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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
文武松 张颖超 王璐 赵争鸣 聂金铜
快速准确获取电网电压幅值、频率和相位信息,是确保各种并网功率变换器的稳态、动态性能的关键。通过对电网电压同步算法进行分类,综述已有典型锁相环算法,指出其应用过程中存在的频率波动、谐波和三相不平衡、直流偏置以及相角突跳变等突出问题,并给出了相应的抑制方法。结果表明:基于同步参考坐标系和谐振控制器的锁相环是目前2种主流的电压同步方法;采用多通道解耦能有效抑制谐波和频率波动,单相系统可等效成三相系统处理;同时,电网电压同步技术正在向着准确性高、响应速度快、鲁棒性强的方向发展。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
王俊 毕长生 谢易澎 董文静
将可以实现软开关功能的零电压(ZVS)移相全桥直流变换器应用于电力电子变压器中,分析其各个环节的作用并设定相应的控制策略,仿真结果表明:该变换器在电力电子变压器中仍然可以实现软开关功能,适合工作于高频状态下,有利于降低装置的体积和提高装置的工作效率。通过采用合适的控制策略,电力电子变压器的输入电流和输出电压波形情况良好,证明电力电子变压器在实现电压等级变换和能量传递的基本功能的同时,还具备应对电压波动和网侧谐波含量大等电能质量问题的功能。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
冯兴田 李紫岩 周广睿
该文设计了一种全桥-半桥模态切换的宽增益谐振变换器，首先通过优化谐振腔结构，在电流传输中引入三次谐波，减小能量循环及开关管损耗，然后根据输入电压控制变换器在两种不同模态切换，拓宽增益范围，使得变换器具有更灵活的调压特性。利用基波近似法推导电压增益，绘制增益曲线仿真图，分析谐振参数对电压增益的影响并设计合适的参数，运用变频控制优化输出波形，实现变换器在不同模态下的电压平稳输出。通过搭建实验样机展开实验分析，结果显示不同模态下变换器均能实现软开关，增益拓宽且输出效率明显提升。
关键词：
模态切换 三次谐波 宽增益 基波近似法
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李遥 许烈 李永东
模块化多电平矩阵变换器(MMMC)能实现三相交流系统到三相交流系统的能量变换,具有可四象限运行、系统模块化以及良好的低频特性等优点,可直接应用于高压大容量变频调速系统。传统MMMC由于不含支路空心电感,与带支路电感MMMC相比能减小系统的体积与重量,该文针对单级传统MMMC支路电容电压,基于开关次数最优的导通支路选择策略,数值仿真分析了MMMC拓扑H桥支路电容电压的波动,在此基础上提出MMMC拓扑H桥支路间电容电压平衡策略。该策略减小了H桥支路电容电压的波动,通过实验样机验证了该策略的可行性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李文娟 马鸣一 邸金霖 岳春风
为了使控制理论课程的教学效果更加理想,提出将控制理论的教学与负载模拟变换器仿真实验相结合的教学方法。探讨解决传统PI控制稳定性差、无法实现对指令电流的无静差跟踪等问题,提出了改进重复控制的方案。给出了改进重复控制器的设计步骤以及具体参数。在Simulink仿真平台上建立了负载模拟变换器的系统仿真模型,对阻感性负载、阻容性负载以及突变负载进行了模拟与分析。结果表明:采用改进重复控制的负载模拟变换器,可以实现对指令电流的无静差跟踪,并且谐波畸变率低,可以更好地模拟负载。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
崔彬 李欣阳 薛芃 蒋晓华
随着新一代宽禁带半导体器件在双主动全桥(DAB)变换器中的应用,变换器交流侧出现较高的电压上升率(dv/dt)。高dv/dt含有丰富的高频谐波成分,引起变压器分布电容与系统感性元件之间产生严重的高频振荡问题。该文基于高频变压器π型三电容分布参数模型,推导了变压器端口电压高频振荡的时域解析方程,定量分析了dv/dt和变压器分布电容对高频振荡幅值的影响,并通过调节系统dv/dt实现了对高频振荡幅值的抑制。搭建了DAB变换器实验样机系统和对应的LTspice电路仿真模型,验证了高频振荡问题理论分析的合理性和正确性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张丽霞 王洋 杜银景 康伟 康忠健
双向全桥直流变换器的电感电流应力和回流功率大小决定着变换器工作效率的高低。通过构造拉格朗日函数的方法对单移相(SPS)和双重移相(DPS)直流变换器的电感电流应力和回流功率进行分段优化控制,从而最大程度地降低变换器的电感电流应力和回流功率,提高变换器的工作效率。比较分析了各类型优化策略的回流功率和电感电流应力,最后通过MATLAB/Simulink平台仿真验证各种优化策略的可行性与有效性,在提高学生仿真能力的同时,使学生对双向全桥优化控制有一个更直观、全面的认识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马骏杰 孔维文 郝慎才 王钦钰 赵岩
将Matlab/Simulink仿真软件引入电力电子课程实验教学环节,开发了斩控式交流变换器的Simulink仿真实验。以Cuk型AC-AC变换器仿真实验为例,使用Simulink搭建仿真电路模型,分析了占空比改变前后的AC-AC变换器输入输出电压波形以及关键元件处于异常时的输入输出电压仿真波形。实验结果与理论分析一致,说明将Simulink仿真应用在实践教学中可以准确、方便地获取实验结果。
关键词：
电压变换 AC-AC变换器 仿真实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
叶宗彬 王婷婷 武涵 邓先明 于东升
为了提高多电平变换器的输出性能，该文提出一种开中性点的新型级联型变换器。该变换器由级联H桥和半桥电路串联而成，通过增加一个简单的半桥电路可以实现输出电平几乎翻倍的效果。同时，半桥电路无需电压源，仅用电容供电，且无需任何闭环控制即可达到充放电平衡，从而实现电容电压的自平衡。首先，介绍了新型变换器的拓扑结构及工作原理；其次，为了实现变换器的正常运行，引入简化算法作为其调制策略；最后在并网条件下进行仿真和实验分析，结果显示该变换器能够在低开关频率下获得高质量输出波形，验证了该变换器的有效性及优越性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张铁山 蒋晓华
主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张勤进 刘彦呈 牛京威 庄绪洲 刘凤春 李霄燕
针对船舶电工学系列课程中电力电子功率变换技术基础知识的自主学习和创新实践,开发出一套开放式功率开关变换技术实验平台。该实验平台由主电路模块、采样及驱动模块、控制系统模块、仿真系统模块等构成,可用于变换器的升降压斩波实验、功率器件特性实验、负载特性实验和创新型实验等实验项目,具有自主学习现代电力电子功率开关变换技术、微处理器技术及自动控制原理的实践教学功能,有利于培养学生独立学习、创新思维的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张艺明 周明珠 刘超 庄一展
高升压、高效率、高功率密度的DC-DC变换器是可再生能源系统的重要组成部分。耦合电感因其良好的调压特性和高功率密度等特点广泛应用于高升压直流变换器拓扑的构造。基于耦合电感的高升压boost变换器种类非常多，为了帮助学生更好地理解这些变换器，并掌握它们的拓扑规律，该文采用“倍压单元-变换器拓扑-演化规律”思路，总结了一系列非隔离型高升压直流变换器的演变规律。以Y源结构的耦合电感高升压boost变换器为例，进行了模态分析和电压增益推导。为了验证该高升压直流变换器的稳态性质和动态性质，搭建了实验平台，并验证了该变换器的可行性和稳定性，旨在帮助学生加强对电力电子中高升压直流变换器的直观认识和理解，并提升归纳总结能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
江加辉 张韬 张传誉 王振坤 王春芳
光伏电池作为一种清洁高效的新能源受到广泛关注，但其子模块在串联使用过程中因不均匀老化、局部遮光等原因易发生功率失配，从而产生“热斑效应”，降低光伏电池的利用率和使用寿命。为了使学生深入了解光伏电池模型及其串联不匹配带来的特性表征以及如何解决这一问题，该文研制了一个基于多端口直流变换器的光伏电池DMPPT(distributed maximum power point tracking，最大功率点跟踪)实验平台。首先，对光伏电池进行建模并分析了光伏电池的串联失配特性；然后，分析研究了多端口直流变换器在光伏模块串联应用中的电压均衡策略；最后，研制了36 V/200 W基于多端口Buck-Boost直流变换器的DMPPT实验平台，得到了系统稳态波形，并与采用二极管旁路的方式进行了对比。学生可通过该实验平台和该实验案例更加深入地了解光伏电池模型及其失配特性，以及如何采用多端口变换器实现光伏电池的DMPPT，掌握光伏电池的建模方法，培养发现问题、解决问题、仿真验证的实践能力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
魏树生 赵争鸣 文武松 李凯 袁立强 蔡伟谦
在大容量多端口电力电子变换器中,基于模块化多有源桥(MMAB)的共交流母线拓扑具有端口隔离、模块化和损耗低的优点,近年来开始得到越来越多的关注.相对于直流母线,高频交流母线存在着固有的高频振荡.母线电压的振荡会增加变换器损耗,危害系统的安全运行,同时单个模块振荡会对其他互连的模块造成影响.该文以两模块单元组成的两种基本变换器为对象,研究了基于模块化多有源桥的共高频交流母线变换器中的振荡问题.利用频域分析,对系统振荡和高频变压器、电感和器件杂散电容等参数的关系进行了推导,给出了不控和受控2种模式下交流母线高频振荡的关键因素.最后,通过变换器在不同工作模式下以及2个模式间切换的实验,对上述结论进行了实验验证,为后续降低和消除高频母线振荡奠定了基础.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
魏树生 赵争鸣 文武松 李凯 袁立强 蔡伟谦
在大容量多端口电力电子变换器中,基于模块化多有源桥(MMAB)的共交流母线拓扑具有端口隔离、模块化和损耗低的优点,近年来开始得到越来越多的关注.相对于直流母线,高频交流母线存在着固有的高频振荡.母线电压的振荡会增加变换器损耗,危害系统的安全运行,同时单个模块振荡会对其他互连的模块造成影响.该文以两模块单元组成的两种基本变换器为对象,研究了基于模块化多有源桥的共高频交流母线变换器中的振荡问题.利用频域分析,对系统振荡和高频变压器、电感和器件杂散电容等参数的关系进行了推导,给出了不控和受控2种模式下交流母线高频振荡的关键因素.最后,通过变换器在不同工作模式下以及2个模式间切换的实验,对上述结论进行了实验验证,为后续降低和消除高频母线振荡奠定了基础.
关键词：
共交流母线 多有源桥 高频振荡 杂散参数
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