一种结构对称型电磁集成电磁干扰滤波器分析与设计

针对电力电子变换器高频化发展趋势下电磁干扰（EMI）问题及其给高功率密度化设计带来的挑战,该文利用柔性多层带材（FMLF）技术,提出一种结构对称型EMI滤波器电磁集成设计方案。此方案通过共模（CM）电容-线电感和差模（DM）电容-CM电感基本集成单元推演出基于UU型磁心的L/N对称型EMI滤波器全集成结构,并采用合理的端口配置方式实现CM和DM滤波元件功能解耦,从而简化CM和DM集总等效电路,进而简化其参数分析、整定和设计。以一台输出功率为500W的SiC-MOSFET高频电压源逆变器为实验平台,在利用Maxwell软件进行合理性验证的前提下,分别设计分立型、磁集成型和电磁集成型EMI滤波器样机并进行对比实验,验证了所提方案的可行性和有效性。实验结果表明,在CM和DM插入损耗设计目标相同的情况下,所提电磁集成方案可有效减小体积和质量,有助于提升系统功率密度。     

独立直流微网能量管理控制策略

在直流微网控制系统中,维持母线电压稳定以及能量的合理分配对系统可靠运行具有重要的指导意义。针对基于光伏发电的独立直流微网系统,提出一种新的能量管理控制策略,根据光伏DC/DC变换器在不同光照条件下的控制策略,利用蓄电池储能单元作为支撑,通过蓄电池充放电时不同的能量管理控制策略,维持母线电压稳定,为直流负载提供电能,其核心是使光伏电池与蓄电池储能单元协调工作,确保直流微网的高效稳定运行,最后通过实验结果验证了所提出控制策略的正确有效性。     

考虑多节点条件约束的柔直系统故障限流器与断路器优化配置方法

首先建立了适用于多节点柔直系统的潮流及故障电流的数值计算优化模型,并在三端仿真系统中验证了所建模型的准确性.随后设置约束条件及目标函数,利用粒子群优化算法建立了多端柔直系统中故障限流器与断路器的优化配置数学模型.在3节点环网中进行优化求解,并将结果配置到仿真模型检验其限流效果,验证了所提优化配置方法的准确性.最后通过所提多目标粒子群优化算法对11节点柔直系统进行故障限流器与断路器配置的优化求解,并将所得结果与多目标遗传算法进行对比.结果表明,所提优化配置方法具有较高的普适性,可实现多节点柔直系统中故障限流器与断路器的低成本配置.     

基于线路电流二阶导数的中压直流系统故障识别方法

直流线路故障的快速有效识别是基于电压源型换流器的中压直流配电系统发展的关键技术之一。直流线路故障电流上升十分迅速,系统中电力电子器件过载能力小。因此以串入直流线路限流电感的中压直流配电系统为基础,分析直流系统的故障特性,在此基础上提出基于线路电流二阶导数的中压直流配电系统直流线路故障快速识别方案。该方案能够实现故障侧、故障类型及故障线路极性的快速识别,进而实现对线路的保护。最后基于Matlab验证了所提故障检测方案的有效性,并与基于线路电流一阶导数的故障检测方案进行了对比。仿真结果表明所提方法在故障电阻、故障距离及负载发生变化的情况下仍可实现直流线路故障的快速准确检测,且相比基于线路电流一阶导数的直流线路故障检测方案具有更好的选择性。     

基于柔性多层金属箔的单相全集成EMI滤波器建模、分析与设计

在电力电子变换器高频化发展的驱动下,电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题更加凸显。因此,EMI滤波器成为了电力电子系统的重要组成部分,其优化设计对未来工业应用有着深远影响。文中以SiC-MOSFET单相逆变器为设计对象,研究一种基于UU型磁芯和柔性多层金属箔(flexible multi-layer foils,FMLFs)的EMI滤波器全集成设计方案。FMLFs由电气层、电介质层及绝缘层构成,通过合理设计FMLFs绕组结构及适当安排其端口接线方式,可将EMI滤波器的所有滤波元件集成在一个磁芯单元。以共模(common-mode,CM)滤波元件集成设计为基础,本研究根据不同的差模(differential-mode,DM)衰减需求依次设计3种EMI滤波器全集成结构——CM电感&电容型、CM电感&电容-DM电容型及CM电感&电容-DM电感&电容型。在Maxwell-ANSYS环境下,利用有限元仿真对所设计方案进行可行性分析。最后,通过实验测试验证该方案的可行性和有效性。     

基于功率前馈的单相光伏并网控制策略

根据单相光伏并网逆变器的特点,针对两级式拓扑结构,对传统的双环控制方式(电压外环、电流内环)进行了详细分析,在此基础上提出一种基于输入功率前馈环节的新型光伏并网逆变器控制算法。该算法将光伏板输出功率作为前馈量加入到电流内环,使电流环给定含有输入功率信息。通过分析,该算法能有效提高传统控制方式输出电流对输入功率发生变化时的响应速度,使系统的动态响应性能更加优越。通过Matlab/Simulink对所设计算法进行了仿真分析,并给出有/无功率前馈环节输出电流对输入功率变化响应的对比,结果显示了该算法的有效性。同时设计1 kW试验样机,试验结果表明样机的动态响应特性也有明显的提高,进而证明了理论分析的正确性。     

光伏发电系统中无电流传感器型MPPT控制策略

依据双级式光伏并网逆变器前后级解耦控制的特点,提出一种无电流传感器型最大功率点跟踪(MPPT)控制策略。利用双级式光伏并网逆变器前后级功率平衡原理,通过从后级逆变环节获取的并网电流给定值作为前级DC-DC环节的MPPT判断条件,进而采用扰动观察法完成MPPT。对该MPPT控制策略的原理进行了分析。设计了一台800 W双级式光伏并网逆变器实验样机,并记录了实验波形和MPPT情况。实验结果显示,在系统运行功率大于300 W时,MPPT效率大于99.2%且响应速度良好,验证了该无电流传感器型MPPT控制策略的可行性和有效性。     

基于改进MOPSO的多能互补型微电网多元优化运行策略

含多种能源的微电网优化运行是提高系统能效的关键技术。以某校园多能互补型微电网示范工程为依托,构建了日经济成本和污染处理成本的双目标优化运行模型,分别制定不同设备单元的运行策略,提出了改进多目标粒子群算法(multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)求解方案。通过加入粒子变异策略,提高算法性能,解决微电网双目标优化冲突问题。最后,基于校园多能互补型微电网的实际运行数据,采用两种不同的典型日分别进行案例分析,验证了所提运行策略的有效性。     

移相全桥变换器在直流微电网储能单元中的应用

利用移相全桥变换器设计直流微电网中的储能单元,并采用蓄电池作为储能设备。首先介绍了直流微电网的结构和基于母线电压信息的系统运行模式切换方法。在分析移相全桥变换器单侧移相和双侧移相工作原理的基础上,分别设计了储能单元恒压下垂模式和恒流模式的控制策略。结合直流微电网运行模式和储能单元控制策略,进一步提出了基于母线电压信息和微电网中心控制器指令相结合的储能单元运行模式切换方案。搭建了相关实验平台,所设计的储能单元可按照母线电压信息和电流指令在恒压与恒流模式之间进行切换,实验结果验证了所提储能单元控制策略与运行模式切换方案的有效性。