高铁中倍压整流电路的原理分析与仿真

传统高电压输出电源采用变压器升压时,变压器二次绕组的匝数增加,导致运行时产生充放电电流和噪声,同时使变压器的一次侧、二次侧产生能量损耗。为解决该问题,采用电力电子技术和倍压整流方法,分析两种常见的倍压整流电路——半波倍压整流和信克尔倍压整流,通过仿真分析,对比两种倍压整流电路的特点,信克尔倍压整流电路的输出脉动电压远小于半波倍压整流电路,输出电压建立时间短于半波倍压整流电路,输出电压高于半波倍压整流电路。     

柔直换流阀用压接式IGBT器件物理场建模及内部压强分析

压接式IGBT器件是柔性直流换流阀的核心,器件内部压强分布直接影响器件及系统可靠性,而内部压强又受各种材料及复合应力相互耦合作用,针对不同应力耦合效果及其对内部压强的影响,进行压接式IGBT器件物理场模型仿真以及器件内部最大压强分布趋势的研究。首先,基于3.3 kV/50 A压接式IGBT器件实际结构,建立了多物理场模型,分析了机械、机-热和机-热-电不同耦合模型下器件内部压强分布的差异,并获取了器件承受内部最大压强的薄弱环节及各种内部应力作用的耦合效果。然后,基于机-热-电耦合模型,分析了不同环境温度、外部压力、导通电流对压接式IGBT器件内部薄弱层最大压强及性能的影响。最后,建立了压接式IGBT器件功率循环平台,通过恒导通工况和功率循环实验验证了机-热-电耦合模型的有效性和薄弱层分析的合理性。研究结果表明,机-热-电耦合模型能更好地表征压接式IGBT器件多应力耦合作用效果,内部最大压强的薄弱环节为IGBT芯片与发射极钼层间,且内部最大压强随环境温度、外加压力和导通电流的增加而增加。     

双馈抽水蓄能机组用三电平变流器器件损耗分析及其改进调制策略

提出一种降低NPC三电平变流器发热严重功率器件损耗的改进调制策略。首先,基于双馈抽水蓄能机组机侧变流器单相桥臂功率模块,研究不同运行工况下功率器件开关动作和电流通路,理论分析器件损耗分布不均现象及发热严重功率器件;其次,在传统调制策略的基础上,对不同合成电压矢量工作区域通过降低发热严重功率器件作用时间,获得改进调制策略;最后,对双馈抽水蓄能机组在发电和电动工况下机侧变流器热性能进行仿真分析。仿真获得发热严重功率器件,且与传统空间矢量调制策略相比,该调制策略能有效降低NPC三电平变流器发热严重功率器件的损耗和结温。     

蓄电池充电电流控制的LLC谐振变换器研究

LLC谐振变换器电压控制模式通常采用误差放大器输出电压来直接控制开关频率,该控制方法使LLC谐振变换器的增益与频率之间的关系较为复杂,导致补偿网络设计相对较难,动态响应速度较慢,且大多数控制方案都未考虑集成变压器次级漏感带来的虚拟增益对谐振变换器参数设计的影响。针对以上问题,研究了基于充电电流控制的LLC谐振变换器,分析了变压器次级漏感,推导出电压增益表达式。与传统电压模式控制LLC谐振变换器相比,充电电流控制LLC谐振变换器保持了软开关特性,输入瞬态响应速度和负载动态响应速度均有较大提升,无需压控振荡器,在简化反馈回路设计的同时实现了固有前路反馈。文中详细分析了充电电流控制LLC谐振变换器的工作原理和集成变压器次级漏感的考虑事项,最后通过仿真和实验验证了理论的正确性。     

计及运行工况的MMC换流阀可靠性建模与分析

模块化多电平换流器(MMC)换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,其可靠性关系到整个输电系统的安全稳定运行。以典型高压直流输电MMC换流阀为例,考虑换流阀运行工况,建立基于故障树分析方法的MMC换流阀的可靠性模型,并对其薄弱环节进行分析。首先,建立融入换流阀运行工况IGBT、二极管等元件的故障率模型;其次,考虑MMC换流阀功率模块和外围控制保护系统等,运用故障树分析方法,建立MMC换流阀故障树模型,得到相应可靠性指标的表达式;最后,根据可靠性指标公式计算各元件的故障率,采用概率灵敏度和关键灵敏度指标,辨识MMC换流阀的薄弱环节。结果表明:在整流和逆变工况下,MMC换流阀和元件的故障率最大,而在纯无功工况下故障率最小; IGBT模块和电源供给是MMC换流阀的薄弱环节,MMC子模块性能对换流阀可靠性的影响最为显著。     

基于MRAS的永磁同步电机无速度传感器控制

传统的永磁同步电机矢量控制需要实时获取转子的位置信息,常用的转子位置传感器存在增加系统体积、成本高、易受干扰等问题,且难以在恶劣的外部环境下正常运行.文中基于永磁同步电机的数学模型和转子磁场定向的矢量控制方法,对目前的无速度传感器技术进行了深入研究,提出了一种在同步旋转坐标系下的模型参考自适应系统(MRAS)来估计转子位置的方法.该方法以含有转子位置参数的永磁同步电机定子电压方程为可调模型,以永磁同步电机本身作为参考模型,以超稳定性与正性动态理论为基础设计了自适应率.同时利用稳态定子电压方程对dq轴电压进行前馈解耦,改善了由于dq轴电流两个分量间存在的交叉反馈关系导致的系统收敛性较差的问题.最后对所提出的新型MARS无速度传感器控制进行了仿真分析,并利用基于模型设计(MBD)的方法直接在Simulink中生成DSP的核心算法代码进行实验验证.结果 表明,该方法能够较好地估计转子位置,可以代替位置传感器.     

基于数字积分算法的电子式电流互感器传变特性

电子式电流互感器是电力系统中用于电能计量、测量和继电保护的重要设备之一,文章以Rogowski线圈电子式电流互感器为例,对常用的矩形、梯形、Simpson和双线性变换积分算法进行比较分析,全面评估不同积分算法可能对其传变特性的影响。首先,基于电子式电流互感器等效电路和积分算法分别获取其传递函数;其次,通过各个环节幅频和相频特性分析,获取并比较了含不同积分算法的电子式互感器整体的频带特性;最后,以某实际110 k V变电站用电子式电流互感器参数为例,针对稳态和动态信号不同输入情况下,对含不同积分算法的电子式互感器传变特性进行仿真。结果表明:不同积分算法的互感器均有良好的频带特性和稳态传变特性,但在动态特性跟踪以及抗干扰能力方面则具有较为明显差别。