单元串联变频器IGBT故障诊断方法

针对单元串联多电平高压变频器的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)故障检测问题,基于镜像电流源原理,搭建通过功率单元直流母线电压控制的逆变桥臂输出电压逻辑检测电路,并给出功率单元输出逻辑与驱动信号逻辑的关系,通过动态判别逻辑关系的正确性,诊断出IGBT的故障状态。实验结果表明,该方法诊断迅速,能够在10μs以内正确检测出功率管的故障状态,相比基于各种算法的故障诊断方法,该方法可靠实用,对单元串联型多电平高压变频器的故障诊断具有工程应用价值。     

级联逆变器单元故障处理方法研究

介绍了基于中性点移位原理的级联H桥型逆变器故障处理方式,与传统的故障处理方式相比,这种处理方法能够利用所有的非故障单元,增加输出电压幅值,但是仅进行中性点移位处理,会导致输出电压低次谐波成分增加;提出了适合中性点移位原理的载波相移参数调整方法,分别对三相输出进行优化处理,输出线电压的谐波含量与故障前一致.实验结果验证了该方法的正确性.     

单元串联多电平变频器脉宽调制方法分析

对多电平变频器不同的拓扑结构进行比较,研究分析单元串联多电平变频器的几种不同的调制策略。采用载波移相控制,通过Matlab仿真,分析调制比M变化时对输出相电压、线电压的影响以及谐波总畸变率的变化。     

基于差补调制方式的级联H桥逆变器单元故障控制方法

为了增加级联H桥型逆变器单元故障后的输出能力,采用逆变器中性点偏移的工作方式,使逆变器非故障部分继续工作,输出最大幅值的对称线电压,但同时中性点的偏移也造成了电压谐波的增加。该文以6单元串联H桥系统为例进行分析,提出中性点偏移前后采用差补调制方式来控制逆变器,可以减少电压的谐波含量,且参数易于调整。与目前所采用的其它控制方法相比,该方法不仅提升输出合成电压的幅值,而且有效控制了电压的谐波含量,从而减少故障对系统的影响,提高级联H桥逆变器系统的可靠性。系统故障前后的仿真和实验结果表明所提出的控制方法是正确和有效的。     

基于载波移相控制的单元串联多电平变频器的分析研究

简单介绍单元串联多电平变频器的拓扑结构和载波移相控制的工作原理,提出了3种不同的方法生成H桥功率模块的PWM开关信号,并分析在各个控制方式下输出电压波形和谐波成分的不同。使用MATLAB软件进行系统仿真,分析在调制比M降低时对输出相电压、线电压和电流的影响,以及谐波含量和谐波总畸变率(THD)的变化。     

基于MSP430单片机的制动单元设计

在变频调速系统中,为了确保当电机快速制动时,直流母线电压保持在安全范围内,需使用制动单元。制动单元实时监测母线电压,通过斩波控制,将母线上的再生电能以热的形式耗散到制动电阻上。以MSP430单片机为控制核心,设计了制动单元的信号检测、功率器件驱动、故障保护电路,在软件设计中加入制动电阻过载保护算法,以便合理利用制动电阻的制动能力。用此方法设计的制动单元工作稳定、可靠,并已应用到工业现场。     

基于数学推导的级联多电平逆变器性能研究

载波相移SPWM技术应用于级联型多电平逆变器,可以达到提高等效开关频率,改善输出性能的效果,而载波相移角度差π/N和2π/N两种移相方式,对不同级联数目的逆变器输出有不同影响.当三相逆变器中功率单元发生故障被切除后,输出电压不再平衡.而利用中性点偏移技术,可使逆变器输出线电压重新达到平衡,从而具备较好的容错能力.通过对载波相移PWM技术和中性点偏移原理的数学推导,得出采用载波相移角π/N方式与中性点偏移技术,逆变器输出性能有较大提高的结论.最后对级联型9电平逆变器A相中某一功率单元故障后状况进行仿真实验,验证了数学推导的正确性.     

MMC子模块故障后线电压恢复容错控制策略

模块化多电平换流器(MMC)桥臂无冗余子模块(SM)时,SM故障将导致故障相电压输出能力降低,进而导致MMC输出线电压不平衡。为恢复故障后无冗余MMC输出线电压特性,提高非故障桥臂SM利用率,文中基于中性点转移(NT)与直流分量注入(DCCI)控制,提出应用于无冗余MMC的SM故障容错控制策略。该容错策略通过NT控制,调整三相电压相角,确保输出线电压平衡。此外,文中提出三段式最优DCCI幅值计算方法。与现有方法相比,最优幅值DCCI能进一步提升非故障桥臂SM利用率,提高输出线电压幅值。基于PSCAD/EMTDC平台搭建三相MMC仿真模型,仿真结果验证了所提容错控制策略的有效性。     

基于小波变换的TWERD变频器故障诊断研究

以TWERD变频器为研究对象,分析了三相SPWM逆变器的工作原理和故障类型,研究了该类型变频器在正常运行和故障状态下的输出线电压波形。根据故障信息和输入及负载变化时的不同数据,对变频器输出线电压进行小波变换,提取其低频能量值作为特征向量,再利用BP神经网络建立特征向量与故障类型的映射关系,确定变频器故障桥臂和故障点。仿真结果表明经过46次训练后,诊断准确率达到96.5%以上,收敛速度快,精度高。     

基于SolidWorks的功率单元热力分析

为了提高高压变频器功率单元散热设计的合理性和可靠性,对其进行热力分析仿真研究.通过计算功率单元发热器件的功率损耗,运用热阻和温升的数学模型选择散热器并借助SolidWorks计算机仿真软件,模拟高压变频器功率单元在正常运行时的工况条件,对功率单元进行热力分析.分析结果表明,功率器件的运行温度满足设计指标的要求,验证了功率单元结构排布设计、散热器设计选型方面的合理性.     

小电流接地系统单相接地综合电弧模型与选线方法的研究

在小电流接地系统中,发生单相接地故障时,电弧故障会经常产生。现有用于模拟电网的电弧模型大都是通过开关来实现,与实际的电弧接地有一定的差距。将Cassie电弧模型和Mayer电弧模型结合起来,使其更符合实际电弧接地,并运用到10 kV模拟电网中。在EMTP中,对中性点不接地电网、经消弧线圈接地,经高阻接地,电弧发生在不同合闸角,不同馈线时的情况进行了大量仿真。最后在Matlab中,用小波相关分析法进行选线。结果表明,该方法适用于大部分电弧故障,但对于电压过零点附近发生的电弧故障有一定的局限性。     

配电网接地选线装置的研制

针对配电网中性点经可控消弧线圈接地电网单相接地故障选线困难的实际,提出接地选线新方法。给出了零序电流比幅接地选线法理论推导,得出了小电流接地系统在正常运行和发生单相接地故障时系统主要物理量的计算公式。搭建了试验模型,介绍了控制器的硬件结构及主要软件流程。硬件系统由CPU模块、模拟量采集模块、开关量输入/输出模块、液晶显示模块、电源模块和通信接口等模块组成。实验表明,该装置运算速度快、选线准确、抗干扰能力强。     

中性点不接地变压器零序电压保护整定

本文通过对110kV线路单相接地情况下中性点不接地变压器零序电压的分析,提出了中性点不接地变压器零序电压保护整定方法。     

基于模块化结构的消弧接地一体化装置研制

研制了基于模块化结构的消弧接地一体化装置,将消弧线圈和接地选线做成完全独立的两个模块,以提高应用的灵活性和可靠性,模块之间无需相互通信,以零序电压作为同步信号,消弧线圈配合接地选线协调动作,使选线的准确率得到大幅度的提高。实验室模拟电网接地试验和现场挂网运行情况表明,一体化装置电容电流测量、补偿准确,选线结果正确,应用灵活,运行可靠。     

一种新型串联LED驱动电路设计

本文提出了一种新型串联方式的LED驱动方法，通过将多节LED模块串联，利用高直流电压来降低传统并联方式所需提供的较大电流。利用稳压技术及等电流替换思想，提高各模块两端工作电压的稳定性，并通过光电耦合器确保相邻模块间的数据通信互不干扰。通过实验验证了所提出稳压方法的有效性，并给出了一组8模块串联工作时各模块两端电压的稳定性测试结果。理论估算表明，该法相比传统并联方式具有更高的节能效果。本文所述方法已申请国家发明专利。     

基于变电抗的接地选线新方法

针对中性点经可控消弧线圈接地电网单相接地故障选线困难的情况,提出零序电流比幅接地选线新方法。分析了影响小电流接地选线的原因,归纳出小电流接地选线主要要能够捕获暂态信息并作出正确判断。给出了零序电流比幅接地选线法理论推导,得出了小电流接地系统在正常运行和发生单相接地故障时系统主要物理量的计算公式。利用Matlab仿真软件对所提方法的仿真结果表明,该方法运算速度快、抗干扰能力强、选线准确;特别是当单相接地故障发生在故障线路对地电压最小时所提方法也适用。     

基于电力线通信的逆变器并联系统同步控制方法

提出了一种基于电力线载波通信(power line commun- ication,PLC)技术的逆变器并联系统输出同步控制方法,应用于实现硬件无互连线方式的逆变电源并联系统。各并联模块之间通过PLC方式交换各自电压基准正弦信号的频率和相位信息,调节并保持输出电压同频、同相,在此基础上再实现逆变器模块输出均流。研究了同步控制原理,提出了同步调节控制算法,设计了基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的软硬件实现。理论分析和实验结果证实了控制策略的有效性和可行性。     

共用模块的柔性多状态开关新型调制方法

柔性多状态开关作为取代传统机械开关的新型电力电子设备,具有响应速度快、潮流可控等优势。针对新型具有共用模块的级联型H桥变换器柔性多状态开关拓扑,简化其结构的同时节省部分模块,但是传统控制方法不再适用,因此文中提出新的适用于共用模块的类方波调制方法。首先根据具体工况计算出共用模块的调制波,然后协调计算得出非共用模块的调制波,实现对新型拓扑所有模块的调制。类方波调制在方波调制的基础上加入零电平时间,减小过零点时共用模块电压瞬时变化值,同时可以通过协调零电平时间与相位关系,使调制波的相位可变,避免非共用模块过调制。文中搭建共用模块柔性多状态开关拓扑的三相实验平台,验证了类方波调制策略的正确性和有效性。     

考虑电源线电压控制特性的不接地配电网改进三相潮流模型

不接地配电网具有无零序电流通路、端点元件无中性点或虽有中性点但无引出线两个特点。由于无零序电流通路,端点注入电流满足零序分量为0的约束;由于无中性点或中性点引出线,端点元件具有相—中性点电压不可测或不宜控制相—地电压的特点。因此,实际不接地配电网中的电源端点通常以线电压作为测量和控制对象,即电源具有线电压控制特性。文中同时考虑不接地配电网的上述两个特点,提出以线电压为控制对象,通过构造平衡端点等值中性点作为全网的电压参考点,建立平衡端点和有功功率—电压端点的改进模型;在此基础上,进一步结合不同接线方式负荷的潮流模型,建立考虑电源线电压控制特性的不接地配电网改进三相潮流模型。最后,用IEEE13节点修正系统验证了所提模型对不接地配电网三相潮流计算的适应性和有效性。     

一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法

该文提出了一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路相线以及中性线阻抗估计方法。该方法使用两台带GPS的电能质量分析仪分别安装于线路的首末端,基于同步时钟模块(GPS)实现同步对时,并利用了电能质量分析仪的4个电流通道、4个电压通道,提出同步测量线路首末端ABC三相对中性线基波电压的相量值以及ABCN四线基波电流相量值,并基于此测量值较准确估计出三相四线制低压配电网线路中性线以及相线的基波阻抗参数,为低压配电网分析,网损计算和电能质量状态获得基础参数数据。