卷首语

电力电子技术,又称功率电子技术。主要是研究各种电力电子器件,以及这些电力电子器件所构成的各种各样能高效地完成对电能的变换和控制的电路或装置。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、大电流)或电子领域的一个分支,总之是强弱电相结合的一门新学科。我国电力电子技术是一个较年轻但极具发展前途的产业。自1961年以来,经过40多年的经营和发展,目前已成为具有一定生产规模和生产能力的行业,电力电子技术是我国经济与社会可持续发展项目之一,对促进国民经济发展,特别是电子工业发展极具价值。《电力电子技术的发展及应用》详细的阐述了电力电子技术发展的各个阶段以及在生产生活中的应用。读者可以从中受益。     

10kV系统中智能万用变压器建模及DSP控制

智能万用变压器(IUT)是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器进行磁耦合实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型电能转换设备。其突出特点在于它可以实现对变压器原副方电压幅值和相位的灵活控制,它能使系统具有更高的稳定性,实现更加灵活的输电方式,整合各种交直流分布式电源,以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制。提出一种智能万用变压器的电路拓扑结构,搭建了变压器模型,着重分析了变压器的电压、功率、频率的控制原理,并以此提出了10kV系统中智能万用变压器的控制策略,用DSP芯片TMS320C28343对PWM信号进行控制,做出了Matlab/simulink仿真,仿真结果表明,该控制策略对10kV系统的电压、功率、频率控制效果良好,改善了电压特性,提高了系统的稳定性。     

YS30电能测试三相工频组合电源

YS30 电能测试三相工频组合电源采用锁相频率合成器、数字移相器、频率相位幅值独立数字予置、电压电流幅值自动调整和电流负载自动平衡的负反馈功率放大器等先进电子技术,有输出功率稳定,波形畸变小和功率输出大等特点。本文介绍了原理和线路。     

电力电子的发展动向

电子技术是现代科技发展的主力军,电力电子就是电力电子学又称功率电子学,是利用电子技术对电力机械或电力装置进行系统控制的一门技术性学科,主要研究电力的处理和变换,服务于电能的产生、输送、变换和控制。     

基于风力发电系统的分析综述

风力发电系统的一般组成,首先通过桨叶将风能转化为风机转动的机械能,由于风机的转速大多比较低,需要用齿轮箱将风机的转速升高到发电机的额定转速附近,再经过发电机将机械能转化为电能,电力电子变流器将发电机输出的电能转换为合适幅值或频率的电压、电流,经过并网变压器升压后接入大电网。系统转速、功率等运行状态的控制可以通过改变风机桨叶的节距角实现,也可通过电力电子变流器来调节发电机的电磁力矩完成。本文就风力发电的现状、技术、前景等展开一系列探讨和分析。     

基于IGBT的静止同步补偿器

<正>静止同步补偿器(STATCOM)技术利用可关断大功率电力电子器件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成自换相桥式电路,经电抗器并联在电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位,使该电路吸收或发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的。相比于传统的机械投切式电容     

电力谐波锁相测量技术

提出了电力谐波锁相测量技术。设置正余弦参考信号的频率为电流任意次谐波的频率,与电流相乘并取一个工频周期平均值,得到该次谐波相对于参考信号的正余弦分量幅值,将该次谐波的正余弦分量幅值分别与正余弦参考信号相乘后比例相加,得到该次谐波的幅值与相位;设置正余弦参考信号的频率为工频频率,分别与电压相乘并取一个工频周期平均值,得到电压相对于参考信号的正余弦分量幅值,将电压与电流相乘得到一个工频周期内的平均有功功率,根据电压和电流基波相对于参考信号的正余弦分量幅值及有功功率,运算得到电流基波的无功分量;将电流减去电流基波再加上电流基波的无功分量得到消谐总补偿电流。对所提出的方法进行了仿真验证。     

生物医学电阻抗成像系统信号源的设计与实现

提出一种生物医学电阻抗成像系统的信号源设计和实现的方法.利用直接数字合成技术(DDS)产生正弦电压信号,并将其经三运放电压控制电流源(VCCS)电路转换成为生物电阻抗激励所需电流信号.仿真与实验结果表明:信号源具有波形失真小、幅值稳定,且频率、幅值、相位可调等优点,而且在O～70 MHz测试范围内具有较高的稳定度和输出...     

不平衡电网下基于无源控制的MMC-UPQC电能质量综合治理研究

基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)可用于高电压下电压电流的电能质量综合治理,但当电网电压不平衡时,电流电压相位和幅值发生变化,给综合治理带来困难.将无源控制方法应用...     

储能式统一电能质量控制器负载电压全补偿容量配置策略

常规储能式统一电能质量控制器(UPQC)的补偿策略,为了实现串、并单元的功率协调分配,可能出现补偿前后负载电压相位跳变问题,对相位跳变敏感负荷有影响。为此,文中对储能式UPQC提出了一种负载电压幅值和相位全补偿容量配置策略。该策略在实现负载电压完全补偿的前提下,利用储能单元能够提供有功功率的特点,通过选择合适的并联补偿电流并使其幅值保持恒定,减小补偿后的电源电流幅值,从而使串联单元保持较低的补偿容量,减小了UPQC的串联单元容量的配置。仿真及低压小功率样机实验结果表明,所提策略可以实现负载电压的完全补偿,并减小了UPQC的串联单元补偿容量。     

谐波对感应式有功电能表计量的影响

在试验的基础上分析了谐波对感应式电能表计量特性的影响。通过一系列谐波环境下感应式电能表计量数据的最小二乘分析,将误差来源分为3个方面:通过频率响应试验数据的分析,当频率不变、电压和电流的有效值不变、仅电压和电流的相位差(对应功率因数)改变时,其功率幅值(对应电能表最大计量值)随着谐波次数的增大而迅速减少,相对于基波的百分比及电压和电流的相位改变保持相对稳定;另外,谐波改变了基波电能的计量。     

电能质量监测评估系统的研究

为了准确、快速监测、分析和改善电力系统电能质量,基于虚拟仪器技术和面向对象编程方法开发了一套电能质量监测评估系统。该系统由数据监测子系统、通信子系统、数据评估子系统组成,采用快速傅立叶变换(FFT)提取电压、电流波形中的基波和各次谐波分量的幅值和相位信息,进而得到频率、基波有效值、谐波、三相不平衡、电压波动与闪变5项电能质量指标以及有功功率、无功功率、功率因数等参数。采用虚拟仪器技术来实现数据采集、数据上传、数据分析等功能,极大的降低了成本。现场应用的结果表明,系统具有实时性强、运行稳定等优点。     

新技术电能表—单相电子表

１单相电子表的基本工作原理单相电子表按其工作原理可为模拟乘法器型和数字乘法器型。为准确计量，不论采用模拟乘法器还是采用数字乘法器，都要将由乘法器计算所得的有功功率转变与其成正比的频率信号。前者将模拟信号的有功功率传送给电压频率u／f转换电路，从而产生正比于有功功率的电能脉冲。后者将代表电压和电流的信号先变换为小电压信号，再经A／D转变为数字信号，然后由数字乘法器相乘得有功功率值，最后送数字频率D／f转换为正比有功功率值的电能脉冲，电能脉冲通过驱动电路进行计数。目前，模拟乘法器型单相电子表一般采用国产…     

一种简化的逆变器并联控制技术研究

依据输出有功功率差和无功功率差分别调节输出电压相位和幅值的控制技术较多地应用在逆变器并联控制中.但是,对于基于电压电流双闭环反馈的电压源型逆变器,输出有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值均有耦合关系.本文推导出逆变器的等效输出阻抗,研究了有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值的定量关系.讨论了器件精度对输出电压跟踪基准电压幅值和相位的影响,在此基础上提出一种简化的并联控制策略:即基准电压同步,根据环流大小调节基准电压幅值.建立了并联系统模型,分析了并联系统特性,给出了实验结果.     

高精度实时电能质量监测系统设计及实现

为提升电能质量监测的实时性和信号检测的准确性,提出了高精度实时电能质量监测系统的设计方案。在传统快速傅里叶变换(FFT)的基础上,采用一种改进的加窗双谱线插值谐波检测算法对检测信号进行处理,进而得到准确的相位、幅值、频率等参数。通过含有谐波的正弦信号验证算法精度,并基于TMS320F28335浮点处理单元,在数字信号处理器(DSP)上构建电能质量监测平台。改进数据流编码方式,设计滤波电路、电压型电流互感器电路、电流型电压互感器电路及电压抬升电路,并设计通过软件仿真检验了设计的可行性。该系统能够对电能质量进行实时准确的测量。     

低温电力电子器件、电路及系统

低温工程与电力电子学的交叉产生低温电力电子学这一新兴边缘学科。实验表明,低温环境是半导体材料的理想工作环境。在低温环境下,其相关属性,如载流子迁移率、热导率和电阻率等特性都有明显改善,这使得电力电子器件和功率变换电路的性能得到提高。本文在实验基础上详细论述了该领域的发展和研究状况,探讨了低温电力电子学的潜在应用。     

交流电机变频软启动及并网系统研究

针对交流永磁同步电机在变频驱动下切换到工频时会产生很大的冲击电流,应用一种全数字化单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)方法,采用电力电子开关器件代替交流接触器实现电机向电网小冲击电流的同步切换。该锁相方法能够很好地跟踪电网的频率、相位和幅值,电力电子开关器件可以大大缩短切换延迟时间。从仿真和实验角度检验了方案的可行性和准确性,其实验切换电压平稳,切换电流在其额定电流的1.5倍以下。     

电力电子器件的实时仿真

电力电子器件在开关过程中的电压尖峰、电流尖峰以及功率损耗等问题是威胁电力电子器件乃至电力系统中电力电子装置可靠性的重要因素。文中以技术成熟、应用广泛的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成电力电子电路的基本开关单元为例,进行电力电子器件的实时仿真研究。根据电力电子器件的开关特性,分析了电力电子器件间的换流过程,建立电力电子器件的实时仿真功能模型,并在现场可编程门阵列(FPGA)中实现电力电子器件的实时仿真。仿真结果能够反映电力电子器件开关过程中电压尖峰、电流尖峰以及功率损耗等关键指标。     

Hilbert-Huang变换方法在谐波和电压闪变检测中的应用

将一种新的非平稳信号处理方法,即HHT(HilbertHuang Transform)方法用于检测与时频分析典型的电能质量扰动信号,如谐波、电压闪变与波动信号.该方法由经验模态分解法(EMD)及Hilbert变换两部分组成,先用EMD提取信号的固有模态函数(IMF)分量,再对IMF作Hilbert变换求瞬时频率和幅值.该方法可以从时域和频域两方面同时对信号进行分析,能够准确检测出突变、非平稳谐波和电压闪变信号的时间、频率和幅值信息.仿真分析结果表明了该方法检测非平稳电能质量扰动信号的有效性.     

基于四阶Hanning自乘窗FFT三峰插值的电能计量新算法

为了进一步提高加窗插值算法的计算准确度,文章提出一种新型五项余弦组合窗函数—四阶Hanning自乘窗函数,并基于该窗函数拟合推导出了加窗FFT三峰谱线插值的通用幅值、相位和频率修正公式;利用这些通用插值修正公式,提取出被测电压、电流信号基波和谐波的幅值、相位和频率参量,进而精确计算出基波电能和谐波电能。仿真结果表明,由于该窗函数具有较好的主瓣和旁瓣性能,可有效地抑制频谱泄露和栅栏效应的影响,故基于它构建的电能计量新算法具有较高的计算准确度。