一种三电平高压变频器IGBT驱动电路的实现

三电平高压变频器对绝缘门极双极性晶体管（IGBT）驱动电路有特殊的要求，比如：高低压侧的隔离问题、绝缘等级、动态驱动能力以及快速保护功能都有严格的要求，采用美国UNITRODE公司生产的UC3726／3727驱动IGBT芯片对，两芯片可组合使用，从而可以达到理想的驱动效果。测试结果表明了该方法的可行性。     

电流型变流器SVM技术简化算法研究

为了改善电流型变流器(CSC)的控制性能和提高控制系统的实用性，提出了一种基于反向传播神经网络（CPN）结构的空间矢量调制(SVM)技术（CPN-SVM）实现方法.该方法利用CPN的竞争学习机制，将变流器的6个非零开关矢量构成CPN的输入层,根据CPN竞争层中的胜者选择每一个采样时刻作用的开关矢量，并确定此时参考电流矢量所在的扇区，同时采用胜者的线性组合来计算SVM中所选择的开关矢量的作用时间.结果表明，与传统SVM相比，CPN-SVM避免了计算正弦函数非线性运算，大大缩短了计算时间，从而缩短最小采样周期，提高了整个系统的传输带宽，同时降低了控制系统的软硬件成本.     

三电平双模块并联协同特定谐波消除脉宽调制

针对中压大功率并网变流器开关频率低、并网电流谐波大等问题,提出适于中性点钳位型（NPC）三电平双模块并联网侧变流器特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）分频段协同控制策略. 通过在低频段控制双模块各自输出谐波为零,在高频段控制并网双模块输出总的谐波为零,有效地提高双模块并联系统电流谐波性能. 为了抑制器件死区引起的并网电流中5次、7次谐波,引入频率自适应广义积分控制器. 该控制器在离散域直接设计参数,避免数字化过程导致控制器性能偏差. 仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性、优越性.     

串联晶闸管阀组触发电路设计

本文对串联晶闸管阀组的触发电路进行了介绍,设计了一套用于高压TSC串联晶闸管阀组的电磁触发电路.该触发电路采用电压源驱动、脉冲变压器串联使用触发串联晶闸管阀组,利用高压电缆实现脉冲变压器高低压侧绝缘.该电路具有结构简单、晶闸管门极触发电流前沿陡峭等特点.在10kV TSC动态无功补偿装置中的实际应用验证了该触发单元的可行性.     

多电平变流器在直驱型风电系统的应用研究

为满足直驱型风力发电系统对变流器的要求,采用了级联型多电平逆变器替代传统的两电平逆变器。通过仿真分析表明,以变化的风速为输入,采用最大风能捕获时,逆变器输出电压可追踪电网电压频率和相位,实现单位功率因数输出。采用载波相移的SPWM调制方法,输出电压波形好,产生的高频谐波方便滤除。级联型多电平逆变器作为全功率变流器适合于直驱型风力发电系统。     

多电平变流器多载波PWM技术的研究

为了对多载波脉宽调制(PWM)技术的谐波特性进行定量的数学分析,通过双重傅立叶变换得到分别采用三种多载波PWM方案的多电平变流器输出电压的傅立叶级数.从谐波品质角度比较了各种方案的优劣,确定了在不同场合下多电平变流器最佳的调制方案.第三种方案的低次谐波含量最低,最适合于单相多电平变流器.在三相平衡无中线系统中,由于载波谐波不产生电流,第三种方案的总谐波失真度最低,因而最为合适.理论分析的结果得到了仿真实验的验证.     

基于ARM的铣磨车变流器控制系统

针对变流器的控制系统,提出了基于ARM的直接转矩控制方式。对铣磨车变流器进行硬件设计和软件设计;ARM控制系统主要由采集模块、电源模块、存储单元等组成,检测机车的温度、压力等信号,并与DSP进行通讯,来实现对铣磨车变流器的控制。实验证明,该控制系统能实时监测机车的运行情况,记录各设备的温度和压力值。     

基于三电平的直接转矩控制方案

对交流异步电机采用三电平逆变器与直接转矩控制相结合的方案,在保证直接转矩控制精度的同时,针对基于二极管箝位式的三电平结构的方案,采用直接转矩控制算法设计一种采用基于12矢量的相对简单的直接转矩三电平控制方案.仿真结果表明它具有控制简单、响应速度快、转矩控制精度高等特点.该控制方案应用于中高压电机调速系统中具有良好的节能效果.     

基于MMC的分布式潮流控制器控制策略

为响应电力系统高压大功率的发展趋势,将模块化多电平换流器引入到分布式潮流控制器,并提出了一种基于模块化多电平换流器的分布式潮流控制器控制方法,其中并联侧基于模块化多电平拓扑结构的三相换流器应用了前馈解耦控制以及最近电平逼近调制策略,而并联侧单相换流器则提出利用三次谐波作为能量传输通道,为串联侧变流器电容充电提供能量。串联侧的单相换流器采用了dq解耦和PWM控制。在PSCAD/EMTDC中建立了基于21电平模块化多电平换流器的分布式潮流控制器系统,仿真结果表明了控制策略的可行性。     

新型高压大功率器件IGCT的建模与仿真

集成门极换向晶闸管(IGCT)是新型电力半导体开关,具有耐压高、电流大、开关频率高、开关损耗低等优越性能,尤其适用于高压大功率电力电子装置.目前通用电路仿真软件中还没有专门的IGCT仿真模型,不能满足可靠的仿真性能的要求.基于电力电子器件的物理现象,建立IGCT模型的方法有:功能模型法、电学模型法、集总电荷模型法和物理模型法等.对上述几种建模方法分别进行了仿真研究后,对比分析各模型开关动作过程和器件内部物理现象,比较它们之间的优缺点,分析出各种模型的适用范围.     

直驱式风力发电系统全功率并网变流器拓扑结构研究

在主流的变速恒频风力发电机组中,由于直驱式风机具有结构简单、效率高、维护费用低、并网控制灵活以及优良的低电压穿越性能等优势,所以愈加受到关注.对比分析了目前直驱式变速恒频风力发电系统全功率并网变流器主电路拓扑结构,并得出了结论,双PWM变流器具有较广泛的应用价值.     

一种新型矩阵式AC/DC变换器研究

为克服常规AC/DC变换器的缺陷,提出了一种新型AC/DC变换器——三相/一相矩阵式变换器(3/1MC).该矩阵式变换器直接将三相交流380V/50 Hz输入变换为单相PWM高频、高压交流电压.由高频变压器隔离并调理为需要的幅值后,经倍流式整流、滤波输出预期的直流电压.控制电路由UC3879及外围逻辑芯片组成.通过4kW 28.5V/140A原理样机的实验验证了理论分析的正确性及方案的可行性     

便携式太阳能发电系统设计

介绍了便携式太阳能发电系统的组成,直流变换模块和逆变模块中主电路和控制电路的设计,给出了电路中各主要器件的具体参数,并给出实验结果。直流变换主电路采用带高频变压器的推挽电路、全桥整流和滤波电路。控制电路采用专用的脉宽调制集成电路芯片;逆变电路采用全桥逆变电路和滤波电路。控制电路采用AVR单片机,产生单极性正弦脉宽调制（SPWM）的控制信号,使主电路输出标准的正弦波交流电压。     

基于双输入Boost电路的风光互补发电系统研究

传统风光互补发电系统通常采用2套DC/DC装置以实现最大功率点跟踪,实际运营时投资成本高.Boost电路应用在MPPT上具有输入电流连续,驱动电路简单的优点.采用了一种新型的双输入升压斩波电路,该电路可以实现2种不同性质的电源输入,简化了传统的多输入变换器的电路结构,提高了电压增益,降低了开关器件电压应力.详细阐述了双输入Boost电路风光互补发电系统扰动观察法的控制策略.仿真结果表明,风力机和太阳能电池板同时或独立供电时,所设计的双输入Boost电路都能够实现最大功率点跟踪.     

燃料电池发电系统中高增益直流变换器控制回路的设计

燃料电池输出电压具有低等级和宽范围变化的特性。为满足直流负载或后级逆变器的需求,设计一种具有较高电压等级且稳定的高增益直流变换器是关键。文章分析单管高增益二次型Boost变换器的主电路拓扑结构、工作原理及稳态性能,通过对其小信号建模及频域特性分析可知:被控制对象的开环传递函数中含有2个谐振尖峰,系统稳定性差,需在控制回路中加入相应的补偿网络。为此,设计了控制回路的补偿网络并对控制回路参数进行选取。仿真和实验结果表明:输出电压都能稳定在期望值50 V;仿真输出电压纹波为2 %,实验输出电压纹波为2.5 %。同时由实验结果还知,满载时变换器工作效率最高达到90 %。仿真和实验结果验证了变换器设计的正确性和可行性。     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

三电平逆变器驱动的IPMSM模型预测电流控制系统研究

三电平逆变器拓扑结构简单、所用器件较少且每个功率管所承受的电压应力小,适用于高电压、大容量的场合.相比于传统两电平逆变器,三电平逆变器输出电平的数量从2变成3,输出的电压电流谐波含量低,波形正弦度更好.本文提出内置式永磁同步电机模型预测电流控制算法,以提高控制系统电流动态响应速度,并针对该算法在控制系统中产生的时间延迟...     

Crowbar电路在低电压穿越技术中的研究

电力系统风电并网中,风机需要具备低电压穿越性能,即电网电压波动时风机可以不脱离运行并向电网回馈能量,通过对三电平整流器的SVPWM的控制算法、二极管钳位型三电平变流器和电网跌落对风电变流器的影响三方面的研究,针对大功率直驱变流器提出一种基于耗能型的Crowbar电路,相比于传统保护电路和控制策略,所提出的方案增加了制动单元,并设计了其中开关管的控制方法,来实现低电压穿越的能力,并通过1.5MW的直驱风电机组及并网变流器构成并网系统验证设计的合理性.     

基于一致渐近稳定观测器的模块化多电平变流器控制系统设计

为了实现模块化多电平变流器(MMC)各模块之间电容电压均衡,减少电压传感器数量,设计非线性的降维状态观测器,并提出基于该观测器的系统控制方法.依据三相MMC拓扑结构,以三相环流、交流输出电流和所有模块电容电压为状态变量,建立状态空间模型. 结合模型,提出观测器的设计方法,该观测器通过测量MMC电路中6个桥臂电流和6个桥臂投入模块总电压,结合开关信号观测得到各模块电容电压. 利用无源理论和持续充分激励条件,证明在载波移相调制策略和最近电平调制策略下,观测器误差模型是一致渐近稳定的. 以该观测器为基础,设计MMC功率电流双闭环控制器. 通过搭建的仿真模型验证所设计观测器的观测值能够准确跟踪实际值,系统鲁棒性和动态性能较好.     

一种高压高可靠性开关电源控制芯片

为了增强电源系统的可靠性,提出一种高压高可靠性开关电源控制芯片,该芯片引入一种新型的故障保护电路,通过同时监测误差放大器（EA）输出和峰值电流信号来检测过流和短路等故障.当EA输出电压超过4.2 V或者峰值电压信号（由采样电阻得到）连续4个周期超过0.75 V时,保护电路会及时切断控制器,保护变换器免受损害,同时降低了电路损耗.芯片还集成了软启动、限流保护、过压欠压保护和脉宽调制/跳脉冲调制（PWM/PSM）模式切换电路,该芯片采用CSMC 0.5 μm 60 V BCD 工艺进行设计,已经成功流片.将该芯片应用于反激式转换器中,转换器可以将34～60 V的输入电压转化成5 V输出.测试表明：当故障发生时,控制芯片能够迅速切断控制器以保护整个转换器,而当故障消除后该控制器仍然可以自行重新启动;反激转换器最大输出电流为2.6 A,静态电流小于1 mA,最大效率为83.5%,线性调整率和负载调整率分别为0.02%/V和0.03%/A,具有良好的瞬态响应能力.