六相NPC-H逆变器共模电压消除与中点电压平衡

多相逆变器具有容错性好、控制自由度高、低压大功率等优势,在船舶推进、多电飞机等领域得到广泛应用。为了实现更高电压的输出,通常采用多电平拓扑。在多电平拓扑中,保持中点电压平衡是维持系统稳定运行的关键。研究的H桥逆变器共模电压是产生开绕组永磁同步电机零序环流的主要因素之一。因此,有必要抑制逆变器输出的共模电压。针对六相NPC-H桥逆变器,提出共模电压消除和中点电压平衡的调制方法,在该调制方法的基础上通过注入零序电压的方式使中点电压保持平衡,并且充分利用了多相的优势,使响应速度更快、平衡效果较好。最后,通过仿真和实验验证了该调制策略的有效性。     

基于MMC拓扑的电力电子变压器研究综述

模块化多电平电力电子变压器将模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与电力电子变压器(power electronic transformer,PET)相结合,在中高压大功率电能变换领域展现出广阔的应用前景。文中重点聚焦基于MMC拓扑的PET,首先回顾PET的发展历程,然后分别从系统级拓扑和MMC子模块拓扑两个方面对国内外最近研究进展进行归纳整理和分析对比。在此基础上,总结模块化多电平PET的控制架构、控制方法和故障隔离与容错策略。最后,探讨模块化多电平PET存在的关键问题和拓展研究方向。     

基于准串联SiC MOSFET的高增益直流电力电子变压器

直流配电技术相较于交流配电有诸多优势,其在深海设备供电应用中有广阔前景。该文提出一种基于准串联碳化硅(siliconcarbide,Si C)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的直流电力电子变压器(power electronic transformer,PET),能够在体积受限的条件下,实现几千伏中压直流到几百伏低压直流的高增益隔离电能变换。直流PET通过多个隔离降压子模块在输入端串联–输出端并联实现高电压增益。为满足输入侧高电压的需求,同时降低直流PET体积,在输入侧采用准串联Si CMOSFET半桥结构,提高子模块输入电压等级,减少子模块数量。采用裸芯片对直流PET进行搭建,并采用绝缘冷却液浸泡的方式,实现直流PET的绝缘和散热,进一步减小绝缘、散热体积,满足深海场景体积受限的应用需求。最后,搭建1台4.5kV/680V/30kW实验样机验证所提方案的可行性。     

对称型多相电机断相容错运行下的电流谐波分析与补偿

多相电机驱动系统可靠性高、容错能力强、控制灵活。该文对断相容错运行下,多相电机中低频奇数次电流谐波的特性和补偿方法进行了研究。利用广义Clarke变换,可将电机定子电流变换到各个子空间当中。研究发现,断相容错时,各次谐波电流以正负序分量同时存在的形式分布在所有子空间当中。传统谐波补偿方法只在特定子空间下进行补偿,在断相容错工况下性能有较大恶化。该文提出一种改进电流谐波补偿方法,利用广义对称分量变换和正负序PI控制器实现各子空间内正负序谐波电流补偿,保证了断相容错时良好的补偿效果。在九相感应电机平台上对提出方法进行验证,实现了断相容错时对选定电流谐波的完全补偿,并降低了谐波带来的额外损耗和转矩脉动。     

基于最优效率的双有源桥变换器参数设计优化方法

V2G作为一种新的分布式储能模式,能够有效参与电网的负荷平抑、峰谷调节,位置灵活且易于产生巨大的经济效益。双有源桥变换器是V2G中重要的组成部分,具有良好的电气隔离、电能变换能力。然而,在V2G这种功率双向、输出电压范围宽、恒功范围宽的工作场合,双有源桥变换器的设计成为了一大难题。提出一种基于最优效率的双有源桥变换器参数设计优化方法,能够综合频率、器件、功率、磁性器件、控制方法、输出电压范围、输入输出电压匹配关系等优化参数,设计出最优效率的双有源桥变换器。     

矿山机车无速度传感器矢量控制系统

针对矿山机车的工作特点,设计了相应的矿山机车矢量控制系统,并对系统中的基于模型参考自适应(MRAS)方法的转速估算环节和弱磁环节进行了分析研究,比较分析了传统恒功率弱磁控制策略和考虑电机电压电流约束的优化弱磁控制策略.设计并制作了一套基于TMS320F2812控制器的电机控制系统,在此系统上对基于MRAS方法的转速估算环节和弱磁环节进行了实验验证.     

多相电机控制驱动技术研究综述

由于能够实现低压大功率、高可靠性、高控制灵活度等优点,多相电机在交流传动领域得到了越来越多的应用。本文概述多相电机及其控制驱动技术的国内外发展历史,介绍矢量控制、直接转矩控制、模型预测控制三种典型的多相电机控制方法,对比解耦控制和最优电流控制两种容错控制策略,并归纳目前出现的多相逆变器的各种拓扑结构及其特点,进而对两种PWM调制策略的研究现状进行讨论,最后对当前的多相电机控制驱动技术进行了简要总结和展望。     

异步电机全阶自适应磁链观测和速度辨识研究

设计了一种基于全阶观测器的自适应磁链观测器,通过引入定子电流反馈使观测器对电机参数具有一定的鲁棒性,减少了电机参数的误差以及参数在运行过程中的变化对磁链观测准确性的影响。同时在系统中设置了电机参数的在线辨识,使系统具有了很强的自适应能力。还设计了一套基于TMS320F2812新型DSP的异步电机控制系统,并在该系统上完成了控制系统的设计和实验,实验结果验证了自适应磁链观测器的有效性。     

多相电机统一SVPWM调制及无速度传感器控制实现方法研究

针对多相电机统一SVPWM调制实现问题及多相电机全阶观测器无速度传感器矢量控制的实现问题,在传统三相电机零序电压注入SPWM实现SVPWM调制的基础上,推导了多相电机统一SVPWM实现方法和多相电机矢量控制统一坐标变换理论及基于全阶观测器的无速度传感器矢量控制理论。以五相异步电机为例,研究了零序电压注入方法下的SVPWM电压利用率提高百分比、五相异步电机基于全阶观测器的无速度传感器矢量控制,并在五相异步电机实验平台上进行了实验验证。实验结果表明提出的统一SVPWM调制方法可以提高电压利用率、优化谐波性能。统一多相电机全阶观测器无速度传感器矢量控制可以实现多相电机无传感器控制、减小系统成本、提高系统可靠性。     

微电网运行模式平滑切换的控制策略

研究了一种典型微电网拓扑结构运行在孤岛、并网模式下的切换问题。分布式发电微电网系统是位于用户附近的小型模块化电力能源,它靠近用户现场并可以在配电电压等级上实现与大电网联网,具有节省输电投资、提高供电可靠性、减轻大电网供电压力、减轻环境污染的优点。本文针对交直流混合母线微电网系统切换问题展开研究,分析了典型交直流混合母线微电网的拓扑结构与逆变器控制策略,针对两种不同切换模式给出了与之对应的控制算法,有效地提高了微电网系统切换过程中的稳定性。