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关键词： 浮地忆阻器模型   忆容器模型   忆感器模型   模拟电路   软开关   电路特性  

摘要： 最近几年提出的记忆元件是对经典电路理论的再一次扩充,它包括忆阻器、忆容器和忆感器这三种具有记忆特性的新型元器件。这三种器件都体现出独特的非线性器件特性,其对应的v-i曲线、q-v曲线和i-φ曲线的状态特性取决于该器件的历史状态。因此,记忆元件凭借其独特的性质,在非线性科学、计算机存储、人工神经网络等领域引起新的研究热潮。为了便于记忆元件在电力电子领域内的应用研究,需要建立其模拟模型以到达仿真和实验要求,并以此为基础为记忆元件在电力电子电路中进一步的探讨、应用奠定基础。本文主要针对记忆元件及其在电力电子软开关中的应用进行了研究,工作的主要内容包括以下几个方面：(1)构造荷控型浮地忆阻器和磁控型浮地忆阻器的仿真电路结构,研究其电路特性,并在Multisim上进行电路模拟仿真和实物电路实验。在浮地忆阻器的基础上设计了忆阻器—忆容器、忆阻器—忆感器模型转换的模拟电路,并对这两个转换模型进行了电路仿真。(2)设计了基于忆阻器的新型缓冲电路。通过理论推导出忆阻器在缓冲电路的作用机理,并通过模拟仿真与传统RC缓冲电路行了对比,结果表明新型缓冲电路具有更小的关断电压和开通电流的优良特性。(3)以Buck电路L型半波电路为研究对象,构造了基于忆容器的零电流开关准谐振电路(ZCS QRC)的设计,并与传统Buck变换器进行了对比,仿真结果表明其除了可以实现零电流关断的基本功能外,可以有效的降低谐振电容的端电压,这在一定程度上减小了开关管电流应力和开关噪声。

关键词： 配电网   电力电子变压器   电能质量   虚拟同步电机   小信号模型  

摘要： 随着分布式发电技术和微电网技术的快速发展,大量的分布式发电装置以及储能设备将接入电网,同时以电动汽车为代表的新型负载的加入,配电网的能量控制与管理将会变得十分复杂,传统的配电设备已无法满足未来配电网的需求,更无法适应未来电力市场化的需要。由此结合电力电子技术与信息技术的电力电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)得到了广泛的研究,其可为各类分布式发电装置以及负载提供灵活多样的电气接口,同时各接口变流器具有响应能量主动调节的能力。然而,基于功率变换电路构成的PET,虽然各接口变流器功率响应速度快,但不具备同步电机的机械特性以及同步运行机制,因而随着PET在配电网中渗透率的逐渐提高,其功率变流器对配电网电能质量的影响将不容忽视。其中,高压交流接口由于缺乏足够的惯性与阻尼特性,在并网模式下易导致配电网暂态不稳定,甚至会引起并网电流对配电网的冲击,同时缺乏同步运行机制,无法响应配电网电压／频率调节。而PET低压交流接口由于缺乏大电网的支撑,在响应功率调节过程中,易影响低压侧系统的电能质量。为此,本文基于虚拟同步电机原理,针对PET交流接口控制展开研究。首先,根据PET高、低压交流接口应用场景以及功能上的不同,提出了相应的控制策略。其中,高压交流接口根据同步电机运行机理,建立了有功-频率、无功-电压以及并网电流控制策略,提升了高压交流接口柔性,抑制了并网电流谐波畸变率,减少了对配电网的冲击；同时PET具有自动响应配电网电压／频率调节的能力,有效地增强了配电网稳定性。低压交流接口通过外环有功-频率和无功-电压控制器融合虚拟同步电机技术,提升了低压交流接口的功频响应以及无功调节特性,有效地增强了低压侧系统频率和电压的稳定性。而内环电压电流通过PR控制器,使得输出电压能够较好地跟踪电压参考值,并采用电流控制环作为补偿环节,提高了功率响应速度,维持了低压系统的动态稳定性。然后,通过建立虚拟同步电机控制器小信号模型,分析了相关参数对PET功率调节的影响,并研究了PET在虚拟同步电机控制下的并网以及并联运行特性,最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了系统仿真模型,并搭建了实验小样机,仿真和实验结果表明了所提控制策略的正确性和有效性。

关键词： 电力电子技术   课程体系结构   教学方法  

摘要： 电力电子技术是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课,为适应电力电子技术的快速发展,深化教育教学改革,本文从课程体系结构、教学内容、教学方法和手段等方面对"电力电子技术"课程的教学改革进行了探讨,教学实践表明,这些改革措施增强了学生的学习积极性,提高了教学效果。

关键词： 电力电子电路   故障诊断   故障预测   Fisher判别分析   主成分分析   高阶累积量   故障指示参数   粒子滤波  

摘要： 随着电力电子技术的迅猛发展,电力电子设备越来越复杂,规模也越来越大,其发生故障的概率也越来越高。电力电子电路作为该设备结构中的重要部分,它的故障可能会导致整个系统的故障甚至是瘫痪,造成严重的损失。因此保证系统运行的可靠性与稳定性,及时地发现故障与预防故障的发生就显得尤为重要,也使得对电力电子电路进行故障诊断与预测方法的研究得到了越来越多的重视。本文针对故障诊断步骤中的故障特征提取与故障辨识,以及电路的故障预测方法进行了研究,包括以下内容：采用主成分分析方法对电力电子电路的故障特征进行提取,得到含有原始故障数据大部分信息的主成分,并将它们组合成为新的特征向量,既降低了数据维数也使特征得到了突显。然后研究了基于Fisher判别分析法的(Fisher Discriminant Analysis,FDA)故障辨识方法,利用它对故障特征进行识别,得到最后的故障诊断结果,还和RBF神经网络进行辨识的实验结果相比较。仿真实例验证了所提方法的有效性,诊断的准确率高。考虑到电力电子电路的非线性性质,以及容差、环境等因素的影响,特征数据间关系复杂。为了提高故障特征的辨识度,采用高阶累积量方法(High Order Cumulant, HOC)提取电路的故障特征,得到各样本对应的的峭度和偏度,并将它们组合成新的故障特征向量。再将处理得到的新的特征向量输入FDA故障辨识方法中进行识别,并与第二章诊断方法的准确率进行比较,仿真实例验证了所提方法的有效性并且具有较高的诊断准确率。为了预防电路故障的发生和及时地采取“预知”维修,对电力电子电路故障预测的方法进行了研究。首先使用主成分分析与HOC对电路各种状态下输出电压信号的特征数据进行提取,再通过FDA进行处理,将处理得到的数据构造为一个可以反映电路健康状态的故障指示参数。然后根据故障指示参数所显示出的退化趋势得到一个经验模型,接着研究使用粒子滤波方法进行故障预测和剩余有用寿命的估计。该方法实施简单,实例证明了所提方法的有效性。

关键词： 电力电子技术   发展   应用   分析  

摘要： 电力电子技术是一门新兴的、应用于电力领域的电子技术,具体来说就是使用电力电子器件,控制和变换电能的技术,近年来,电力电子技术被广泛应用于实际生活中,极大的提高了人们的生活质量.

关键词： 中国电机工程学会   委员会   学术年会   直流输电   电力电子  

摘要： 各有关单位、专家:为了全面反映近年来我国在直流输电与电力电子领域科研、设计、生产运行、设备制造、教学等方面的科研成果,特别是特高压直流输电技术、柔性直流输配电技术以及智能电网技术等方面的科研成果,中国电机工程学会直流输电与电力电子专业委员会定于2016年12月21-24日在哈尔滨市召开直流输电与电力电子专委会2016年学术年会(第五届)。

关键词： 电力电子负载   LCL滤波器   三相半桥   电流跟踪控制   PI控制   重复控制  

摘要： 随着社会工业自动化与电力电子技术的不断发展,不同类型的电源被用于人们生产生活的各个方面,所以电源的质量与人们生活质量息息相关,因此需要对电源的各种性能进行校验。对于传统的电源校验设备大部分是线性电器元件和电力电子器件构成的,工作时需要消耗大量的有功功率,造成能源和空间的浪费。本文采用电力电子负载对电源性能进行校核,可以做到绿色环保,同时节省大量能源。此外,其模拟的负载类型可以是线性也可以是非线性的,对于幅值和功率可以做到无级调节,而且操作简单。本文以背靠背的三相半桥的拓扑结构为基础,建立了电力电子负载主电路的模型。分析了电力电子负载的不同工作模式,负载工作模式指令电流的计算方法。为了改善系统输出电流波形,采用LCL滤波器,根据系统的功率及滤波效果,确定LCL元件的参数,根据直流侧电压波动程度确定直流侧电容参数。本文采用开关频率固定的三角载波比较法,并根据电力电子负载对模拟负载侧与馈能侧带宽与精度的要求不同,分别选用两种电流控制器：P控制、PI+重复控制。并对馈能侧的死区进行补偿,同时两侧均采用SVPWM的简化算法,提高了直流侧电压利用率。利用PSIM仿真软件,对电力电子负载进行了建模仿真,验证本文设计的控制器P控制器、PI+重复控制器的可行性,馈能侧与模拟负载侧电流波形达到系统的要求。在系统电压波动±10%的情况先,观察系统在恒流、恒功率、恒阻抗时电流波形随电压波动情况。在以上研究工作的基础上,本文设计研制了一台电力电子负载装置,介绍了系统的硬件参数,控制器的的构成和程序流程图。对电力电子负载的馈能侧和模拟负载侧的输出波形进行分析,实验结果证明本文提出的电流控制策略的有效性和适用性,确保了电力电子负载的稳态性能。

关键词： 大功率   电力电子技术   可靠供电系统   研究  

摘要： 随着电力行业不断发展,对于大功率电力电子技术可靠供电系统进行研究,是电力行业发展中的重要内容。电网的运行规模越来越大,电力用户的需求逐年增加,提升电力系统的可靠性是电力企业所面临的重要任务。在科技发展背景下,大量的电力电子装置被应用到电力系统中,为电力系统可靠性提升带来诸多帮助。基于此,本文就大功率的电力电子技术进行分析,研究该技术下的可靠供电系统。

关键词： 电力机车   电力电子牵引变压器   PWM整流器   高频变压器   LLC谐振变换器  

摘要： 我国电力机车正朝着高速化、轻量化、舒适化的方向发展,这对电力机车技术提出了新的要求和挑战。电力机车牵引变压器是电力机车传动系统中最为重要且最为庞大的组成部分,因此,在提高其性能的同时减小其体积和重量具有十分重要的意义。电力机车电力电子牵引变压器将变压器与电力电子器件融为一体,取代了传统的工频牵引变压器,同时具有能量流动控制、谐波治理、电气隔离等优越特性,并且大大减小了机车牵引变流器与变压器所占的空间与重量,这为增大列车可用空间、提高舒适度、减轻车重、向高速化发展提供了条件。电力电子牵引变压器主电路拓扑结构可分为三个部分,分别为输入级、隔离级、输出级,每级均有不同拓扑结构可以选择。输入级主要承担电能的控制,变换；隔离级承担原副边的电气隔离与电压等级转换；输出级为电力机车牵引电动机提供所需的输出功率与频率。本文对每级可能的不同拓扑结构进行分析比较,以我国电力机车牵引传动系统参数为设计条件,确定了输入级H桥级联,隔离级LLC谐振电路和独立铁心高频变压器,输出级三电平牵引逆变器的电力电子牵引变压器拓扑结构。针对提出的主电路拓扑结构,本文详细研究了其输入级的控制方法与隔离级的设计方法。输入级采用电压外环、电流内环作为四象限整流器上层控制,在其基础上加入级联单元电压矢量叠加的均压控制,保证其各级单元之间的电压均衡,并对其原理及稳定性进行分析。在隔离级的设计上本文首先对其原理进行研究,利用有限元方法对高频变压器漏感与励磁电感进行计算,之后将变压器漏感与LLC谐振变换器进行集成设计,利用LLC谐振电路实现隔离级高频软开关功能,降低开关损耗。本文搭建了在我国电力机车牵引供电系统参数下的电力机车电力电子牵引变压器模型,在不同运行模式下进行仿真研究,验证了电力电子牵引变压器应对各种状况时仍能保证优越可靠的动态性能,为后续电力电子牵引变压器试验样机的搭建奠定了基础。

关键词： 电力电子变压器   电压均衡   功率均衡   能量双向传输  

摘要： 伴随着能源危机与环境污染的日益严重,分布式发电系统迅速发展,因电压等级与电能形式的不同,使其并网成为关键的难题,这就依赖智能电网的建设。电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)作为智能电网的核心设备,可以为分布式电源提供交、直流并网接口。PET是一种新型变压器,不仅具有传统变压器的电压等级变换、能量传输的作用,通过先进的电力电子变换技术,还可以对网侧电流、用户侧电压以及能量的传输方向进行灵活控制,实现单位功率因数运行、网侧与用户侧的隔离以及能量的反向传输等功能。本文给出了PET发展历程,给出典型拓扑及其各自的优缺点,确定以三级式模块级联型PET作为本文的研究对象。本文通过分析网侧变换器与中间级的平均模型,建立了两者的小信号模型,推导出传递函数。基于网侧变换器与中间级各自的控制目标,网侧变换器应实现各模块的输出直流电压均衡,因此在基于单相D-Q变换的共同占空比控制的基础上引入电压均衡控制；中间级应实现各模块的功率均衡,因此在共同占空比的基础上引入功率均衡控制；并且对网侧变换器与中间级的闭环系统设计进行了详细介绍。本文对中间级的无电流传感器的功率均衡原理进行了详细介绍。此外,为了实现能量的双向传输,本文给出了能量反向传输时的控制策略,与能量正向传输不同,网侧变换器采用功率控制,中间级采用电压控制,并对功率控制原理以及中间级移相的实现做了详细介绍。本文对提出的控制策略进行了PSIM仿真验证,并且搭建了基于DSP与FPGA的三模块级联型PET实验平台,PSIM仿真与实验验证了本文提出的控制策略的可行性。