基于超级电容的新型蓄电池充放电电路的研究

以前有使用超级电容的半桥电路结构来防止蓄电池的大电流放电,使其能在一定时间内不出现大电流放电同时又不影响负载工作。为了克服原始电路存在的一些不足,提出了一种改进的超级电容半桥电路拓扑结构。这种改进的电路相对原始半桥电路器件开关耐压更小,电感值更小,而且能够提供连续的电流。为了验证此电路对电源的保护作用,此电路应用滞环控制的方法对电机启动过程中供电仿真,最终很好地验证了此电路的有效性。     

MMC-RPC的功率同步平坦控制策略

为解决牵引供电系统中电能质量差、抗扰动性弱以及常规解耦矢量控制中短路比对锁相环参数的影响问题,在功率同步控制的基础上,结合电流矢量控制和微分平坦理论,提出一种适用于模块化多电平换流器型铁路功率调节器的功率同步平坦控制策略。功率同步环将模块化多电平换流器模拟成同步发电机,为牵引网提供惯性支撑。基于微分平坦的电流环由前馈控制和动态误差反馈2个部分组成,能有效限制短路电流,提高了电流环的动态响应特性。在MATLAB/Simulink中搭建仿真系统,通过与功率同步控制策略进行对比,并在3种不同工况下进行仿真,仿真结果验证了该控制策略响应速度快且精度高。     

风力发电系统中逆变器的研究

针对风力发电系统的特性,利用风力能源的电力电子学界面,设计了与电网联接的ＩＧＢＴ逆变器,此逆变器能以功率因数为１的方式向电网输送能源,计算机仿真和实验结果证实了逆变器的可行性。     

采用MMC-RPC治理牵引供电系统负序和谐波的PIR控制策略

为综合治理铁路牵引变压器的负序、无功、谐波问题,设计了基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(MMC-RPC)。首先设计了频率自适应功率分离器,并从功率角度分析了Scott牵引变压器(STT)牵引供电系统综合治理的补偿量;然后在构造虚拟正交分量后建立了单相MMC数学模型,在同步旋转坐标系下分析机车谐波电流的特性,指出单相奇次谐波电流在dq坐标系下都以4的倍数次波动;最后提出了需要更少的谐振控制器数量的比例-积分-谐振控制策略。在Matlab中搭建MMC-RPC仿真模型进行仿真,结果证明了所提控制策略有效性。     

基于微分平坦理论模块化多电平换流器环流抑制控制方法

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Convert,MMC)三相桥臂相间环流问题,基于微分平坦理论推导出一种环流抑制控制模型。通过分析MMC相间环流的产生本质,根据微分平坦理论的定义,选取系统的输入,输出和中间量,证明了设计出的环流抑制控制器满足微分平坦理论的条件。基于该理论设计的环流抑制控制器,能够大大降低桥臂电流中的环流分量,使其更接近正弦波。最后通过Matlab/Simulink搭建了相应的MMC仿真模型,在未影响MMC外部电压电流的情况下,仿真结果证明了该环流抑制控制模型的有效性,为环流抑制控制器的设计提供了一种新的思路。     

基于改进型虚拟磁链的MMC直接功率控制

介绍了模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的拓扑结构和工作原理,针对MMC常用的双闭环矢量控制策略存在控制参数种类繁多、动态响应较慢等问题,采用虚拟磁链定向的方法实现了对MMC的功率估算,间接获取电压角度。提出一种基于二阶级联型惯性环节的改进型虚拟磁链观测器,解决了传统的虚拟磁链观测方法存在初始值选取和直流分量等问题。在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了20个子模块数的MMC仿真模型,仿真结果表明了基于改进型虚拟磁链的直接功率控制方法正确、有效。     

PWM整流器EL模型无源性控制策略

建立了PWM整流器基于开关状态函数的电磁暂态数学模型,设计了改进后的基于EL模型的PWM整流器无源控制器。为消除系统参数变化对控制性能的影响,将整流器直流侧电压实时反馈至控制系统,利用微调PI调节后对计算出来的有功分量进行补偿,得到最终d轴有功参考分量,从而消除系统稳态误差。最后在Matlab中建立了仿真系统,仿真结果验证了本文所设计的无源控制器的正确性。     

一种新型高效率独立逆变电源的研究

针对低压大电流输入的独立式逆变电源系统,提出了一种中间直流母线电压不固定的电路结构。该逆变电源前级采用一种占空比不调制的LCL谐振软开关推挽式DC-DC变换器,串联的后级采用单极性调制的全桥DC-AC变换器。详细分析了前级谐振型DC-DC电路的工作原理。针对中间母线电压不调制的特点,提出了一种干扰抵消的后级DC-AC电路的控制方案。制作并测试了一台220VAC输出的1kW逆变器,在额定状态下效率大于90％,输出电压调整率也达到要求。     

多电平逆变器共模电压的抑制

大多数脉宽调制的多电平逆变器会产生共模电压,导致很大的电机轴承电流和电磁干扰,直接影响电机轴承的使用寿命和电子设备正常工作.为此,针对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律进行了分析,并对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行研究,发现了冗余开关状态与共模电压的内在联系,同时提出了一种抑制多电平逆变器共模电压的空间矢量方法.仿真与实验结果证明了该理论分析以及所提出的抑制共模电压方法的正确性.     

MMC-HVDC电容协同预充电控制策略

为预测基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)电容预充电的准确时间并实现子模块电容的额定充电,考虑冗余子模块在内,提出了一种启动预充电和停机过程都适用的协同调制策略。首先,建立了模块化多电平启动预充电不可控阶段的动态数学模型,并据此修正了不可控阶段直流电压的表达式以及启动限流电阻选取的表达式。其次,分析了换流器解锁瞬间存在冲击电流的原因,调整了限流电阻的切除时间,从而较好地抑制了解锁时刻的冲击电流。再次,针对换流器子模块级联的特点,提出了一种模块协同直流电压的调制策略,该策略解决了换流站直流电压和子模块电容电压的匹配问题。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了MMC-HVDC预充电仿真模型,对所提调制算法进行了仿真验证,结果表明,随着直流电压从Up开始升至Udc0期间逐渐将每相投入子模块数目从T(每桥臂子模块数目)下降至N(额定投入运行数),可以将子模块电容电压充电至额定值。