures exceeding 100 K, has revived interest in hybrid superconductor-semiconductor technology. An elementary definition of a superconductor is given, and superconducting field effect transistors (SuFETs) are presented. The effect of the close proximity of the source and drain electrodes on SuFETs is detailed, and the SuFET operation is explained using the theory of the superconducting proximity effect. Another approach employing an insulating material (such as SrTiO₃ ), using an external gate voltage to induce superconductivity at the surface, is described. New, designs of high-T_c superconductor-semiconductor heterostructures are discussed, including a three terminal resonant tunneling transistor (RTT) making use of high-T _c electrodes. A three-terminal MIS (metal-insulator-superconductor) device using an artificial angle grain boundary (AGB) junction is also discussed. Two types of flux flow transistors (FFTs) are described     

电化学混合电容器

电化学混合电容器是一种介于超级电容器和电池之间的新型贮能元件。与传统的双电层电容器相比 ,它具有更高比容量和比能量 ,与电池相比 ,具有更高的功率密度和较低的能量密度。叙述了电化学混合电容器的原理、特点、最新研究进展 ,以及正在应用和潜在的应用领域     

混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机仿真

为了研究混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机转子上既有永磁体、又有励磁绕组的运行性能,建立了混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机的基本方程;根据该电机的转子结构及定子绕组的实际连接方式和空间分布情况,分析了模型中电感参数及永磁体在其他回路中产生的磁链的特点,并给出其表达式;采用有限元法计算各参数表达式中的系数,能准确考虑磁极形状及永磁体的作用,利用数值方法对该电机的性能进行仿真.在1台混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机样机上进行了实验,仿真结果和实验结果吻合较好,验证了仿真模型的正确性和参数计算的准确性.     

交直流混联系统机电—电磁暂态混合仿真研究

大规模高压直流跨区输电、交直流混联使电力系统的动态特性更加复杂,仿真分析成为研究交直流混联大电网的重要工具。传统电力系统暂态仿真主要分为机电暂态仿真和电磁暂态仿真。前者适用于开关切换不频繁、仿真步长较大的工频元件,可实现大规模系统仿真。后者适用于开关频繁切换、小步长仿真的电力电子元件,可实现对小系统的详细建模仿真。通常,仿真的规模与仿真元件的精细程度之间存在矛盾。为研究直流系统控制模型对混联系统动态特性的影响,兼顾两种仿真方法的优点,采用中国电力科学研究院开发的ADPSS仿真软件,分析了计及脉冲发生机制和定电压控制器的仿真差异。并用IEEE39节点为基础的扩展系统进行验证,可为含有大量电力电子器件接入的交直流混合系统提供更高效、更准确的建模方式。     

基于ADVISOR的燃料电池混合动力车混合度的研究

为了提高燃料电池混合动力车(FCHV)动力系统工作的协调性,解决整车的动力性和燃料经济性问题,针对氢氧质子交换膜燃料电池-铅酸电池混合动力车,首先对动力系统主要部件进行选型,然后确定了若干可行的燃料电池和铅酸电池的功率匹配方案,最后在ADVISOR软件中搭建整车仿真平台,在FTP和ECE_EUDC仿真工况下对各种匹配方案进行了仿真,在满足车辆动力性要求的前提下,对各种匹配方案的燃料经济性进行分析,从而得到燃料电池和铅酸电池的最佳匹配。     

混合储能在风光互补微网中的控制策略

在风光互补发电系统组成的微网中,储能技术的应用占有重要地位,它可以进一步完善风光互补发电技术,使系统中各个部分的控制更加合理、有效,使系统更加稳定、安全,并且提高了整体使用寿命与经济性。构建了一种应用于风光互补微网中的超级电容器蓄电池混合储能系统,提出了基于功率外环加电流内环控制的VSC控制策略以及基于滑动平均滤波器的DC/DC控制策略。利用Matlab构建模拟微网并进行仿真,其验证结果表明基于上述策略的混合储能系统在微网中的应用是合理有效的,同时超级电容的高功率密度及蓄电池的高能量密度的特点的结合提高了混合储能系统的灵活性与实用性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

风光互补路灯系统混合储能控制研究

提出了一种用超级电容器和蓄电池为储能单元的风光互补路灯系统.利用超级电容器比功率高、寿命长、体积小、质量轻的优点,构成了以超级电容器为主、蓄电池为辅的混合储能系统,为风光互补路灯系统提供充足、稳定、可靠的能量保证.该储能系统的引入保证了风能大范围变化时路灯系统的储能问题,在电能大幅度变化时,超级电容起到储能的缓冲作用,利用超级电容器的储能能力和并联控制器的变流控制作用,可以减少蓄电池的充放电小循环次数,减小放电深度,延长蓄电池使用寿命.通过仿真验证了理论分析的正确性.