IGBT串联均衡控制方法及其高压直流装备应用可行性研究

大功率电力电子技术一般通过器件或模块串联实现高电压耐受,在常规高压直流和早期柔性直流输电换流器中,采用了晶闸管或IGBT直接串联技术。而基于模块级联的换流器技术因具备高扩展能力,成为目前柔性直流输电主流路线,同样也应用于高压直流断路器等设备中。首先,对IGBT器件直接串联的技术进行探讨;然后,分析串联IGBT开关组件在柔性直流输电、高压直流断路器等场合应用的方式,提出对应的设计方案;最后,对设计方案进行分析计算。研究结果表明,在现有的基于级联模块的高压直流断路器设备中,通过采用IGBT直接串联组件,可以有效地降低其体积和成本,但对于柔性直流换流器,该方案没有显著的提升效果。     

串并联谐振DC-AC变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节变换器存在的谐振峰值电压过高,谐振峰值电流过大的缺点,提出了串并联谐振直流环节变换器拓扑概念。新型软开关变换器的主要优点为：谐振峰值电压可以控制在输入直流电源电压Ｕｓ,谐振频率高,谐振电路开关元件少,控制简单,且各种ＰＷＭ调制策略均可适用。文中分析了该变换器的荼原理,建立了系统的数学模型,进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究。仿真与实验结果证明了该新型变换器工作     

基于LLC谐振的LED驱动电源设计

针对大功率LED路灯照明应用,使用谐振拓扑结构解决驱动电源的效率问题。驱动电路前级采用临界电流模式(BCM)下的升压(Boost)拓扑实现AC/DC变换和PFC功能,后级采用LLC半桥拓扑构建DC/DC恒流源。两级结构能充分利用Boost和LLC的高效率特性,从而使整体效率较高。介绍了电路工作原理和基本结构,详细讨论了主要磁芯元件的设计方法。在此基础上制作了样机,实验结果表明,采用谐振拓扑的两级结构降低了开关损耗,可以高效率的驱动LED路灯。     

电力电子变换器机内辅助开关电源设计与实验

论述了峰值电流控制RCD钳位反激变换器的原理，并首次提出了RCD钳位等关键电路参数设计准则，设计并研制成功的15W 220V 50Hz AC/270V DC/ 15V DC(0.8A),-15V DC(0.15A), 5V DC(0.2A）机内辅助开关电源具有功率密度高，变换效率高，过载与短路能力强，可靠性高等优良的综合性能，在AC／AC，DC／AC，AC／DC、DC／DC等四类电力电子变换器中均具有重要应用价值。     

集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器

高压大容量DC/DC变换器是直流电网中电压变换的关键设备。提出一种集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器,利用变换器自身控制实现直流侧短路故障阻断功能,具有轻量化、低成本、高效率的优势。首先,分析该变换器的拓扑结构、工作原理,推导子模块、晶闸管、二极管等器件的参数设计依据;然后,提出闭锁子模块和晶闸管阻断故障电流的机制,设计适应于该变换器的控制方案;其次,分别针对正常工况与故障工况进行了仿真与实验验证,结果表明该变换器拓扑结构及控制策略的有效性;最后,通过与其他典型的集成直流断路器功能的DC/DC拓扑进行对比分析,评估所提变换器的技术经济性。     

基于LCC-MMC的三端混合直流输电系统故障特性与控制保护策略

研究了送端为相控型换流器(line commutated converter,LCC)、受端为2个并联的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)组成的三端混合直流输电系统的交直流故障特性及其控制保护策略。在分析现有故障穿越控制策略的基础上,针对交流侧故障提出整流站LCC最小触发角控制、逆变站MMC最大调制比控制与直流电压偏差控制的协调策略;针对直流线路故障,通过在直流线路两端配置限流电抗器构造边界条件,提取直流线路故障电流暂态突变量以识别故障位置,并采用直流断路器开断故障的方法,可以快速隔离直流线路故障并缩小故障影响范围。最后,在PSCAD/EMTDC中建立混合直流输电系统模型,仿真验证了所提策略的可行性。结果表明,所提控制策略在所联接电网交流故障情况下可相应提高直流系统的输送功率,降低功率输送中断发生的概率;直流线路故障时基于直流断路器的直流电流突变率保护策略能够快速隔离故障,提高供电可靠性。     

DC distribution for industrial systems: opportunities and challenges

This paper investigates the opportunities and challenges associated with adopting a DC distribution scheme for industrial power systems. A prototype DC distribution system has been simulated to investigate the issues. One of the issues focused is the interaction between power converters that are used to convert AC to DC and DC to AC. Another challenging issue investigated is the system grounding. These issues become challenging mainly due to the neutral voltage shift associated with the power converters. The paper shows that converter interactions can be minimized with proper filtering and control on the converters. The paper also proposes a grounding scheme and shows that this scheme provides an effective solution by keeping the neutral voltages low under normal conditions and by limiting the fault currents during fault conditions. With these features, DC distribution provides very reliable and high-quality power.     

一种VVVF电源的模糊PID控制

变压变频电源由于开关的非线性和对电路参数的依赖性,即使采用多种优化方式,也仍然难以提高其动态性能,因此限制了其在更宽负载范围内的运用.在此,依据模糊控制理论,用一个模糊PID开关切换控制,对现有的控制系统进行了改进.仿真结果表明,该方法在没有提高电路复杂度和主开关工作频率的情况下,提高了系统动态性能,拓宽了负载工作范围.     

直流调制单级功率因数校正交-交变流器

功率因数校正是产生或吸收无功功率力图达到功率因数等于1.单级交-交变流器被广泛应用在各工业领域.传统的交-交变流器采用电压调制法,全谐畸变高,功率因数低,功率转换效率差.本文介绍全新直流调制方法,由直流变流技术实现.直流调制单级功率因数校正交-交变流器有效地改进了功率因数,使之达到0.999,功率转换效率达到97.8%.实验结果证实了设计和计算的正确性.     

一种双变压器串联谐振软开关推挽电路

针对输出电压与输入电压之比较高的推挽变换器,提出一种双变压器串联谐振软开关推挽电路,以提高其效率。两个推挽变换器的变压器次级串联,并且实现串联谐振软开关。给出了其电路构成及工作原理,推导分析了该电路的工作过程。在此基础上,对该电路与单变压器串联谐振软开关推挽电路作了比较研究。最后研制了12V输入、360V输出、200W功率的DC/DC变换器。通过实验证明,该电路具有较高的效率。     

交直流系统可利用传输能力的评估

提出了一种基于内点法的适用于交直流系统求解可利用传输能力的新方法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程, 推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian 矩阵, 进而用原始-对偶内点法求解计及电压幅值和热稳定约束的交直流系统ATC。针对静态电压稳定约束下交直流系统直流控制方式会发生调整的情况, 提出分段求解交直流系统ATC的方法, 该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统ATC计算中对初始值选择要求不高, 收敛迅速。     

DC-Modulated PFC Buck-Type AC/AC Converter for Light Dimming

1 Introduction Dimmers are very widely applied in theatres,cinemas,auditoriums and signal systems.They are usually supplied by single-stage AC/AC converters in thepast with voltage regulation technique.Light dimmingrequests the power supply voltage fromth…     

Novel topology of DC circuit breaker and current interruption in HVDC networks

With the emerging growth of high‐voltage direct current (HVDC) transmission in modern power systems, the HVDC grid has become a hot topic in recent academic research and real projects. In the DC grid, DC faults can have very serious consequences, and so the faulty DC parts need to be rapidly isolated from the system. Compared to the full‐bridge converters for the DC grid, DC circuit breakers are preferred to deal with this problem economically. In this paper, the self‐excited resonant DC circuit breaker is reviewed. Then, a novel scheme of hybrid DC circuit breaker is introduced, and the operation principle of the proposed circuit breaker is described in detail. Finally, a four‐terminal HVDC grid based on a modular multilevel converter (MMC) is used as the DC test system in PSCAD/EMTDC to verify the validity of the proposed DC circuit breaker. From the simulation results, it is seen that the proposed DC circuit breaker has advantages on current interruption time, voltage on DC circuit breaker, investment, etc. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

双级PFC AC/DC变流器的设计及电路实验

系统并深入地分析了单级和双级功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)AC/DC变流器的性能特征,指出了它们各自存在的优缺点.在此基础上,结合软开关技术特点,提出了一种基于集成化设计的双级PFC AC/DC开关变流器电路.该电路克服了传统单级和双级变流器存在的不足,具有高效、高功率因数和低成本的特点.此外,还给出了该电路的实验结果.     

Buck-Boost型变换器电路结构及其演化

论述了基于Buck-Boost型变换器的DC/DC,DC/AC和AC/AC变换器电路结构及其演化过程,给出了各类变换器的电路拓扑实例、仿真和原理试验结果.理论分析、仿真和原理试验结果表明,Buck-Boost型变换器在中小容量的DC/DC.DC/AC和AC/AC电能变换中具有重要的应用价值.     

基于内点法的交直流系统电压稳定性评估

针对交直流系统稳定分析时直流变量约束、运行方式调整以及计算收敛性问题,基于原始-对偶内点法提出分段求解交直流系统负荷裕度的新算法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程,推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而用原始-对偶内点法求解直流控制方式不变的交直流系统的负荷裕度。交直流系统直流控制方式会发生调整,提出分段求解负荷裕度的方法,即分别用内点法求解系统不同直流控制方式的最大负荷增量再求和,该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统稳定计算中对初始值选择要求不高,收敛迭代次数少。     

串联谐振式高压直流电源设计

提出一种采用全桥串联谐振变换和倍压整流的高压直流电源设计方案,分析了串联谐振变换器对小电容负载进行等台阶恒流线性充电的特性,当馈入源为非严格正弦波时,通过倍压电路的级数选择,可以避免高次谐波与倍压电路构成谐振回路激起很高的谐振电压产生打火或击穿电容、二极管等倍压整流器件的危害,给出了电源的设计分析,并给出了一种提高高压直流电源输出功率的方法。     

逆变器软开关技术的发展和现状

介绍了DC/AC逆变器软开关的发展和现状,以及实现逆变器软开关的基本电路,包括谐振DC环节方式电路、谐振极方式电路、负载谐振方式电路、辅助谐振缓冲电路、主辅开关电路、载波控制逆变电路等,列出了它们的基本电路拓扑图。同时,对拓扑图进行了简单的分析。最后,对逆变器软开关的发展方向提出看法。     

带有谐振PFC的单级AC/DC变换器研究

通常可将带功率因数校正(PFC)的开关变换器分成两级结构和单级结构两种.研究了一种带谐振PFC的单级AC/DC变换器.为了改善交流输入电流的功率因数,提出了一种新的电路结构,即在传统的双开关正激型变换器上增加4个工作在谐振模式的外加元件.探讨了这种电路的工作原理和运行特性,研制了一台输出功率为300 W的实验样机.实验结果证明,该电路具有功率大、直流母线电压较低、功率因数高等优越性能.     

Zero-switching-loss inverters for high-power applications

The development of zero switching loss inverters has attracted much interest for industrial applications. Two topologies for realizing zero switching losses in high-power converters are proposed. The actively clamped resonant DC link inverter uses the concept of a lossless active clamp to restrict voltage stresses to only 1.3-1.5 supply voltage. For applications demanding substantially better spectral performance, the resonant pole inverter (RPI), also called the quasi-resonant current mode inverter, is proposed as a viable topology. Using only six devices rated at supply voltage, this circuit transfers the resonant components to the AC side of each phase and thus requires additional inductor and capacitor (LC) components. On the other hand, the RPI is capable of true pulsewidth modulation (PWM) operation at high frequency as opposed to discrete pulse modulation operation found in resonant DC link invertors