直流固态功率控制器的建模与仿真分析

固态功率控制器(Solid.state Power Controller,简称SSPC)是先进飞机配电系统的一个重要组成部分,广泛应用于航空航天器固态配电系统.以取代传统的机电式断路器、接触器和继电器.在实际使用中.常需要多个SSPC配合向负载供电.在大规模的直流固态配电网络仿真过程中,无论是模拟实际电网的运行情况,还是避免由于设计缺陷导致的配电网络故障,SSPC模型都起到至关重要的作用.根据需要利用Saber仿真软件建立直流SSPC模型,该模型通过对话框可以方便地的修改内部参数,以适应配电网络仿真中额定负载多样化的情况.将该模型应用于28 V电源供电系统的仿真中,仿真结果和实验波形证明了模型的正确性和准确性,为直流固态配电网络仿真奠定了基础.     

固态功率控制器国内外发展现状

航天器的全电化发展对其配电系统提出了更高的要求.固态功率控制器(SSPC)作为集继电器转换功能和断路器保护功能于一体的新型配电与保护执行器件,具有集成化、智能化等诸多优点,是未来航天器用配电器件的必然发展趋势.介绍了SSPC的工作原理,分析了国内外SSPC的发展现状,并对其未来技术发展趋势进行了展望.     

直流固态功率控制器保护电路的仿真分析

对直流固态功率控制器而言,如何进行短路保护是提高装置安全性和可靠性的关键。针对此问题,文中提出了一种降栅压短路保护方法,借助PSpice电路仿真软件搭建仿真模型,模拟工作过程中突发的短路故障,对电路特性、参数变化影响等方面进行了分析和验证。仿真结果显示该保护电路能够有效地实现对直流固态功率控制器的保护,且保护时间可调。     

基于DSP的航空固态功率控制器的设计

固态功率控制器（SSPC）是先进飞机电气负载管理中心（ELMC）的重要组成部分。根据实际需要，设计出一种基于DSP的实用的固态功率控制器。该控制器不仅根据计算机发出的指令控制负载电流的通断，而且能在电路发生故障时，切断故障负载，保证电源不间断供电。经过实际电路的调试，该设计是切实可行的。     

开关磁阻电机功率变换器IGBT关断电压尖峰的分析与抑制

本文针对开关磁阻电机（SRM）功率变换器中的IGBT在关断时出现的尖峰电压进行了分析,就如何抑制IGBT关断尖峰电压提出了解决方法,并分别从减小主电路杂散电感和减小IGBT关断时电流的变化率两个方面出发,在结构上使用多组电解电容和叠层母排,以便减小换流回路,从而减小杂散电感。在驱动方面使用有源嵌位技术,减小IGBT关断时的电流变化率。     

固态功率控制器感性负载下的续流特性分析

本文结合我国空间站用固态功率控制器保护特性,对其在不同关断模式下的续流特性进行了理论分析,并通过建模仿真给出了不同感性负载下关断电流对功率回路MOSFET、二极管关键半导体器件的电、热应力影响,最后给出了固态功率控制器感性负载下的使用注意事项,对固态功率控制器安全性设计及使用具有一定的参考意义。     

基于CAN总线协议的固态功率控制器的设计

本文介绍了一款基于CAN2.0B总线通讯协议、PIC单片机和N沟道场效应管器件的高压直流输出的固态功率控制器的设计方案和实现方法.该控制器具有过压、欠压、短路保护和反时限过流保护功能,能够精确检测负载电压、电流和输出开关状态,并可与上位机实时进行高速通讯.     

ARCPI辅助开关管尖峰电压抑制方法研究

介绍了一种适用于交流调速的三相软开关辅助谐振换流极逆变器(Auxiliary Resonant Commutated Pole Inverter,简称ARCPI).实际研制过程中,辅助开关管两端存在很大的尖峰电压,分析研究表明辅助谐振电路中存在二极管的反向恢复现象.针对这种现象,结合ARCPI的电路结构特点,提出了采用稳压管箝位、双RCD吸收、饱和电感等3种抑制辅助开关管尖峰电压的方法.通过实验可知,上述3种方法都有效实现了抑制辅助开关管尖峰电压的效果,同时,相比较前两种方法,后一种方法具有电路结构简单,能量损失小,对ARCPI影响最小的特点.     

基于SiC MOSFET三电平Buck变换器电压尖峰抑制研究

SiC MOSFET工作频率高,温度稳定性好,应用于三电平Buck变换器中可以减小系统损耗,提高系统效率,但SiC MOSFET的高频特性会使其开关过程中的电压尖峰更为严重。针对该问题,分析了三电平Buck电路SiC MOSFET开关过程及瞬态电压尖峰产生机理;在传统的充放电型RCD吸收电路的基础上加以优化改进,设计了一种低损耗型RCD吸收电路作为电压尖峰抑制方法。首先,对充放电型RCD吸收电路和改进后的低损耗型RCD吸收电路的工作原理及损耗进行对比分析;其次,搭建了三电平Buck变换器实验装置,对吸收电容和电阻进行参数设计;最后,通过实验验证了低损耗型RCD吸收电路的有效性、参数设计的合理性;结合理论分析和实验结果表明,相比于带充放电型RCD吸收电路,带低损耗型RCD吸收电路的三电平Buck变换器具有更低的损耗。     

国外固态功率控制器概况

文章介绍了国外固态功率控制器的工作原理、封装结构和主要产品,并对这种新型器件的性能参数和技术现状进行了分析和对比,根据其技术发展现状和产品特点说明了其应用场合。     

一种电流自适应的尖峰电压限制型功率管关断控制方法

针对传统的驱动电路固定化的驱动电流无法优化开关器件损耗的问题,提出了一种根据开关管电流调整器件关断速度的方法。在一个平均电流控制的Boost电路中,用电流指令信号来调节驱动电路的关断电流大小。当电流指令信号越大时,驱动电流的关断电流越小;反之相反。这样就实现了在小电流(轻载)下开关管的关断速度更快,关断损耗更小。可以使用一个晶体管电路来实现电流指令对驱动关断电流的调整。设计的原则是,在一定的小电流下器件的关断电压尖峰不大于额定电流下器件的关断电压尖峰。分析了器件的关断特性,讨论了尖峰电压与驱动电流和漏感之间的关系。在一个200 V输入/380 V输出/功率1 kW的Boost电路上进行测试,结果表明采用所提出的驱动电路,轻载下效率比传统的方法提升了1%以上。     

解决超调问题的220kV变电站无功配置方法

针对220 kV变电站单组补偿容量配置偏大、感性与动态无功补偿缺乏引起的电压调控困难问题,提出了220 kV变电站离散与连续相结合的综合无功补偿方案,由一组直接式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)和采用开关柔性控制技术的并联电容器组组成补偿系统。首先构建了变电站无功补偿调压估算模型和指标——无功超调率,该指标揭示了当前变电站无功补偿配置组数有限和单组容量不宜过大之间的矛盾,使得220 kV变电站采用所提的新型补偿方案成为了解决受端系统的稳态电压控制的精度和暂态电压稳定的超调问题的根本出路。算例表明紧急状态下所提方案能给电网提供有效的动态电压支撑。     

考虑超调的虚拟同步发电机暂态功率振荡抑制策略

虚拟同步发电机(VSG)在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡和稳态偏差的问题。控制中增加暂态阻尼环节可以抑制振荡、避免稳态偏差,但存在较大超调问题。通过建立VSG在2种扰动下的有功闭环小信号模型,依据根轨迹分析振荡抑制效果,进一步结合零点分析超调,得到暂态阻尼策略下VSG超调的原因和特性,并提出2种基于有功暂态补偿的VSG功率振荡抑制策略：暂态前馈补偿和暂态反馈补偿。2种改进策略均可以提升系统的暂态阻尼,有效抑制VSG有功振荡,既不会增大稳态偏差,又能大大减小超调。通过MATLAB/Simulink仿真及StarSim硬件在环半实物实验验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于PIC单片机的固体功率控制器设计

介绍了一种新型的固体功率控制器;介绍了基于PIC单片机的固体功率控制器的功能和工作原理以及硬件设计和软件设计。     

基于MOSFET的限流式固态断路器及其过电压抑制

针对低压交流场合,对基于功率MOSFET的限流式固态断路器关断过程中的开关管两端电压、主电路中电流变化规律进行详细的理论分析,并提出一种过电压抑制电路,在分析其工作原理的基础上,给出电路参数选择的理论依据。最后,研制一台额定输入电压为220V、限流值为150A的基于MOSFET并联的固态断路器,并进行实验验证。对研发应用在低压交流场合的限流式固态断路器起到较好的理论指导作用。     

不平衡电网电压下的MMC子模块电压波动抑制方法

为降低模块化多电平换流器(MMC)对子模块电容的需求,有必要抑制子模块的电容电压波动。电网三相电压不平衡情况发生时,会加剧MMC中子模块的电容电压波动。首先分析了电网电压不平衡时MMC子模块电容电压的波动特性,进一步分析了三次谐波注入对子模块电压波动的影响;重新设计了三次谐波电压注入的幅值和相角,使其能在不平衡工况下有效实现降低电压波动的目标;设计了相应的波动抑制策略;最后,在PSCAD/EMTDC平台上进行仿真,验证了所提注入方案的有效性。     

三相SPWM逆变电源输出电压的谐波抑制综合方法

基于正弦脉宽调制技术(SPWM)的逆变电路应用,利用傅里叶变换对电压型SPWM逆变电源的输出电压进行了分析,并提出了易于工程实现的谐波抑制方法。分别从调制法和计算法出发,采用在正弦调制波中叠加入一定比例的零序谐波和特定谐波消除PWM法,并且利用Matlab/Simulink进行了仿真,并且做了对比试验,验证了抑制方法的正确性。     

基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法

能源互联网通过固态变压器整合分布式可再生能源,但是容易出现不同H桥模块间电压失衡、直流变换效率低以及能耗高的问题。因此,研究基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法,分析固态变压器中的负责能量传递的双移相桥隔离型双向直流变换器损耗分布情况,为直流变换器效率优化提供分析依据,通过移相控制模式和梯形电流控制模式间的合理切换控制,提高直流变换器效率,实现固态变压器中双向直流变换器全功率范围内的损耗最佳控制,在此基础上,通过单相任意单元数级联H桥固态变压器的SVPWM算法,解决变压器的模块级联H桥型固态变压器出现不同H桥模块间的均压问题,实现变压器多直流电压的平衡控制。结果表明,该方法对固态变压器多直流电压平衡后,使得变压器电网电流谐波小,固态变压器AC／DC的3H桥电容电压达到了平衡状态,固态变压器直流母线端口电压以及低压直流端口电压稳定,达到平衡状态。     

直流固态变压器环流抑制策略

直流固态变压器(DC solid state transformer,DCSST)作为直流微电网中的重要组成部分,通常采用输入均压环和输出电压环结合的双环解耦控制策略,该控制策略在每个双有源全桥变换器(dual-active full-bridge converter, DAB)模块传输效率不一致的情况下,无法保证输出...