关键词： 开关电感   开关电容   非隔离型   直流升压   高增益  

摘要： 针对传统直流升压变换器电压增益不高、能量转换效率较低的问题,结合开关电感、开关电容模块的优点,规避两模块独立使用的缺点,提出一种新型高增益非隔离型直流升压变换器。全文就该变换器的主要性能与一些常用高增益变换器进行了对比研究,证实了该变换器具有电压增益高、开关管/二极管电压应力低等优点。最终通过PSIM仿真及实物验证,证实了该新型变换器的有效性,可用于驱动需要高电压的传感器。

关键词： 柔性多状态开关(FMSS)   模块化多电平换流器(MMC)   直流电压动态修正   自适应下垂控制   改进型下垂控制   协同优化控制  

摘要： 为了满足配电网的多种互联需求,柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)已衍生出多种互联应用的技术形态,多端FMSS与双端FMSS相比更具经济性和可靠性,已成为研究热点。传统下垂控制通过改变直流侧电压实现不平衡功率的消纳,但直流侧电压的偏离会影响系统安全可靠运行。针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端FMSS系统,提出了一种改进型下垂控制策略,根据换流器消纳的有功功率实时动态改变直流电压的参考值和下垂增益,实现了直流电压的无偏差运行,既能避免换流站过载,又能解决不平衡功率消纳引起的电压偏离问题,提高了系统的稳定性。另外,由于MMC自身结构特性和PI参数整定困难,将传统的电流内环改为模型预测控制,并采用典型的二阶Runge-Kutta法对状态方程进行离散化,提高了控制精度。最后基于MATLAB/Simulink仿真软件搭建了四端FMSS系统模型,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

关键词： 负荷开关   卡涩故障   动态时间规整(DTW)   存储空间优化   工程化实现  

摘要： 负荷开关在动作过程中可能会发生卡涩现象,其储能电动机电流形态能有效反映开关的机械状态。因此,本文提出一种基于改进动态时间规整(IDTW)的负荷开关卡涩故障检测方法。首先,利用滑动均值滤波实时处理电动机电流信号,滤除干扰信号。其次,制定动作电流的录波启动和停止判据,以确保记录完整的电动机动作电流。随后,通过距离公式调整、算法加速和存储空间优化对动态时间规整(DTW)进行改进。以开关正常状态的电流信号为标准波形,利用IDTW计算对比波形与标准波形的标准化距离,并制定边界阈值实现对开关状态的辨识。最后,设计一套在线诊断终端,实现所提算法的工程化。实验结果表明,所提方法具有较强的适应性,对两种型号的负荷开关均能实现正确录波,辨识准确率分别达到99%和99.37%,所设计的在线诊断终端能够在较短时间内完成对负荷开关卡涩状态的辨识。

关键词： 电网换相换流器高压直流输电   开关函数   低频阻抗建模   小信号模型  

摘要： 电网换相换流器高压直流输电凭借输送容量大、距离远等优势在国内得到广泛应用。换流站作为交直流系统连接枢纽,其精确建模具有十分重要的意义。该文提出一种将换流变压器等值漏感折算至直流侧后的开关函数修正模型,该模型从根本上计及换流站的换相过程,能够准确计算出稳态直流电压;同时基于该修正模型,建立了LCC-HVDC整流站的小信号直流侧低频阻抗模型。最后,在PSCAD/EMTDC中利用Cigre Benchmark模型,对提出的开关函数修正模型及建立的LCC整流站阻抗模型进行仿真验证,证明模型的正确性。

关键词： 直流配电   频繁投切   耦合负压   直流负荷开关   双动结构   反串联拓扑  

摘要： 为满足柔性直流配电系统负荷电流频繁投切对开关操作寿命的高要求,解决直接采用直流断路器方案成本高、体积大的难题,文中研究了一种基于耦合负压原理的直流负荷开关方案。首先对其拓扑和工作原理进行了介绍,然后设计了基于双动结构和电磁斥力机构的主支路快速机械开关、基于耦合负压装置的换流单元和采用反串联拓扑的电力电子开关阀单元,最后,根据苏州某换流站工程需求,研制出10 kV耦合负压型直流负荷开关样机并进行试验验证。结果表明:所研制的10 kV直流负荷开关可在3 ms内开断额定电流和最大开断电流,且能连续动作,体积为目前国内同等参数最小,并具有低损耗、高机械寿命和高可靠性的优点,完全满足工程要求,同时为后续直流负荷开关产品的开发提供了参考。

关键词： 特高压直流   分接开关控制   优化   可靠性  

摘要： 换流变分接开关是特高压直流工程的关键设备。近年来出现多起因分接开关故障引起的直流强迫停运甚至设备损坏事件。在特高压直流输电工程运行过程中,减少分接开关动作次数可以减少对分接开关的应力冲击,降低设备故障概率,提高系统可靠性水平。针对目前特高压直流工程中已有的分接开关控制策略,均提出了相应的优化控制策略。对于送端换流站,提出适当增大触发角控制死区及解锁前预调分接开关的策略。对于采用预测型关断角控制的受端换流站,提出直流电压动态调控策略及其改进策略。对于采用定直流电压控制的受端换流站,提出适当增大关断角控制死区及解锁前预调分接开关的策略。所提出的分接开关优化控制策略原理清晰,对已有控制策略的改动小,便于实施,已应用于在运、在建的特高压直流工程中。理论分析、仿真计算和换流站现场运行数据均表明分接开关动作次数大大减少,具有良好的应用前景。

关键词： 新能源发电   低电流纹波   高增益   零电压软开关  

摘要： 提出了一种应用于新能源发电系统的低电流纹波高增益软开关直流变换器。在传统交错Boost变换器基础上,该变换器通过引入耦合电感和二极管、电容升压单元提高电压增益,耦合电感在整个开关周期过程中都传递能量,提高了磁芯利用率。输入侧工作在交错模式,两相电感电流纹波可以相互抵消,从而获得较低的输入电流纹波。由于耦合电感自身漏感的存在,减轻了整流二极管反向恢复问题,同时采用有源钳位电路回收利用漏感能量,实现了所有开关管零电压软开关,抑制了开关管关断电压尖峰,提高了变换器转换效率。详细分析了变换器的工作原理、电路特性以及软开关实现方法。最后,搭建了一台200 W的试验样机验证了理论分析的正确性。

关键词： 柔性多状态开关   线性自抗扰控制   Matlab/Simulink   干扰抑制   直流电压稳定  

摘要： 为提高柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的抗干扰能力,以保证在系统干扰的情况下维持直流电压稳定,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的FMSS直流电压控制策略,其控制策略可以将作用于研究对象的不确定因素整合成系统总扰动,并对扰动进行实时跟踪估计和补偿,以此抑制系统干扰。通过Matlab/Simulink对FMSS建模,并设计线性自抗扰控制器模块来替换电压外环和电流内环中的PI控制器模块。在系统干扰的情况下,对FMSS的抗干扰能力进行实验验证。仿真结果表明,与传统PI双环控制策略相比,基于LADRC的控制策略能更好地应对系统干扰,能有效提高系统干扰抑制的能力,维持FMSS直流电压稳定。

关键词： 变换器   三绕组耦合电感   软开关   高电压增益  

摘要： 为在光伏组件及燃料电池中实现功率调制,提出一种高增益软开关三绕组耦合电感直流变换器。三绕组耦合电感及倍压电路构成的升压结构,能够在较小的总匝比与合适的占空比时得到高电压增益。变换器固有的箝位回路降低了开关管的电压应力,并吸收再利用了漏感能量。由于开关管和所有二极管均工作在电流软开关条件,变换器的效率较高。分析和推导所提变换器工作原理及稳态性能,对比不同变换器,计算变换器效率及关键器件参数设计。实验室搭建一台输出电压380 V、功率200 W的样机,验证了所提变换器的可行性。

关键词： 脉冲电源   相控阵雷达   氮化镓   动态响应  

摘要： 有源相控阵雷达发射机收发组件工作在高频脉冲负载模式,这对其供电电源的负载动态性能提出了很高要求。该文针对高速负载切换的二次DC-DC电源,提出开关线性复合并联结构的脉冲负载变换器及其相应的控制策略。基于器件级环路建模的方法有效提升了线性稳压电路的环路带宽,使其进行快速功率跟踪,并设计基于GaN的低阻抗交错并联Buck变换器,使其以较快的速度高效地提供主要脉冲功率。针对重复频率50 kHz、峰值功率120 W的高频模拟雷达脉冲负载,该文搭建脉冲电流上升下降时间50 ns以内的脉冲电源原理样机,输出电压跌落小于5%。实验结果表明所提方法能够有效改善脉冲电源的动态性能。