N+1个热插拔电源模块并联均流系统设计

目前工业及国防领域中对开关电源的体积、功率、可靠性等要求高,急需一种新型拓扑电源系统。介绍了一种采用Vicor高功率密度器件设计的具有热插拔功能的电源模块,基于此模块,采用民主均流及N+1冗余的方法设计了一种高可靠的电源系统。实验结果表明该电源系统稳定可靠,具有良好的推广价值。     

模块化光伏并网系统欧洲效率优化控制方法

提出一种模块化逆变器组成的光伏并网系统欧洲效率优化控制方法,各并网逆变模块共直流交流母线并联运行。分析直流母线电压变化趋势与发电功率的内在关系,在逆变模块中采用两个不同限幅值的直流母线电压调节器,根据系统发电功率的变化,自然启用相应的电压调节器,确保各逆变模块优先运行在设定的最高效率点,而当系统发电功率较大时逆变模块再转向满载运行,从而优化系统欧洲效率,且无需增加硬件成本。详细分析系统的工作原理,给出控制方法的实现方式和关键参数的设计准则。搭建实验原理样机,进行动稳态实验和效率测试。实验结果表明,系统欧洲效率提高了0.43%,验证了控制方法的有效性。     

柔性直流输电系统功率模块研究与设计

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是电压源换流器直流输电(voltage source converter-high voltage DC,VSC-HVDC)技术领域的一种新型多电平换流器。文中首先介绍了MMC的拓扑结构及功率模块的工作原理;再从功率模块的系统架构、软硬件设计、损耗计算等方面阐述了功率模块的设计方法;在此基础上利用PSIM软件对功率模块的对拖运行进行了建模与仿真。最后通过实验验证了功率模块设计的合理性与可靠性。     

考虑模块功率差异的准Z源级联多电平逆变器系统参数设计与并网控制方法

准Z源级联多电平逆变器(quasi-Z-source cascaded multilevel inverter,QZS-CMI)是准Z源与级联H桥逆变器的结合,兼具两种拓扑的优点。将其运用于光伏发电系统,当QZS-CMI模块间功率差异过大时,存在并网电流畸变,甚至难以维持系统稳定运行的问题。基于此,根据QZS-CMI原理推导了模块功率比值约束条件,分析已有控制方法在不满足约束条件时出现并网电流畸变的原因。定义模块功率差异度β,推导出β与直流母线电压、级联模块数的量化关系。所得结论可用于直流电压参考值整定或指导级联模块数选取。当实际系统的功率差异度大于设计值时,提出自动功率平衡的最大功率点跟踪算法对不满足约束条件的模块进行降额运行,以避免并网电流畸变。通过主从式功率分配的并网控制及多调制波移相SPWM调制方法,实现了直流母线电压平衡及模块级最大功率点跟踪。最后,通过四模块级联QZS-CMI的仿真及样机实验,验证了理论分析和方法的正确性。     

IGBT功率模块新型直接冷却技术研究

分析了当前应用的几种IGBT(insulated gate bipolar transistor)功率模块冷却技术的现状和特点,同时介绍了Danfoss公司发明的新型直接冷却技术ShowerPower,详细分析了其设计原理和技术特点。随后针对1 700 V/1 000 A的IGBT模块,使用CFDesign流体仿真分析软件,应用带有流量分配元件的ShowerPower冷却装置进行了多工况的仿真分析,得到了功率模块的温度场分布(包括IGBT芯片的结温)及冷却装置内的速度场。同时,设计实验对仿真结果进行验证。结果表明,ShowerPower技术能够有效改善功率模块内部芯片温度分布的均匀性,从而提高功率模块电气性能。     

磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究

介绍了磁耦合谐振式无线能量传输系统工作原理,通过分析原理及实验条件约束选择初级串联拓扑结构,并对次级串联和并联拓扑结构进行了理论分析,探究负载阻抗对接收功率和传输距离的影响。设计并实现了一种磁耦合谐振式无线能量传输系统,通过实验验证了理论分析的有效性,并对实验结果进行了综合分析。     

基于ARM的高性能交流伺服电机系统设计

分析了永磁同步电动机的工作原理,利用S3C2440芯片的软硬件裁剪式优点,设计了基于S3C2440控制的高性能交流伺服电机系统。系统的硬件主要包括控制模块、驱动模块及电流检测模块,简化了电路的复杂程度。系统采用电流环和速度环的双闭环PI矢量控制策略,对伺服电机系统进行实验研究,实验结果表明设计的交流伺服电机系统具有较高的控制精度。     

直流模块式光伏并网控制系统设计与实现

在分析共直流母线并网系统的基础上,研究并设计一种直流模块式光伏并网控制系统,采用前级共直流母线的直流并联模块,后级集中并网逆变的结构,提高系统可靠性及灵活性,减小功率器件应力,增强系统冗余性,重点介绍了并网逆变控制器的数学模型及相应控制器设计方法。最后,设计一台实验样机进行实验研究,实验结果验证了方案的可行性及控制器设计方法的正确性。     

隔离型直流模块式光伏并网系统控制研究

传统的光伏并网系统为了获得与电网电压相匹配的直流输出电压,需将多个光伏组件串、并联后经过非隔离DC-DC变换器,其结构扩充性较差,且无法实现每块光伏组件的最大功率点运行。直流模块式光伏并网系统采用高频隔离型DC-DC连接单个光伏组件和直流母线,并可根据实际需要将多个子模块相并联。该结构不仅具有安装灵活、维修方便等优点,还保证了每块光伏组件的最大功率点运行,提高了光伏电池的效率,且前后级相隔离提高了系统的安全性,适用于城市建筑集成光伏(BIPV)中。文章以隔离型全桥拓扑作为光伏直流模块中的DC-DC变换器,分析了直流模块式光伏并网系统的工作原理,对多直流模块并联情况进行研究,提出了控制策略。最后构建了直流模块式光伏并网系统的实验原型和仿真模型,验证了系统和控制的可行性。     

集中-分布混合式高能效热电发电系统

该文提出了兼具集中式和分布式发电系统优点的高能效混合式热电发电(thermoelectric generator,TEG)系统架构及其控制策略。测试并分析了 TEG 模块的输出特性;综合考虑系统功率变换系统效率和最大功率跟踪效率,提出了由大功率集中式单元和小功率分布式单元共同构成的混合式发电系统架构;详细分析了该系统架构的特性、控制策略及工作原理,并给出了具体实现电路。搭建了由实际热电模块构成的混合式 TEG 实验系统,实验验证了所提出系统的可行性与正确性。     

基于数字化控制的大功率高频开关电镀电源研究

本文采用数字信号处理器实现了对大功率高频开关电镀电源的数字化控制,并对主电路系统设计和移相全桥变换器的PWM数字控制进行研究.电源采用模块化结构设计,模块之间通过CAN总线实现相互之间的通信和控制,构成N 1冗余结构,使电源系统具有很强的灵活型和可靠性.3台12V/1000A高频开关电源的并联实验结果表明,本文所研制的电镀电源具有良好的控制效果.     

基于移相控制的大功率并联软开关电源的研究

采用AVR单片机实现了大功率并联软开关电源的数字化控制,并设计了主电路系统,研究了移相全桥变换器的工作原理。电源采用模块并联技术和主从控制方式,构成了N+1冗余结构,并研制了一台180kW的样机。实验结果表明,该电源系统控制效果良好,具有很强的灵活性和可靠性。     

一种基于前馈控制和争主同步的逆变器并联系统研究

本文首先对单相逆变器并联系统的环流和功率进行了分析,得出输出滤波器及调节器的参数差异等效为逆变器基波的差异和有功功率主要取决于功率角,而无功功率则主要取决于输出电压幅值。分析了前馈控制对并联系统环流的影响,并采用争主同步和基于CAN总线的环流幅值均流控制策略,可实现N+1冗余并联。采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407实现全数字化并联系统。仿真和实验验证了该并联方案的可行性。     

并联开关电源的均流技术

近来开关电源（ＳＭＰＳ）发展趋向于并联运行，以便通过Ｎ＋１冗余获得故障容错及冗余功率，并且建立模块式分布电源系统，以增大总负载电流。在并联开关电源设计中要采用特殊的均流技术，使并联联接的开关电源间负载电流能均匀分配。本文讨论了并联开关电源中常用的若干均流技术，研究其特性和明显的特点及其它有关问题。     

基于SM2001的正弦波逆变调压电源研制

提出了一种基于SM2001的单相电压幅值连续可调的纯正弦波逆变电源的工作原理和电路结构。给出了该逆变电源系统的实验波形和结论,实验结果表明了电路设计的正确性和可行性。此系统可广泛应用于各种半导体测试台所需的电源以及各种需要电源输出电压为可调正弦波的设备。     

基于磁状态调节机制的可控电抗器分析设计

针对电力系统对可靠性、节约能源、智能化的要求,提出一种基于纳米复合磁性材料、具有内在磁状态自动调节能力的可控电抗器磁路设计方案。首先,分别从宏观及微观角度研究复合磁性材料的磁化模型,确定剩磁与矫顽力的关系并给出材料的制备工艺;其次,运用磁路磁阻理论分析方法,将制备的纳米复合磁性材料植入传统可控电抗器中,完成电抗器结构设计和电磁设计方案;最后,提出该电抗器的磁路设计方法并制备了一台220V/1k V?A/700m H样机,建立实验系统及其控制系统。仿真及实验结果表明,基于纳米复合磁性材料的可控电抗器仅依靠材料的剩磁即可实现连续、平滑的电感值调节,对电力线路能够进行快速无功功率补偿,节能效果显著。所设计的可控电抗器可以作为一种保障智能化电网安全运行的新型电力设备。     

一种新型模块化多电平换流器电平数倍增方法研究

文章提出了一种新型的模块化多电平换流器拓扑结构。在传统模块化多电平拓扑结构的基础上,用3个新的子模块替换掉原桥臂上的一个常规子模块,新子模块电容值为常规子模块电容的2倍。并且提出了相应的控制策略,新子模块电容电压为传统子模块电容电压的一半,可以将桥臂电压的电平数由N+1提高至2N+1。并在此基础上采用改进型最近电平调制策略,最终将交流侧相电压电平等级提高至4N+1。同时在MATLAB/Simulink环境下,根据提出的拓扑结构和控制策略搭建了系统仿真模型。仿真结果表明,该方法在子模块较多的情况下能有效降低硬件成本、提高供电质量。     

基于DSP控制的单相逆变电源设计

本文基于DSP技术,用数字化方法实现的一种输出电压可调AC/AC电源的设计。给出了电源的工作原理、结构和控制电路的设计策略、实现方法及软件流程,并对设计的电路进行了仿真与实验,实验结果与仿真结果的比较表明了数字控制逆变器的良好控制性能,达到了设计要求。     

基于多重冗余技术的企业电力调度自动化系统

针对大型企业电力调度自动化系统的特点,提出了基于多重冗余的大型企业电力调度自动化系统的设计思想和实施方案。给出了系统的基本结构,分析了系统的主要技术特点。重点介绍了系统先进的计算机网络控制技术和面向对象的实时数据库技术以及完善的容错技术,对系统的可靠性进行了深入的分析。方案的突出特点是采用了面向对象的“1 N”冗余技术和功能级冗余．从而提高了系统的可靠性。     

电压源型电能质量控制技术研究

设计了应用于配电网的电压源型电能质量控制系统,该系统主要包括整流器、三相逆变器、控制器、电压电流检测电路等.研究了提高用户电压质量的电压无功控制规律,设计了抑制电压波动和闪变的控制系统,并分析了控制系统的稳定性以及控制作用与网侧阻抗的关系.给出了谐波电压模拟检测电路并对其幅频特性和相频特性进行了仿真计算.通过电能质量控制系统与电网间同步运行试验和谐波电压抑制试验,实现了逆变器与电网的同步运行控制以及负载谐波抑制控制.