航空静止变流器的输入纹波电流特性研究

航空静止变流器(aviation static inverter,ASI)作为飞机电源系统的典型负载,其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式,为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型,从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

一种基于输入电流矢量相位的新型间接矩阵变换器空间矢量过调制策略

为进一步提高间接矩阵变换器的电压传输比,本文提出一种调节输入电流矢量相位的空间矢量过调制策略。该策略将矩阵变换器电压传输比提高到1.05,且实现了输出电压基波幅值与参考输出电压无误差。本文首先分析了不同空间矢量调制下的整流级和逆变级输入电流和输出电压矢量,在此基础上,对过调制区进一步划分,增加了过调制Ⅲ区,并将调节输入电流矢量相位作为过调制Ⅲ区的过调制策略;同时利用傅里叶积分准确地分析过调制区输出电压基波幅值与参考输出电压的关系及输入输出低频谐波分量。最后通过实验验证了该过调制策略的有效性和输入、输出的低频谐波特性。     

一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器控制策略

矩阵变换器由于输出电压、电流中存在的谐波成分对所带的负载有很大影响,引入电压、电流双闭环控制策略,提出一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器.该变换器包含交-直(整流)和直-交(逆变)2级电路,其直流侧不需要储能元件,整流级和逆变级采用双向开关,在一定的约束条件下可降低开关的数量.分析了矩阵变换器的拓扑结构、双空间矢量调控算法、LCL滤波器设计及其在矩阵变换器逆变级的应用等.通过Matlab/Simulink软件进行了仿真实验,结果表明,带LCL滤波器的新型矩阵变换器能有效地降低输出电压、电流谐波,并能抑制输入侧谐波对输出电压、电流的影响.     

基于变压器延边三角形接法的36脉波整流系统研究

在大功率整流领域,通常采用多脉波整流技术来降低整流系统谐波含量,提高功率因数。提出了一种基于移相变压器延边三角形接法的36脉波整流系统结构,分析了整流系统的工作原理、系统网侧输入电流特性及直流输出电压特性,给出了移相变压器绕组参数计算方法,并推导了平衡电抗器选择条件。利用MATLAB/Simulink建立了36脉波整流系统模型,对理论分析进行了仿真验证,观测了传统6脉波整流系统和36脉波整流系统的输出电压波形及网侧电流谐波含量。对比了不同程度电网不平衡情况下,36脉波整流系统与传统6脉波整流系统输出电压波形、网侧电压总谐波含量(THD)和电流谐波含量。实验结果表明,36脉波整流系统整流电压波形和网侧电流谐波含量与理论分析一致,能够有效降低网侧电流谐波含量和输出电压脉动,且具有较好的抵抗电网不平衡的能力,较6脉波整流系统有很大的优越性。     

两级式逆变器中间母线电压低频纹波抑制

两级式单相逆变器输出电压和电流都是低频交流电,输出瞬时功率中除含有直流量外还含有2倍输出频率的脉动量,造成中间母线电压出现二次纹波分量。为解决逆变环节产生的谐波引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命以及母线电压脉动可能导致逆变输出电压畸变的问题,提出了一种通过改变前级直流变换器外环电压控制器参数以实现母线电压低频纹波抑制的方法,并研究了两级式直交逆变器中间母线电容电压特性,通过分析逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量等表达式,从而揭示两级式逆变器中间母线电容低频电压纹波的产生及其影响因素。方法中前级直流变换器、后级逆变器均采用电压电流双闭环控制。仿真和实验结果表明该控制方法是正确、可行的,且母线电压低频纹波抑制效果明显。     

电感双电容自调节逆变系统输出电压质量的控制

适当地选择元件参数,电感双电容电路(inductorcapacitor-capacitor,LCC)能代替传统逆变器中的电感电容型/电感电容电感型滤波器,还能自动调节其输出电压。负载变化时,只要保持输入电压不变,LCC将自动调节其输出电压,使其等于负载变化前的状态。因此,在三相逆变系统中,只要保持输入电压对称,则无论负载是否对称,LCC逆变系统输出电压的稳态分量总是对称的,不对称负载对LCC逆变系统的输出电压没有影响。在输入端引入另一个由负载电流控制的电压分量,LCC则能补偿非线性负载引起的谐波输出电压,从而有效控制输出电压的质量。根据LCC逆变系统的自调节特点,提出参数在线调节的前馈控制方式,在满足控制精度的前提下,提高了控制的响应速度和稳定性。通过仿真和实验验证了该文提出的逆变系统、控制系统和控制方法的正确性。     

低压变频器输入谐波处理

使用三相六脉波整流技术的变频器,在输入端不进行任何滤波处理的情况下,最高输入电流的畸变率可达到70%。正弦电压或者正弦电流对非线性设备供电时,将产生谐波电压或者谐波电流。现代变频器的变流部分多采用三相6脉波整流技术。三相6脉波整流技术的变频器谐波以5、7次谐波为主,11、13等次谐波含量相对较小。通用的变频器,为了使输入谐波符合电能质量标准要求,内部一般都做了滤波处理,可使输入端电流谐波保持在40%左右,输入电压谐波小     

变频器谐波抑制方法及测量

变频器产生谐波的原因众所周知,目前低压变频器(≤700V)的主电路都选用交-直-交形式,且是电压型,如图1所示。它有整流部分AD/DC及逆变部分DC/AC,电容器C接在P N-。它的输入及输出电压、电流波形见图2。及输出电压、电流波形见图2。AD/DC直流逆变成交流DC/AC直流DCP 交流任意可调频率R交流U·VWSMT50HzIpcN-交流变成直流制动图1交直交电压型变频器主电路及输出电流波形主回路电源(输入)端主回路电源(输出)端主电路电压波形电流波形电压波形电流波形直流输出部分频率P -N图2输入部分:电压主波形为正弦波,但电流波形为非正弦波,…     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

LCC-MMC混合直流输电系统直流侧谐波电流计算

针对一种在整流侧和逆变侧分别采用电网换相型换流器和模块化多电平换流器(MMC)的混合直流输电系统,提出了直流侧谐波电流频率计算方法和完整流程。在整流侧采用三脉动谐波电压源,等效了12脉动换流器的谐波输出特性;在逆变侧使用电容串联电感的无源结构,作为MMC直流侧等效电路;线路参数计算中采用了全相非解耦模型的改进算法。与基于PSCAD/EMTDC搭建数字仿真模型进行直流侧谐波电流计算结果的比较,验证了提出方法的准确性。     

改进并联混合型有源滤波器在大功率非线性负载中的应用

提出了一种改进型并联混合型有源滤波器.针对非线性负载产生的主要谐波分量,将逆变器与无源滤波器电感并联设计,利用并联滤波电感的分流作用以降低逆变器电流容量、输出电压频率和开关频率,并在逆变器发生故障时滤波器仍能正常工作.针对单次谐波电流检测,应用了一种改进滑动窗算法.仿真和试验结果表明,该混合型有源滤波器不仅具有良好的滤波效果,而且能减少逆变器电流.     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

采用滑模变结构直接功率控制的回馈级联型逆变器设计与验证

回馈逆变器因可实现能量的双向流动而广泛运用于负载需要4象限运行的场合。为此,对回馈级联型逆变器(EFCI)进行了深入研究。对回馈级联型逆变器H桥整流部分,实现了滑模变结构直接功率控制(SMVR-DPC),除了可实现H桥有功、无功和直流电压控制外,还可减小逆变器输入电流中的谐波,该方法控制简单,具有很好的动态品质和鲁棒性以及小的总谐波畸变率(THD)。对回馈级联型逆变器H桥逆变部分,为了提高直流电压利用率并减小逆变器输出电流中的谐波,对其在60°坐标系中基于3电平逆变器的简化空间矢量调制进行了研究,该简化空间矢量调制的矢量选取与作用时间计算非常简单。最后,仿真与实验结果验证了所提方法的正确性。     

高压变频器36脉波移相变压器的设计

高压变频器是指输入电源电压在3—10kV的大功率变频器。由于其功率大、电压等级高,所以对其输入谐波、功率因数等要求很高。采用移相变压器实现高压变频器的多重化整流,可使高压变频器的输入谐波减小,功率因数提高。对容量为630kVA,36脉波移相变压器的电流、匝数参数进行设计,并对多重化整流电路进行谐波和仿真分析,为工程实践提供依据。     

三相四线制VIENNA整流器改进单周期控制的仿真研究

三电平VIENNA整流器因三相输入不平衡会给输入电流带来谐波污染,输出电容中点电位也存在波动。针对这一问题提出了采用单周期控制的三相四线制整流器,并对其工作原理进行深入研究。分析了采用单周期控制单边沿调制方式对输入电流的不利影响,揭示了整流器输入电流谐波含量与滤波电感、开关频率成反比。在此基础上,提出了三角载波的双边沿调制方式,改进的单周期控制可以使电感电流在上升和下降阶段都得到调制,从而有效抑制单边沿调制带来的低频奇次谐波,改善了输入电流的质量。仿真实验的结果证明了该理论分析的正确性,验证了改进单周期控制的可行性。     

一种用于12脉波整流器谐波抑制的交错并联变换器

12脉波整流系统存在输入电流谐波含量较高的问题,对此本文详细分析了系统交直流侧电流关系,明确了有源平衡电抗器(AIPR)原边环流抑制输入电流谐波的机理,设计了交错并联Boost PFC电路对AIPR原边电流进行调制,以降低系统交流侧输入电流谐波;同时将能量馈送至12脉波整流系统输出负载侧,以实现谐波能量的重新利用。利用Matlab/Simulink对所设计的系统进行了仿真验证,并在9 kW功率等级下进行了实验验证。结果表明,仅需加入系统容量2%左右的变换器,即可将输入电流THD降低至原来的1/3,验证了该方法在大功率场合谐波抑制的有效性。     

一种基于全波平衡电抗器的双反星形12脉波整流器

为了有效抑制常规双反星形整流器的输入电流谐波和输出电压脉动,提出一种基于全波平衡电抗器的双反星形12脉波整流器。所提出的12脉波整流器由常规的双反星形整流器和全波平衡电抗器组成。全波平衡电抗器中含有带副边绕组的平衡电抗器和辅助单相全波整流器,辅助单相全波整流器通过从平衡电抗器的副边绕组提取方波电流来增加2个三相半波整流桥的输出电流和电压模态,然后依据交直流两侧电流和直流侧电压的关系,将双反星形整流器的脉波数从6倍增到12,显著抑制了输入电流谐波和输出电压脉动。因流过辅助单相全波整流器的电流仅为负载电流的6.69%,相较于现有基于抽头平衡电抗器的脉波倍增方法,所提方法除具备电路结构简单可靠、易于实现和成本低廉等优点外,还具有更小的附加导通损耗,更适用于低压大功率工业场合。研制了一台功率为1.1 kW的实验样机,验证了理论分析的正确性和该方法的有效性。