电工技术学报杂志社
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电工技术学报杂志

《电工技术学报》杂志在全国影响力巨大,创刊于1986年,公开发行的半月刊杂志。创刊以来,办刊质量和水平不断提高,主要栏目设置有:电机电器、电力系统、电工理论、自动控制等。
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电工技术学会
  • 国际刊号:1000-6753
  • 国内刊号:11-2188/TM
  • 出版地方:北京
  • 邮发代号:6-117
  • 创刊时间:1986
  • 发行周期:半月刊
  • 期刊开本:A4
  • 复合影响因子:3.2
  • 综合影响因子:2.919
相关期刊
服务介绍

电工技术学报 2014年第06期杂志 文档列表

基于IGBT离线测试平台的功率逆变器损耗准在线建模方法

摘要:逆变器损耗研究一直是电力电子领域的一个重要研究方向。现有方法大多依赖于器件厂商提供的数据手册,但是这些数据的提取环境为标准测试环境,与实际工况并不一致。本文提出一种基于IGBT离线测试平台的准在线建模方法,用该方法分析与等效逆变器的各种换流模式、调制方法和负载类型,借助离线测试平台模拟逆变器实际工况下的换流模式、驱动情况、缓冲电路以及杂散参数等工况,并调用测试平台建立的开关动态特性多维数据库得到逆变器实际工况下各开关工作点的开关能量损耗,最终计算出功率逆变器的损耗。与实测损耗的对比证明了该准在线建模方法的正确性。该建模方法对散热器的选取、高效率逆变器结构的优化设计具有重要的参考价值。
1-6

带抽头电感的准Z源逆变器建模与特性分析

摘要:近年来,Z源逆变器、准Z源逆变器的提出解决了传统电压源逆变器在应用中的诸多局限,受到了很大的关注,但拓扑本身的一些不足也限制了其进一步的发展。本文对一种带抽头电感的准Z源逆变器进行研究,通过分析其各种工作模态,发现该拓扑具有更高的升压能力,更小的电容电压应力;本文使用状态空间平均法,提出了该类阻抗源逆变器拓扑的一般化直流侧小信号模型,并根据控制量与输出量之间的传递函数,分析了升压网络参数及直通占空比变化对系统的影响;同时设计了闭环调节器,相较于Z源逆变器、准Z源逆变器,其动态性能得到了提高。最后通过仿真和实验验证了上述特性。
7-16

高温下的IGBT可靠性与在线评估

摘要:绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在反复的热应力冲击下将引发失效,严重时将导致整个装置烧毁。目前对IGBT可靠性的分析主要有实验测试、寿命预测以及可靠性评估三种方法,对于实际装置中IGBT长期工作的可靠性难以实现有效的在线评估。分析了由IGBT可靠性降低引发的失效机理与三种主要的可靠性分析方法,指出了通过监控IGBT结壳间稳态热阻来实现可靠性在线评估存在的困难。通过开展高温下的功率循环测试,采用高速红外热像仪拍摄温度变化与键丝失效过程,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键丝脱落与熔化,在外部特性上表现为压降值增大,而热阻基本不变。从而提出了一种通过监控压降变化来实现IGBT可靠性在线评估的有效方法,该方法易于操作且准确度高,对于保证IGBT与整个装置的长期安全可靠运行可起到重要作用。
17-23

电压型逆变器非线性的分析及补偿

摘要:为提高异步电机无速度传感器控制系统中磁链估算的精度,本文分析了死区时间和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)非理想特性对电压型逆变器输出误差的影响,得出在母线电压不变的情况下,IGBT关断过程中,输出电压上升下降时间与电流值成反比的结论。结合实验数据,讨论了占空比、开关频率、相电流与误差电压的关系。在此基础上,本文提出了一种新颖的逆变器非线性补偿方法,电流较小时,该方法补偿的误差电压随电流值变化明显。实验证明该补偿方法能够很好地抑制因逆变器误差电压产生的扰动,准确估算电机转子磁链的幅值和相位。
24-30

开关耦合电感准Z源逆变器

摘要:基于开关耦合电感准Z源逆变器拓扑的一种高升压能力逆变器,是在准Z源逆变器的基础上提出的。与开关耦合电感Z源逆变器相比,在相同的输入输出条件下,开关耦合电感准Z源逆变器具有的优点包括:输入电流连续,逆变桥和输入电压源共地,无源器件体积重量减小,以及电容电压应力降低等。本文分析了这种新拓扑的稳态工作原理,升压特性,控制策略和器件的电压应力等,最后用实验结果验证了SCI-qZSI的实际性能。
31-39

无源无损软开关双降压式全桥逆变器

摘要:针对目前多数软开关逆变器拓扑结构都需要附加辅助开关器件来实现软开关技术,导致检测控制复杂这一问题,提出了一种新颖的无源无损软开关双降压式全桥逆变器。该电路在双降压全桥逆变器的基础上加入无源无损吸收电路,既保留了双降压全桥逆变器高效可靠的优点,同时利用双降压式全桥逆变器单向DC-DC的结构特点,通过增加无源无损吸收电路来实现软开关技术,利用无源器件自身的谐振过程改善功率器件的开关状况,减小开关管的关断损耗,同时使开关管导通期间无源无损吸收电路存储的能量得到有效转移。分析对比了七种拓扑结构的可靠度,表明无源无损软开关双降压式全桥逆变器具有较高的可靠性。实验表明了所提出的无源无损吸收电路有效地减小了开关损耗,提高了系统效率。
40-48

光伏并网逆变器最大功率传输控制研究

摘要:建立了光伏并网逆变器的EL功率模型。基于EL功率模型和无源控制理论,通过光伏阵列MPPT的最大功率计算光伏并网逆变器期望最大输出功率,利用阻尼注入方法设计了光伏并网逆变器无源功率控制器。该无源功率控制器可使光伏并网逆变器输出功率有效跟踪光伏阵列最大功率点的功率,进而实现最大功率传输;同时可实现网侧单位功率因数、电流低谐波。仿真及实验结果表明基于EL功率模型的无源功率控制器可实现光伏并网逆变器最大功率传输。
49-56

基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制

摘要:基本重复控制算法能够对周期性信号进行无静差跟踪,但动态性能较差。本文研究了一种基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制方法。针对基本重复控制中存在的延时问题,采用预测状态观测器减小延时,在基于极点配置的状态反馈中加入积分环节抑制系统干扰。Matlab仿真与实验结果表明改进型重复控制算法可以使系统的动态响应速度得到改善。
57-63

一种具有频率变化适应性的并网逆变器改进型重复控制方法

摘要:随着分布式发电系统的不断应用,并网逆变器的输出功率品质受到了大量的关注。重复控制技术由于具有优秀的稳态跟踪性能和极低的总谐波失真(THD),在逆变器系统中得到了广泛的应用。然而在分布式发电系统中,电网频率存在一定的波动,此时系统采样频率与电网频率的比值不能保持为整数,导致重复控制的谐振频率偏离了电网实际的基波与谐波频率。传统重复控制在这种系统中的性能将会显著的降低。本文提出了一种改进型重复控制方法,其采用了一个基于线性插值法的数字滤波器,而此数字滤波器能够逼近于由频率比值小数部分构成的延时环节,从而使重复控制的谐振频率与电网实际的基波及谐波频率相吻合。本文提出的方法,通过根据电网实际频率快速调整此数字滤波器参数的方式,使系统达到了理想重复控制应有的稳态跟踪性能和THD,从而实现了系统对电网频率变化的适应。最后,仿真与实验结果验证了该方法的有效性。
64-70

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

摘要:相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。
71-79

基于状态观测器的LCL滤波器型并网逆变器状态反馈最优化设计

摘要:LCL滤波器对开关纹波有更好的抑制效果。但由于是三阶系统,传统的控制方法很难对其产生的谐振峰进行抑制。本文在建立改进型离散状态空间方程和改进型观测器的基础上,利用观测值反馈,通过极点配置实现了整个系统的最佳阻尼,在不增加传感器数量的同时明显改善了系统的动态响应。在理论上分析了闭环极点对状态观测器极点配置的影响、状态观测值反馈的稳定范围以及系统参数变化对稳定性的影响。最后在10kW并网逆变器样机上证实了所提出的方案对系统动态和稳态效果的改善,验证了所提出方案的可行性和可靠性。
80-90

具有简单辅助电路的并联谐振直流环节软开关逆变器

摘要:为克服传统硬开关逆变器存在的缺点,提出了一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器,其辅助谐振电路含有耦合谐振电感,结构相对简单,有利于降低硬件成本。通过辅助电路的谐振使直流母线电压下降到零时,逆变器的主开关可以完成零电压开关,同时辅助开关也可以在辅助谐振电路的工作过程中完成软开关,而且直流母线零电压持续时间可以自由选择,与负载电流和谐振参数无关。文中依据不同工作模式下的等效电路图,对其工作原理进行了分析,给出了软开关的实现条件和逆变器的控制方法。制作了一个140W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。
91-97

并联逆变器输出阻抗分析及电压控制策略

摘要:在分析低电压微电网中并联逆变器的基础上,通过引入虚拟复阻抗,提出了一种基于虚拟复阻抗的电压控制策略,使逆变器输出阻抗在工频条件下呈纯阻性,进而改善多逆变器并联均流控制效果。通过对比分析输出阻抗的幅频特性,深入探讨了不同控制参数对逆变器输出阻抗的影响,并选取了合适的控制参数,给出了相应的下垂控制方法。最后,搭建了仿真模型和实验平台。仿真和实验结果验证了所提的控制策略的正确性和有效性。
98-105

基于波形实时分析的动车组三电平逆变器故障诊断技术

摘要:多电平逆变器已经广泛应用于高压大功率场合,因此关于这类电路的故障诊断也变得越来越重要。本文研究了三电平逆变器单个器件开路故障的诊断问题。根据调制电压和对应相电流的方向,把电路分成四个工作区间。当器件在不同工作区间开路时,对桥臂电压波形进行详细的实时分析,并提出三条故障判断依据。设计具体的故障诊断电路,根据桥臂电压波形的电平及其持续时间的变化实现器件开路故障的自动诊断。实验结果表明,该方法能够快速区分提出的故障模式,并精确定位到故障器件。
106-113

混杂系统理论及其在三相逆变电路开路故障诊断中的应用

摘要:针对基于事件辨识的故障诊断方法难以用于离散事件较多的电力电子电路这一问题,文章建立了电力电子电路的混合逻辑动态模型,将电路运行抽象为离散事件的变迁,并根据电路的故障模式确定电路的故障事件集和故障模型。文章应用了故障事件识别向量的概念,基于电路的故障模型仅通过对电路故障事件的辨识实现故障诊断,具有实现简单、通用性好、诊断效果可靠的优点,以逆变电路故障诊断的仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。
114-119

级联型多电平逆变器线电压谐波优化的SVPWM策略

摘要:级联型多电平逆变器采用载波移相控制可以自然实现各H桥单元功率均衡,开关管开关次数保持一致,而采用同相层叠控制可得到谐波含量更小的线电压,但各H桥单元功率不均衡,开关次数也不一致。本文提出一种结合同相层叠控制和载波移相控制二者优点且实现简单的空间矢量调制策略。通过对电压矢量进行重新组合划分,可以将多电平空间矢量控制算法简化为多个两电平空间矢量的移相叠加。对载波进行重构,可以实现输出线电压谐波更小,同时各H桥单元功率自然实现均衡,开关管开关次数达到一致。搭建了一台三相4.5kW的级联型五电平逆变器,对所提出的SVPWM策略进行了实验验证,实验结果表明所提出的空间矢量调制策略的有效性。
120-128

基于零序电压注入的五电平有源中点钳位型逆变器多目标优化控制策略

摘要:针对五电平有源中点钳位型逆变器的母线中点电压平衡、开关频率优化以及共模电压抑制等多目标优化问题展开研究,本文提出了一种基于零序电压注入的方法控制母线中点电压平衡,通过计算所有关键零序电压对应的中点电流,并从中选择最优的关键零序电压来产生所需的目标中点电流,从而使母线中点电压波动最小。在此基础上进一步限制注入的零序电压的取值范围,可使得串联双管工作在基频,同时限制共模电压的幅值不超过母线电压的1/4。实验结果表明了该控制策略的有效性。
129-135

基于虚拟阻抗且提高系统带宽的抑制两级式逆变器中二次谐波电流的控制策略

摘要:两级式单相逆变器的瞬时输出功率中存在脉动功率,使得前级直流变换器中产生二次谐波电流。为了减小该二次谐波电流,本文提出了基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制方法,并针对虚拟阻抗为电阻的情形,给出了一种闭环参数的设计方法。为了提高带宽,提出一种带有带通滤波器电感电流反馈的二次谐波电流抑制方法,并在带通滤波器中加入阻尼电阻,使得该种控制方法不仅能显著减小前级直流变换器中的二次谐波电流,还能改善变换器的动态特性,并保证系统稳定工作。最后,研制了一台1kV·A原理样机并进行了实验验证,实验结果证明了所提出控制策略的有效性。
136-144