不对称半桥单相单级式车载充电系统改进控制策略研究

对称半桥可以有效吸收单相变换系统直流侧二次纹波、减小系统体积、提高功率密度,但当半桥上下桥臂电容容值不等时,会在直流侧产生一次纹波。针对这一问题,分析研究了不对称半桥单相单级式车载充电系统,提出电感电流加电容偏置补偿的改进控制策略。基于该控制策略,从满足二次纹波功率补偿、电池最低电压及避免过调制三方面研究了半桥电路电感及电容参数设计方法。仿真和实验结果验证了不对称半桥通过采用改进的控制策略不仅能够有效滤除二次纹波,且不产生一次纹波,还可降低电池端电压与电流纹波;仿真验证了参数设计方法的有效性。     

基于新型混合封装的高速低感SiC半桥模块

针对现有商用SiC功率模块寄生电感大这一问题,提出一种基于直接覆铜陶瓷基板(DBC)+柔性印刷电路板(FPC)的新型混合封装结构,并设计了一种基于该结构的高速低感SiC半桥功率模块。利用DBC+FPC的多层结构,通过优化布局,形成了互感抵消回路,同时利用FPC薄的特点来增强互感抵消作用,使得主回路的寄生电感降至2.5 nH左右。设计并加工了一个1200 V,40 A的全SiC半桥功率模块,通过阻抗测试和双脉冲测试,验证了模块的低寄生电感特点及高速开关的性能。     

用Buck-Boost变换器实现PFC和半桥驱动输出

基于Buck-Boost变换器工作的基本原理，提出了一种功率因数校正(PFC)和半桥输出相结合的电路结构；并给出了相应的控制方式。理论分析求出了电感取值的边界条件。由于该电路能够实现降压输出，因而降低了对所有功率开关管的耐压要求。     

模块化多电平变流器桥臂电感参数设计

桥臂电感作为模块化多电平变流器的重要组成部分,其电感值的选取对于变流器稳定运行极为关键。从桥臂谐波电流分析入手,通过分析换流器拓扑结构与工作原理,详细推推导了各次环流幅值与桥臂电感值之间的约束关系,得出了系统通用矩阵方程。在此基础上,提出一种能够避免换流器谐振且能满足系统功率运行范围、环流限制要求的桥臂电感值的设计方法。基于Matlab/Simlink的舟山柔性直流输电工程实例仿真结果验证了所提方法可行。     

ZVS半桥变换器的磁集成研究

为了减小高频时开关电源的开关损耗,提高变换器的效率和比功率,对传统的半桥变换器进行改造,增加谐振电感和谐振电容,通过谐振电感对并联在开关管两端的谐振电容的充、放电来实现开关管的零电压开关。为了减小开关电源中磁件的数量和体积采用平面磁集成技术将分立的谐振电感和变压器集成在同一个平面磁芯上。重点分析集成后ZVS半桥变换器的工作原理,研究谐振电感和变压器的集成方案。通过仿真和实验结果证明该方案的正确性和可行性。     

同步整流式三端口半桥变换器

提出一种适用于独立新能源供电系统的同步整流式三端口变换器拓扑。该拓扑形式与同步整流半桥变换器相同,蓄电池并联于分压电容,变压器同时用作储能电感,同步整流支路为此电感一变压器的电流提供续流回路;原边两开关管相互独立控制,实现三个端口之间的功率控制,并且任意两端口之间均为单级功率变换;详细分析变换器的工作状态、原理和电路模态,实验验证了拓扑及理论分析的正确性。将拓扑构成和控制思想推广,进一步提出其它形式的三端口和多端口半桥变换器。     

基于半桥模块的母排设计与并联IGBT均流分析

针对大容量储能变频器的并联绝缘栅双极型晶体管(IGBT)均流问题,首先建立半桥模块功率回路杂散参数与不均流度的数学模型,分析功率回路杂散参数对并联IGBT均流的影响.然后提出一种基于半桥模块的母排设计方案,借助Maxwell,PSIM仿真工具提取母排杂散参数并迭代优化.最终搭建基于半桥模块的4并联IGBT双脉冲试验台.试验结果表明,并联IGBT功率回路杂散电感、杂散电阻偏差值与不均流度正相关,通过对母排多次迭代优化设计,最终降低了并联IGBT动态和静态不均流度,验证了功率回路数学模型的正确性.     

基于换流–短路双回路解耦的SiC MOSFET功率器件抗短路封装构型设计EI北大核心CSCD

由于栅极氧化层可靠性差、短路电流密度大以及短路结温上升速率高,SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力较弱,制约着其在电能变换领域的广泛应用。在此背景下,为了提升SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力,文中基于换流–短路双回路解耦的思想,设计出具有抗短路能力的SiC MOSFET功率器件封装构型。该构型将半桥中的两个换流回路在功率器件内部解耦,两换流回路的中点各自连接一个交流功率端子(AC+、AC-)。与现有半桥封装构型相比,抗短路构型功率器件的换流电流路径和换流电感Lσ不变,而当发生桥臂直通短路故障时,短路电流因需要额外流经AC+和AC-交流功率端子而延长了短路路径,同时DC功率端子与AC功率端子之间的互感进一步增大了短路回路电感Lsc。基于34mm封装构型设计制造具有抗短路极限工况能力的650V/162A SiC MOSFET功率器件,其短路故障回路电感达到了115nH,是正常换流回路电感的3.6倍;并且,通过短路实验验证所设计的构型相比于现有设计,短路电流峰值降低了20.07%,发热功率降低了21.41%,短路过程中的总发热量降低了30.04%,验证了所设计封装构型具有一定的抗短路性能。     

用电压表测量单相负载参数的方法

负载的各参数一般用功率表、功率因数表、交流电桥和无功功率表等专用仪表测量,如果没有这些专用仪表时,可以用一种电压表间接的测量负载的功率、功率因数、电阻、电感和无功功率等参数。下面介绍其原理和方法。     

三电平半桥电压平衡器

微型直流电网是一种新型供电系统,通常采用两根直流线输送电能,可以采用电压平衡变换器构造一根中线,以满足电网中不同负载变换器对输入电压平衡的要求。为了降低功率器件的电压应力,本文提出了三电平半桥电压平衡器,分析三电平半桥电压平衡器拓扑结构;为了实现功率器件工作在三电平状态,同时提出了一种功率开关管提前开通、滞后关断的控制方案,并结合该控制方案详细地分析三电平半桥电压平衡器工作原理。最后在原理样机进行实验,实验结果表明三电平半桥电压平衡器不但能够降低功率器件的电压应力,而且能够实现输出电压平衡。     

绝缘子泄漏电流智能采集系统

描述了一种高压绝缘子污秽泄漏电流的采集系统。该系统利用电磁感应和磁补偿的方法，设计了一种漏电流互感器，实现了绝缘子表面泄漏电流的精确测量。经过数据分析和处理，系统实现了对绝缘子绝缘状况的实时监测。实验结果表明该采集系统能够适应泄漏电流大范围的变化，为研究污秽积聚过程提供了重要参考。     

基于冲击电流法测量接地电阻的装置

冲击接地电阻是关系电力系统稳定与电气设备安全的重要参数之一。介绍了一种测量冲击接地电阻的装置,其利用波头较陡的冲击电流作为测试电流,通过对采集的电流及响应电压信号进行快速傅里叶变换（FFT）,最终计算出冲击阻抗值及其电阻和感性分量。并给出采用微控制器ELANSC520／133、CPLD和高速A／D转换器构成的冲击阻抗测试仪及其程序开发方案。通过装置的模拟测试结果和一组现场试验结果,验证了装置的可靠性。     

抗冲击弱电流传感器特性分析

在线监测电涌保护器漏电流,判断其失效程度,减少因雷电和电力需求增加引起的电涌造成电气设备损失。提出了一种基于互感型电流传感器的电涌保护器失效程度在线监测的方法,建立了雷电电流和电流传感器数学模型,分析了线圈匝数、负载电阻和杂散电容对电流传感器测量精度和抗冲击性影响,采用雷击和被测电流叠加后的复合信号作为激励,仿真研究了参数优化后电流传感器的时域响应特性。实验证明,在0.2～9 mA的电流测量范围内,笔者设计的互感型式电流传感器可抵抗50 kA大电流冲击,电流测量误差小于0.11 mA,满足漏电流在线监测要求。     

Line inductance measurement by using commutation time in line commutated converters

Finding line inductance using wiring diagrams of the network is usually difficult or even impossible. In general, line inductance has to be measured in a simple nondisruptive way without service interruption. Several line inductance measurement techniques have been suggested previously, but they suffer from a number of limitations. In this paper, a novel line inductance measurement technique that uses the current commutation in a line-commutated converter is proposed. An expression for the line inductance as a function of phase-to-phase voltage, utility angle frequency, load current, triggering angle α and commutation time is procured. The line inductance is calculated by recording the commutating current waveforms by means of an accurate oscilloscope and measuring the other required values. Because of its simplicity, diode converter is employed in the experimental circuit when α = 0. The experiment is repeated for the case in which the phase inductances are different, and these phase inductances are calculated. To verify the performance of the proposed line inductance measurement technique, the known inductances are added in series to the line phase inductances. The results obtained show that the line inductance can be measured by the proposed measurement method precisely below 6% error. Finally, the error sources that may be encountered when the proposed method is applied are discussed.     

宽频高精度电感同步采样测量研究

为实现较宽频率范围内电感量值的准确测量,提出一种基于同步采样测量的改进电压矢量比法。通过NI PXI-5922高速数据采集卡进行同步数据采集,运用Lab VIEW设计了自动测量系统来实现精密的电感测量,确保1 H量程内电感值测量精度优于0.01%。文章讨论了测量系统原理,同步数据采集和数据处理的实现,该测量系统亦可用于各类交流阻抗精密快速测量。     

漏电感参数辨识技术在线监测变压器绕组变形

电力变压器运行过程中发生绕组变形将会导致绕组漏感参数发生变化,为了实现变压器绕组的在线监测和预知性维修,以变压器回路方程作为参数辨识模型,提出了一种利用最小二乘算法进行绕组漏电感参数实时辨识从而实现绕组变形在线监测方法,推导了用于变压器漏电感参数辨识的方程,分析了辨识结果产生误差的原因,并对忽略励磁电流带来的误差进行了补偿。动模试验数据及仿真数据验证了参数辨识结果具有较高的精度,且不受负荷变化及功率因数变化的影响,同时利用绕组模拟变形数据验证了绕组变形在线监测实现的可行性。     

带并联电抗器的双回线故障测距算法研究

超、特高压输电线路为了补偿线路的容性充电功率,控制无功潮流,稳定网络运行电压,限制潜供电流等,一般要安装并联电抗器。由于并联电抗器的安装,直接测取双回线两端母线处的电压及线路流过的电流进行测距,必然会引起误差。采用基于反序网的双端量算法进行故障测距,并根据并联电抗器的特点消除其影响。该测距方法在原理上不受线间互感、过渡电阻、分布电容、不同步角的影响。仿真结果表明其具有较高的计算精度。     

基于单片机的大电感参数动态测量研究

测量如电力变压器、发电机、电抗器等大电感设备的直流电阻和电感参数意义重大,是对这类设备检测和检修不可或缺的工作。提出了一种可以同时测量大电感直流电阻和电感的动态测量方法,这种可方法只需要在测量回路中串联一个已知的电感和电阻,进行两次采样便可快速得到电感直流电阻和电感值,通过单片机进行采样和计算,能方便地同时得出大电感和其电阻值,而且测量的准确性很高,有很高的实用价值。该方法在单片机的仿真软件Proteus中得到了验证。     

冲击接地电阻测量装置的研制

给出了一种采用冲击电流发生器产生冲击电流模拟雷电流(冲击电流)测量接地电阻的装置。该测量原理是以冲击电流发生器产生的电流作为测量电流,由数据采集器采集得到测量回路中接地体内流过的电压、电流波形信号,经A/D转换后,数字信号通过快速傅里叶变换(FFT)变换到频域,并在频域内通过频谱法计算得到冲击阻抗值,最后分离冲击阻抗中的电阻和感性分量。给出了实验室、现场杆塔试验结果及EMTP仿真验证结果。     

基于瞬时励磁电感频率特性判别变压器励磁涌流

基于变压器瞬时励磁电感基频分量的有无，提出了判别励磁涌流与内部故障的新方法。涌流时变压器铁心必然经历饱和与非饱和过程，瞬时励磁电感是时变、交替变化的，具有较大的基频分量；内部故障时，变压器铁心工作于线性区，瞬时励磁电感恒为常数，无基频分量。据此，可实现励磁涌流与内部故障的有效判别。但瞬时励磁电感很难精确求取，为方便计算，提出了等效瞬时电感的概念，论证了其基频特性的等效性。动模实验有力地证实了所提方法的可靠性与安全性。