基于电流源型变换器的大型同步发电机励磁

将基于全控开关器件的电流源型变换器用于大型同步发电机励磁,采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术控制开关状态.利用dq坐标系的间接电流控制实现对SPWM电流源型变换器功率双向流动的控制.验证了SPWM电流源型变换器带大电感负载运行的可行性.仿真试验表明,与传统可控硅励磁相比,整流时该励磁系统能向发电机端发出或吸收无功,逆变时能使励磁电流快速下降、加快励磁系统调节速度、发电机故障时实现交流灭磁.     

基于线电压的双级矩阵变换器故障诊断策略

双级矩阵变换器(TSMC)具有结构紧凑、调制策略简单且换流易于实现等优点,但是其功率开关故障问题成为了阻碍TSMC工程应用的因素之一,因此对TSMC的功率开关故障诊断进行研究具有重要意义。对TSMC故障诊断策略进行研究,分析了TSMC在开路故障情况下的故障运行模式,提出了基于逆变级输出线电压的故障诊断方法。该方法能快速准确地判断故障开关,具有算法简单、易于实现等优点,仿真实验结果验证了该诊断方法的正确性和可行性。     

基于GaN的准方波Boost变换器拓扑分析

基于实际太阳能无人机的应用背景,对其核心功率变换部分展开深入研究。通过在传统同步整流型Boost变换器基础上增加少量无源元件,利用电感电流的连续性,构造功率开关输出电容放电环节,在保证主功率电感电流纹波较小的情况下实现功率开关的零电压开通,克服传统同步整流型Boost变换器为实现软开关而工作于准方波模式下,电感电流纹波较大的问题,从而有助于延长无人机蓄电池组的使用寿命。从该拓扑的模态分析出发,对功率开关的零电压开通实现过程进行详细分析。此外,对变换器进行参数设计,总结整个变换器的主要损耗计算方法。最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,并与相同工况下的同步整流型Boost变换器进行对比。实验结果与理论分析基本一致,峰值效率达到96%。验证了理论分析的准确性以及该拓扑的实际可行性。     

基于开关组误差电压的双级矩阵变换器故障诊断策略

矩阵变换器(MC)由数量较多的功率开关构成,这些功率开关元件用在各种复杂的环境以及高频切换的电路系统,增加了功率开关发生故障的可能性,也降低了MC系统的可靠性。功率开关故障成为了阻碍MC系列拓扑进入工程化应用的主要因素之一,而对MC功率开关进行在线故障诊断并进行合适的容错控制可以有效地提高MC系统可靠性。本文针对双级矩阵变换器(TSMC)的功率开关开路故障诊断策略进行研究,对功率开关故障下的TSMC运行模式及其输出电压、直流电压故障特征进行了深入分析,定义了开关组误差电压的概念,提出了根据输出相电压误差、开关信号以及直流电压定位TSMC故障开关的方法。所提方法具有诊断准确、诊断速度快、独立于调制策略、不受负载运行状态影响等优点。仿真实验结果验证了理论分析的正确性以及所提故障诊断策略的有效性。     

新型高升压耦合电感DC-DC变换器

在光伏发电系统中，为实现高增益直流母线电压并网需求，提出一种新型高升压耦合电感DC-DC变换器。通过耦合电感匝比和开关占空比双重调节，提升变换器的高升压能力。利用无源钳位回路对开关器件实现电压钳制，通过耦合电感的漏感吸收开关器件开关瞬间的电流脉冲，有效减小开关器件开关损耗和脉冲冲击，提高了变换器使用寿命。开关管电压应力低、本征占空比小，开关损耗小，有利于提升变换器效率。对变换器工作原理和具体模态进行分析，推演了各器件应力和选型依据。结合仿真和实验对比，验证了新型高升压耦合电感DC-DC变换器的理论正确性。     

一种开关磁阻风力发电机功率变换器拓扑设计

针对开关磁阻风力发电机在低速时输出功率较低的问题,根据开关磁阻发电机的运行原理,对传统的功率变换器加以改进,提出一种新型功率变换器拓扑。新型拓扑有2种工作模式:全绕组励磁和部分绕组励磁,针对不同的转速选择不同的工作模式,从而达到提高输出功率的目的。为验证其可行性,分别用传统功率变换器和新型功率变换器对单相外转子U率变换器提高了低速运行时发电机的输出功率和效率。     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

无刷双馈风力发电系统双空间矢量调制矩阵变换器励磁控制

矩阵变换器具有低频性能好、功率因数可调节、四象限运行等特点,以矩阵变换器为无刷双馈风力发电机的励磁控制器,可建立交流励磁变速恒频风力发电系统。采用双空间间接矢量控制策略控制矩阵变换器输出电流的幅值、频率、相位,从而调节发电机控制绕组电流的幅值、频率、相位,实现无刷双馈风力发电系统的变速恒频运行及功率因数控制。采用C语言编写数字信号处理器控制系统程序,实现双空间间接矢量调制策略,复杂可编程逻辑器件实现四步换流和产生双向开关矩阵控制信号。通过实际风力发电机组平台进行了相关试验,结果验证了控制方案的有效性。     

开关磁阻发电机他励模式下的简易功率变换器控制

针对不对称半桥功率变换器的主开关器件较多的缺点,提出开关磁阻发电机(SRG)他励模式下的简易功率变换器控制。给出并分析简易功率变换器的主电路结构,建立相应的SRG他励发电数学模型,分析能量转换和发电效率,与不对称半桥功率变换器相比,其每相只需一个主开关器件,降低了成本,能在SRG停转时对负载供电,且在一定条件下能提高发电效率。对基于简易功率变换器的SRG他励发电系统进行了仿真和实验,仿真和实验结果表明系统能够稳定运行,发电质量好,验证了该方法的可行性和简单性,具有一定工程应用价值。     

基于Buck变换器的开关磁阻发电机新型励磁模式

提出了基于Buck变换器的开关磁阻发电机(SRG)新型励磁模式。给出并分析新型模式的功率变换器主电路,每相桥臂只需1个主开关器件和1个续流二极管;直流侧电容两端加一个Buck变换器,SRG的输出电压经Buck变换器降压后作为励磁电压,将输出的部分能量回馈到励磁电容,实现励磁。该励磁模式无需外部励磁电源,改变占空比D或通过Buck变换器闭环控制可独立调节励磁电压,且D>0.5时有利于提高输出功率。建立SRG新型励磁发电系统仿真模型,仿真结果表明系统能稳定运行,励磁电压独立可控,发电质量较好,验证了所提出的新型励磁模式的可行性和优越性。     

基于DSVPWM的PMSG并联型GS-NSC研究

为提高九开关变换器直流侧电压利用率,减少开关损耗,采用一种不连续空间矢量脉宽调制（DSVPWM）,同时将九开关变换器用于直驱式永磁同步风力发电机（PMSG）网侧构成并联型网侧九开关变换器（GS-NSC）。在对并联型GS-NSC控制策略、故障穿越方案进行理论分析的基础上,建立PMSG并联型GS-NSC仿真模型,设计多种电网电压故障工况对其进行仿真研究。结果表明,在电网电压正常工况下,并联型GS-NSC可维持电网电流的正弦波特性。在电网电压跌落工况下,并联型GS-NSC可向电网注入无功电流辅助电网电压的恢复,并通过提升并网电流幅值减少卸荷电路的功率损耗,降低PMSG散热负担。在电网电压骤升工况下,并联型GS-NSC可动态分配直流母线电压,避免因直流侧过压而导致PMSG退出运行。     

电压跌落时带有Crowbar电路的双馈感应发电机的瞬态分析

为了研究双馈感应发电机对电网电压跌落的适应能力,以及其实现低电压穿越的功能,文章通过将由向量法求出的瞬态电流与由等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出的定子、转子故障电流的近似解析式,来分析在定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的双馈感应发电机内部的电磁关系变化过程。此外,在理论分析的基础上,文中建立了2　MW双馈感应发电机的PSCAD模型,且在7.5 kW双馈风力发电测试平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,这种通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的双馈感应发电机故障电流的近似解析表达式可以准确地反映出双馈感应发电机磁链和电流的瞬态变化。     

发电机定子单相接地故障诊断模型研究与设计

发电机定子单相接地故障较为常见,其对发电机安全运行构成威胁,如何设计发电机定子单相接地故障诊断模型对判断发电机安全可靠运行有重要意义。本文从软件设计的角度综合考虑包括事件描述、数据输入和输出、所用算法及逻辑关系等,未软件实现发电机定子接地故障诊断判断提供方法和基础。     

基于PR控制和滤波电感电流的微网限流新方法

针对传统的限流方法不能适应不同类型的短路故障问题,提出基于比例谐振(PR)控制和滤波电感电流的微网限流的新方法。首先,把微网中分布式发电(DG)变换器作为研究对象,DG变换器的电压电流双环均采用PR控制器;然后,详细推出滤波电感电流的参考值与DG变换器输出的电流和电压之间关系,该关系表明通过调整控制系统参数和滤波电容,DG变换器输出电流可跟随滤波电感电流的参考值;其次,当DG变换器输出的某相电流大于阈值(即发生故障)时,通过改变滤波电感电流的参考值能实现限制故障电流;最后,软件仿真结果验证新型限流方法能够限制故障电流到额定电流约2倍,且与不同的故障电阻、故障类型和故障发生时间无关;新型限流方法中采用的PR控制相比于PI控制,DG变换器输出的电流峰值更小、响应速度更快。     

基于中心抽头变压器的双有源桥双向直流变换器

通过在传统双有源桥的变压器副边增加一个中心抽头并连接一个电容桥臂,提出一种改进的双有源桥双向隔离变换器,其可在宽增益范围和负载情况下实现所有功率开关管的ZVS软开关。通过调节副边全桥的桥内移相角,动态补偿实现软开关所需要的反向电流,可使所有开关管实现完全的ZVS软开通。首先分析变换器的工作原理,根据3个控制量之间的关系划分为6种工作模式。推导该变换器在不同工作模式下传输功率与控制量的关系式,详细分析软开关条件,筛选出各模式下ZVS软开关条件最差的开关管,并提出一种有效的控制方案。最后通过一台1 kW的实验样机进行实验验证。     

一种ZVZCS交错并联Boost变换器

提出了一种ZVZCS交错并联Boost变换器。在所提辅助电路的帮助下所有开关管均实现了零电压关断,同时变换器通过电感电流断续导通模式使得所有开关管均实现了零电流导通,各个二极管也均实现了零电流关断,显著降低了由开关管和二极管引起的损耗,变换器整体的工作效率得到了提高。最后,对所提变换器的工作原理及性能特点进行了详细分析,并通过搭建输出功率为200 W的实验样机对理论分析进行了实验验证。     

基于三电平功率变换器提高SRG输出功率

分析了开关磁阻发电机(SRG)的发电运行条件和提高输出功率的关键因素,提出用三电平功率变换器加入一个中间惯性状态,增大励磁电流和发电续流区的平均电流,以提高SRG的输出功率;采用SRG电压反馈控制系统,保证同时获得良好的恒定输出电压品质;提出三电平功率变换器的开关控制策略,建立基于自励发电模式和电流斩波控制模式的SRG电压反馈控制系统仿真模型;仿真研究验证了该方法的可行性和有效性.     

模块化多电平复合变换器电池储能系统模型预测优化控制策略

基于MMHC-BESS，将MPC算法与占空比调制思想结合，提出一种可有效减小系统计算负担的模型预测优化控制策略。控制策略利用MPC算法实现功率控制，通过变换器的离散模型反推出最优输出电压，采用载波移相调制方法实现开关信号输出。同时考虑电网电压不平衡状况，利用MPC算法对负序电流及功率波动进行抑制，具备较好的冗余容错运行能力。最后通过仿真模型验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

基于开关电容的高增益双输入变换器

该文提出一种基于开关电容的高增益双输入变换器,同时具有单输入源供电和双输入源供电模式,开关电容的引入,使变换器具有电压增益高、功率器件电压应力低的优点。2个输入源间采用功率器件连接,使得变换器在单输入模式下采用交错导通控制,有效地减小了输入电流纹波,同时当d≥0.5时,2个电感可实现自动均流,降低控制难度。在双输入模式下,采用中心对称导通控制方式,相较于交错导通控制,工作状况得到简化。详细分析了变换器的工作原理及稳态性能,并提出能量管理方案,使变换器能够灵活地切换工作模式来应对新能源端口和负载功率的变化,提高系统供电可靠性。实验结果验证了变换器的可行性和能量管理方案的正确性。     

DC/DC单管谐振式变换器在光伏电热水器中的应用

针对光伏电热水器DC/DC变换器存在磁芯利用率低、控制困难、成本高、可靠性低等问题,文章设计了一种单管谐振式DC/DC变换器,在建模、分析的基础上,提出了改变开关频率实现最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法;对变换器主电路中器件的关键参数进行了设计,制作了实验样机,通过实验验证了所提出的单管谐振式DC/DC变换器供电的可行性。