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 2015年第18期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电力电子

双基区结构快速软恢复二极管特性研究

摘要:为研究引入缓冲层的双基区结构对功率二极管反向恢复特性的改善作用,本文定量地讨论了缓冲层厚度和表面浓度对二极管的反向恢复时间、软度因子以及正向压降的影响。依据双基区结构设计须满足的条件,建立了双基区结构二极管模型,模型仿真结果表明缓冲层的厚度越小或者缓冲层表面浓度越高,二极管的软度因子越大,反向恢复时间越长,这是由缓冲层浓度梯度的影响引起的。结合具体工程项目的参数要求,即二极管反向恢复时间trr≤250ns,反向阻断电压VB≥1 000V,正向压降VF≤1V,给出了缓冲层厚度和表面浓度的最优值,即缓冲层厚度为70μm,表面浓度为1×10^17cm^-3。通过样品试制与特性检测实验,证明了双基区结构二极管的软恢复特性。
1-7

一次绕组串并联调整的电流源输入型组合推挽变流器

摘要:介绍了一种变压器一次绕组具有串并联结构调整功能的电流源输入型两相组合推挽变流器。该变流器适用于输入电压范围宽、输入电流纹波低的升压场合。该拓扑的变压器一次绕组可以根据占空比大小进行串联或并联结构的自动调整,从而扩展了电路的电压增益范围,适合较宽的电压工作范围;另外,两相交错并联的组合拓扑,减小了输入电流纹波和电感尺寸,并解决了两相均流的问题。最后给出了电路的工作原理分析和电路设计步骤,并搭建了20-75V输入、200V/2.5A输出的电路样机,验证了理论分析的正确性。
8-15

级联型变流器直流母线空载振荡分析与环路优化设计

摘要:针对两级式静止变流器空载时出现直流母线低频振荡的问题开展研究。基于前级直-直变换器在电流连续(CCM)和电流断续(DCM)状态的小信号模型,分析了CCM和DCM状态下开环系统参数与补偿网络对于系统稳定性的影响,利用Matlab仿真软件绘制系统幅相曲线,揭示了级联型变换器直流母线电压在空载状态下低频振荡产生的原因及其与环路参数的关系。针对后级逆变器空载以及轻载状态,兼顾CCM状态的稳定性和动态性研究分析了前级直-直变换器电路参数和补偿网络设计规则,通过Saber仿真验证了设计规则的有效性。最后在4k V·A航空静止变流器实验平台上进行了实验验证,给出了相应的动态和稳态实验波形,表明了分析结果正确性和所提方法有效性。
16-24

基于耦合电感倍压单元的零输入电流纹波高增益非隔离变换器

摘要:提出一种基于耦合电感倍压单元的零输入电流纹波非隔离型高增益DC-DC变换器。该变换器由零输入电流纹波Boost变换器和耦合电感单元组成,通过设计耦合电感电压比,实现了高升压增益特性。同时,采用无源无损吸收电路消除了漏感引起的开关管两端电压尖峰,降低了开关管的电压应力。通过增加由电容和二极管组成的倍压单元,进一步减小了开关管的电压应力,同时消除了输出二极管的电压尖峰,降低了二极管电压应力。因此,可通过选取低导通电阻、低电压等级的MOSFET,以降低变换器成本和开关管的导通损耗,提高变换器的效率。此外,还实现了变换器的零输入电流纹波,降低了输入滤波器的设计难度。文中详细分析了该变换器的工作原理及工作特性,给出了关键参数的设计原则。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。
25-34

复合型级联双Buck飞跨电容五电平逆变器

摘要:为了提高效率、改善波形和实现高频化,提出复合型级联双Buck飞跨电容五电平逆变器。由耐压功率元器件构成的全桥电路实现基波频率波形,由低压高频率的元器件构成双Buck为基础的飞跨电容逆变电路,改善了波形,提高了整机效率。该拓扑具有双Buck与飞跨电容逆变器的双重优点,双Buck逆变器具有无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式,使得高频化和高效率得以同时实现。飞跨电容逆变器可以通过逻辑电路选择冗余模态,从而控制飞跨电容的充放电来实现飞跨电容电压的平衡,并且对该电路进行了理论分析及实验验证,该电路可拓展为更高电平。
35-42

采用阶梯波方式的高效开关线性复合包络线跟踪电源

摘要:针对开关频率对系统效率的影响和对提高跟踪频率的限制,提出一种采用阶梯波方式的高效SLH ET电源,其优势在于每个开关管在一个跟踪周期内只需动作一次,与相同跟踪带宽下的其他现有方法相比,减小开关频率的同时还可以大幅降低输出电压谐波,从而提升开关变换器的效率。本文从基波拟合准确度和电压谐波角度详细分析了阶梯电平数及阶差的选择。同时采用输出电压全前馈实现开关变换器输出电流跟踪负载电流,避免线性放大器提供基波电流降低系统效率。最后搭建了一台跟踪频率为300k Hz、输出电压为10-26V的正弦波,峰值输出功率为50W的ET电源原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性,效率达到81.3%。同时,与两电平方式进行对比,实验结果表明阶梯波方式不仅能提高系统效率,还可获得更高跟踪带宽。
43-51

一种动车组网侧变流器的动态性能优化控制算法

摘要:以我国CRH系列动车组网侧变流器为研究对象,以提高其控制系统动态响应性能为目的,首先分析了网侧变流器工作原理和数学模型;然后对其瞬态直接电流控制和DQ电流解耦控制两种常用算法进行了对比分析,尤其是两者在负载突变情况下的动态响应性能;在此基础上,结合两者优点,给出了一种兼备两种控制算法优点的混合型优化控制算法。最后,分别对三种控制算法进行了计算机仿真和半实物实验测试,仿真和实验结果表明,与瞬态直接电流控制和DQ电流解耦控制相比,混合优化控制算法具有最佳的直流侧电压动态调节能力。
52-60

多逆变器并联的均流控制策略

摘要:采用多逆变器并联系统是提高电机驱动功率的一种有效方法,但其存在环流和不均流问题。针对这些问题,建立了多逆变器并联系统的数学模型,提出了不均流度概念,建立了环流和不均流度的数学表达式,对引起环流和不均流现象的原因进行了分析,证明了环流产生的原因是并联逆变器输出电压不一致造成的。在上述分析的基础上,提出一种基于主从控制器的硬件电路结构,解决了并联系统存在的环流问题,并通过脉冲延时补偿解决了逆变器输出电流的不均流问题。实验结果验证了所提出方法的正确性。
61-68

并联三相PWM变换器零序环流带宽扩展

摘要:三相PWM变换器并联系统运行时会产生环流。为解决并联系统环流问题,本文提出一种零序电流环带宽扩展策略。在分析并联模块环流模型的基础上,详细研究了变换器的参数差异和数字控制器的延时对零序电流环带宽的限制,利用电压零矢量前馈控制消除了变换器参数差异和运行状态不同对零序电流环带宽设计的限制,并结合单个载波周期内双次电流采样双次PWM更新方式(DSDU)有效增加了零序电流环的带宽。该方法不需要提高系统的开关频率,具有动态响应快和环流抑制效果好的优点,能够在并联模块滤波电感不同及给定电流不同的情况下,获得较好的环流控制效果。实验结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。
69-75

基于线性化Poincaré映射模型的非线性电力电子系统控制方法

摘要:进行非线性电力电子系统动态性能分析时,状态空间平均法误差较大,数值仿真法物理概念不清晰。比较而言,Poincaré映射法更准确且可得到解析方程来表示采样时刻离散状态变量的动态响应,但利用该方法进行系统控制还有待于进一步研究。本文考虑控制变量的影响,建立线性化Poincaré映射模型,以系统稳定裕度指标为目标,优化控制参数,建立了基于线性化Poincaré映射模型的非线性电力电子系统控制方法。该方法将Poincaré映射应用于系统控制设计,能够有效提高系统的动态性能。仿真试验验证了算法的有效性。
76-82

不平衡非线性负载下三相逆变器的建模与控制

摘要:为缓解实际应用场合中不平衡非线性负载对三相逆变器输出电压的影响,并改善混合负载切换时的动态特性,本文提出了基于广义状态空间平均的建模方法和电感电流滑动平均的控制策略。通过广义状态空间平均法对平衡负载下的逆变器进行了准确的建模,并在dq0坐标系下设计了PI控制器,最后利用电感电流滑动平均方法使PI控制器适于三相不平衡负载和非线性负载。与传统控制方法的对比实验表明,本文提出的模型和控制策略能够在保证混合负载下三相电压平衡的基础上,较好地提高负载切换时的动态特性。
83-95
电工技术学报杂志电机与电器

基于开放绕组的新型无刷谐波励磁同步发电机

摘要:在开放式绕组发电机中,三相定子电流可以包含完全相同的谐波电流成分,例如3次谐波电流。本文据此提出了一种新型的无刷谐波励磁同步发电机结构。与已有利用转子磁场所包含的3次谐波磁场的励磁技术不同,该原理利用定子开放绕组中的3次谐波电流成分或高频单相电流成分或直流成分所产生的定子脉振磁场在转子谐波绕组中产生感应电动势,经整流后为转子励磁绕组提供励磁电流,从而在不采用独立励磁机的前提下实现无刷化的电励磁同步发电机。本文对该谐波励磁原理进行了理论分析及电磁场有限元计算验证,并在此基础上进行了样机实验验证,证明了该原理的可行性。该谐波励磁原理的意义在于,提供了一种无刷励磁的同步发电机方案,以期减少高性能发电机对日益昂贵的稀土永磁材料的依赖与消耗。
96-103

无轴承交替极永磁电机集中式悬浮绕组结构及其优化设计方法

摘要:在一台12槽8极无轴承交替极永磁电机上研究了集中式悬浮绕组结构对电机悬浮性能的影响,研究并提出能够提高悬浮性能的绕组结构及优化方法。首先,分析两相和三相传统集中式绕组径向存在较强耦合关系的原因。其次,研究一种带辅助线圈的三相改进集中式绕组结构,并提出一种带辅助线圈的两相改进集中式绕组结构以验证两相绕组经优化改进作为悬浮绕组的可能性。然后,为优化改进集中式悬浮绕组结构,研究了基于悬浮力解析的绕组优化法。但该方法优化过程复杂,从简化绕组优化设计过程角度,提出基于悬浮磁动势总谐波畸变最小的绕组优化法。最后,将两种绕组优化法用于两相和三相改进集中式悬浮绕组的优化中,理论和有限元分析结果表明本文所提优化方法的有效性。
104-111

转子动能为外环控制量的永磁同步电动机双闭环矢量控制策略

摘要:首先分析了永磁同步电动机控制系统的能量交换关系,提出了一种外环采用电动机转子储存动能作为反馈变量,内环采用电流作为反馈变量的双闭环矢量控制策略,给出了其理论依据和环路设计方法。研究了电动机负载对控制策略的影响,提出了一种简单且有效的负载估计方案,将电动机负载时的控制近似等效为空载时的控制。实验验证了所提出控制策略的可行性,并将该控制策略与传统的转速、电流双闭环矢量控制策略进行比较,实验结果表明本文所提出的控制策略具有更好的动态响应性能。
112-120
电工技术学报杂志电力系统

基于无源性与自抗扰控制的双馈风力发电系统研究

摘要:从能量角度出发,提出一种基于无源性控制(PBC)与自抗扰控制(ADRC)相结合的双馈感应发电机(DFIG)高性能非线性控制方法。建立了DFIG的PBC模型,并证明了其无源性,设计了电流内环PBC控制器,推导出转子电压控制量。基于ADRC原理,以由风机最大风能捕获确定的DFIG给定转速及实际转速作为输入信号,以电磁转矩给定值作为输出信号,设计了ADRC转速外环调节器。该方法在有效实现DFIG最大风能捕获同时,保证了DFIG转速、定子电流及转子电流的准确快速跟踪,实现了有功功率、无功功率独立运行;ADRC调节器能够根据系统实际情况为给定转速合理地安排过渡过程,转速、定子电流与转子电流超调量得到了显著降低,此外能够实时估计出系统所受扰动并及时进行补偿,提高了系统鲁棒性。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。
121-130

多机电力系统发电机自动电压调节器与SVC的协调控制

摘要:论文研究了含静止无功补偿器(SVC)的多机电力系统的暂态稳定性。首先将含SVC的多机电力系统转化为微分代数系统的耗散Hamiltonian结构,然后利用Hamiltonian函数方法设计了发电机自动电压调节器和SVC的鲁棒分散协调控制器。通过选择合适的参数,该控制器同时也是L2扰动衰减控制器(AVR)。仿真结果表明,与传统的AVR/PSS励磁控制器和PID SVC控制器及发电机励磁与SVC的反馈线性化协调控制器相比较,本文提出的发电机与SVC L2鲁棒协调控制器能有效提高电力系统的暂态稳定和电压调节性能。
131-139

面向集电系统电压调节的风电场无功电压控制策略

摘要:风能时空分布的差异性导致风电机组运行状态具有分散性,降低了风电场联网运行的安全性。本文提出了一种通过调控风电机组无功输出以改善机组端电压分布的均衡性、进而改善集电系统电压水平的风电场无功电压控制策略,其中各机组无功参考功率是根据电网无功指令,利用集电系统拓扑结构特点,基于网络分析非迭代计算求得。仿真结果表明,所提出控制策略能够改善风电场并网点电压水平,并且机组端电压水平基本一致,增强了风电机组抵御电网电压扰动的能力,提高了风电场联网运行的安全性。
140-146

基于电流环相位裕度和补偿特性的静止无功发生器低通滤波器与调节器参数设计方法

摘要:在直接电流控制方法下,提出了基于电流环稳定性和无功补偿特性的静止无功发生器(SVG)低通滤波器与调节器参数的设计方法。通过建立SVG系统简化模型,利用传递函数和基于Bode图的频域分析方法定性分析了L型、LC型和LCL型低通滤波器的参数对系统稳定性的影响,在此基础上忽略对稳定性影响小的参数,简化包含系统各参数的相位裕度表达式,给出三种低通滤波器参数、调节器参数和截止频率(补偿特性)之间的关系,最终提出了全局参数设计方法,该方法考虑了相位裕度、调节器参数、截止频率和低通滤波器的参数。该方法明确了各参数与相位裕度之间的关系,避免了传统低通滤波器设计方法中不能与调节器参数和相位裕度相结合的问题,完善了SVG参数设计方法。实验验证了本文所得出的稳定性分析的结论和参数设计方法的正确性。
147-156