带LCL滤波器的并网逆变器单电流反馈控制策略
摘要：LCL滤波器广泛应用于并网逆变器系统中,其对高次谐波具有良好的衰减作用;但LCL滤波器为低阻尼三阶系统,容易发生谐振。传统的有源阻尼方法,通过对电容电流进行采样并反馈,能够抑制系统振荡,但增加了传感器数量。提出一种单电流反馈控制策略,其采用入网电流两次微分的反馈方法,增加了系统阻尼,从而有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰,保证系统的稳定性;同时其对系统参数不敏感,并且不增加额外的传感器,是一种低成本高可靠性的控制策略。文中推导该控制策略下的系统传递函数,并分析系统的稳定性。最后,通过仿真和实验,验证提出的控制策略的可行性与有效性。三相三电平模块化光伏并网系统的零序环流抑制
摘要：针对共享正、负母线和交流母线的三相三电平模块化光伏并网系统的零序环流问题,建立三电平模块化系统零序环流的等效模型,并根据激励源的不同将零序环流分成3类,提出一种共享正、负母线和中线的并联方案来抑制I类零序环流,及一种基于改进型LCL滤波器的并联方案来抑制II、III类零序环流的高频分量,和采用零序环流控制器来抑制II、III类零序环流的低频分量。最后,通过10 kW的三相三电平模块化光伏并网系统的仿真和实验,证明了零序环流模型分析和抑制方法的正确性。单级Boost桥式PFC变换器的Buck启动策略研究
摘要：单级桥式功率因数校正（power factor correction,PFC）AC/DC变换器结构特点,导致启动过程中输入电感中电流较大,容易发生过流,影响系统的可靠性。结合有源钳位单级PFC变换器结构特点,提出一种基于Buck模式的启动策略,通过改变启动过程中开关管的开关时序,有效抑制输入电感过流。该策略具有不增加主电路复杂程度、不改变电路正常工作状态、不影响系统性能等优点。介绍启动过程,建立简化模型,并在此基础上分析启动过程中输入电感电流的变化情况,设计启动占空比,最后进行实验研究。实验结果验证了理论分析的正确性,表明该策略能够有效抑制单级桥式PFC变换器启动过程中输入电感过流。应用于V2G的AC/DC矩阵变换器
摘要：由于当前V2G系统中普遍采用的电压型脉宽调制（pulse width modulation,PWM）整流方案中所存在的蓄电池电压匹配、功率体积比及系统效率问题,提出一种采用AC/DC矩阵变换器的解决方案。针对经典电流空间矢量调制策略中充电电流纹波较大的缺点,提出一种在全输出范围内减小充电电流纹波的分段优化调制策略,并深入对比分析这两种调制策略下充电电流纹波的大小。仿真和实验结果表明,所提分段优化调制策略的正确性和可行性。兆瓦级中压风电变流器的新型串联混合三电平NPC拓扑
摘要：提出一种新型的串联混合三电平中点钳位（neutralpoint clamped,NPC）拓扑,该拓扑是基于传统三电平NPC拓扑的改进和优化,引入大功率IGBT的串联应用。该新型拓扑中,桥臂的两个外管分别用两个低压IGBT串联,两个内管均用高压IGBT。在多兆瓦级中压风电变流器中,大功率IGBT的开关损耗很大,从而限制了开关频率。提出的新型拓扑通过低压IGBT的串联来减小功率器件的损耗,从而提高开关频率,同时可减小输出滤波器的尺寸。通过传统三电平拓扑和新型串联混合三电平拓扑IGBT损耗的对比,说明新拓扑的优势。通过改变门极驱动电阻实现串联IGBT的均压,对新拓扑的应用具有重大意义。最后通过新拓扑的单相样机验证新拓扑的正确性和可行性。基于循环嵌套机理的模块化多电平换流器拓扑及其优化设计
摘要：普通模块化多电平换流器（modular multilevelconverter,MMC）拓扑中,因子模块数量较多,系统需采集和处理的信息量大,导致控制系统硬件构成复杂。提出一种基于循环嵌套机理的MMC拓扑,其电平输出能力得到显著提升。通过上下两组子模块的协调投切,相对于普通MMC拓扑,新型拓扑输出相同电平数所需的子模块及控制设备数量大幅减少。阐述该新型拓扑的构成方式及基本参数选取原则;针对循环嵌套结构,设计相应的模块协调控制策略;分别以模块用量最小化和换流器运行损耗最小化为目标,优化设计拓扑构成方案。在RTDS中搭建换流器模型,仿真结果表明,新型拓扑具备更强的电平输出能力,并达到大幅减少子模块数量、简化控制系统硬件构成的目标。三电平空间矢量与载波调制策略统一理论的研究
摘要：两电平空间矢量脉宽调制（space vector pulse widthmodulation,SVPWM）与正弦脉宽调制（sinusoidal pulse widthmodulation,SPWM）存有一定的本质关系,对于三电平,在常见的8段式SVPWM序列中可以证明,SVPWM与SPWM本质上也存在某种统一。实际的SVPWM调制中,由于要考虑中点电压平衡、减少谐波等其它性能问题,一般会利用开关冗余状态得到8段以上的开关调制序列。目前的文献中还未曾有对这些情况进行统一性地验证,因此三电平SVPWM与SPWM的统一理论存在一定的不足。研究发现,可通过严格地理论推导将传统意义上的调制波分解为2个子调制波,再进行SPWM调制,可以得到与SVPWM完全吻合的序列。该文在此方法基础上深入研究了8段以上（10、12、14段）的SVPWM调制序列与SPWM的统一。经过严格地理论推导,成功实现了含任意段数的SVPWM序列与SPWM的统一。仿真结果证明了该理论的正确性。高性能永磁同步平面电机及其关键技术发展综述
摘要：永磁同步平面电机具有直接驱动、出力密度高、低热耗、高精度等特点,在现代精密、超精密加工装备,特别是在极紫外光刻机中具有广阔的应用前景。根据永磁阵列和线圈阵列的结构形式将永磁同步平面电机划分为组合式、半组合式、绕组层叠式和对称式永磁同步平面电机4类,并介绍了各种类型平面电机的特点,总结了永磁同步平面电机关键技术的发展现状,针对目前永磁同步平面电机存在的不足,讨论了未来永磁同步平面电机发展的趋势与方向。新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机稳态性能分析
摘要：对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。新型横向磁通永磁电机无位置传感器磁链自适应直接转矩控制
摘要：横向磁通永磁电机在开环无刷直流驱动模式下不可避免存在转矩脉动,但可以通过采用直接转矩控制加以改善。首先分析无刷直流驱动中＂花瓣＂状定子磁链轨迹的形成机理,然后针对传统转矩和磁链双闭环直接转矩控制中的定子磁链给定难的问题,提出了无位置传感器磁链自适应直接转矩控制方案。该方案仅利用定子磁链位置和转矩滞环比较器决定电压矢量,并配合换相补偿以修正定、转子磁链夹角与最佳提前换相角之间的偏差以兼顾高转矩电流比和低转矩脉动。仿真和实验结果证实了该方案的有效性和可行性。新型混合励磁无刷爪极发电机的磁场调节特性分析及试验研究
摘要：针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难等问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机。介绍该电机的结构特点和磁场调节原理,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,设计并制造了试验样机。样机试验结果验证了有限元分析的正确性,并表明在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、功率密度高、低速输出性能好、励磁损耗低等特点。永磁风力发电机通风结构优化及性能分析
摘要：为了提高永磁风力发电机的通风冷却效果,以一台2.5 MW永磁风力发电机为例,基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）以及传热传质学基本理论,根据流–热协同机理,建立了包括外部通风系统的三维流体流动与传热的求解模型。应用有限体积元法,对电机通风冷却性能进行了数值研究,并与实验数据进行对比分析,实验结果验证了计算结果的准确性以及求解方法的合理性。通过改变电机内径向通风沟结构尺寸,提出4种优化方案,通过对不同结构方案条件下通风冷却性能进行对比研究,给出了发电机最佳的结构方案。所得结论可以为永磁风力发电机通风结构的设计提供参考。非正弦供电十五相感应电机的电动势计算
摘要：非正弦供电十五相感应电机基波磁动势正幅值与3次谐波磁动势负幅值不在同一位置时的叠加磁动势波形称为常规磁动势波形,此种情况下感应电动势的计算是该种电机电磁性能分析与优化设计的前提。与正弦磁动势或理想叠加磁动势不同,常规磁动势下电机的感应电动势与激磁电流相位因磁路饱和不再相差/2,为此提出把感应电动势作为激磁电流流控电压源的处理方法。鉴于电机每半个极下气隙磁密波形不再相同的情况,提出基于电机1个极距区域的拓展分布磁路法计算气隙磁密,进而求出基波感应电动势与3次谐波感应电动势。非正弦供电十五相感应电机样机的感应电动势计算值与实测值相互吻合,说明了拓展分布磁路法计算感应电动势有效且具有较高的准确度。超声电机启动可靠性研究
摘要：作为一种在航空航天和武器系统有着广泛用途的新型微电机,超声电机的启动可靠性影响了其进一步的推广应用。该文通过理论分析将影响电机可靠启动的因素定位为定、转子摩擦界面阻力的增加以及定子的非线性振动,其中摩擦界面阻力增加包括摩擦材料嵌入定子槽中以及摩擦材料与定子的粘接。结合仿真分析和实验研究,证明超声电机定子振动的非线性是影响电机可靠启动的根本原因,越靠近共振频率非线性越严重,而定、转子接触界面的粘接以及摩擦材料嵌入定子齿使定子谐振频率升高,也就使原有工作频率更接近共振频率,从而导致电机定频启动困难。最后提出利用定子振动的非线性,采取降频启动的方法,可有效提高电机启动可靠性,为超声电机的推广应用打下良好基础。纳米改性变压器油研究进展
摘要：目前纳米改性变压器油由于其高散热性和独特的电气性能,正受到越来越广泛的关注。以近年来纳米改性变压器油的相关研究成果为基础,分析了纳米改性变压器油在导热、击穿、老化、抗水分影响以及改性油-纸相互作用等方面的特点,并介绍了目前常用的3种用于解释绝缘油介质中纳米颗粒改性机理的理论模型,最后提出了纳米改性变压器油领域后续研究需要关注的问题,即纳米颗粒材料体系的选择、高稳定性改性变压器油的制备工艺以及纳米颗粒对变压器油的改性机理。变压器局部放电复数域牛顿迭代网格搜索定位方法
摘要：在变压器局部放电特高频定位的多传感器时间差测量中不可避免地存在误差,这往往导致时间差方程组在实数域内无解。为了得到时间差方程组的最优近似解,提出了复数域牛顿迭代网格搜索方法。该方法在复数域内进行迭代;当迭代结果为实数时就将其作为定位结果;当迭代结果为复数时,以其实部为中心点坐标,在该点周围局部区域内采用网格搜索法计算最优近似解。通过在变压器上开展试验检验了该方法的可行性和准确性。研究表明,在一定时间误差下,在实数域采用牛顿迭代法计算时不收敛,而在复数域可以收敛,平均定位误差为0.20 m。复数域牛顿迭代网格搜索方法能够在一定时间误差下求解时间差方程组,给出最优近似解,实现局部放电定位。卷绕式超级电容器工作过程热分析
摘要：温度作为超级电容器的重要工作参数,对其性能和状态影响很大。该文建立了一种卷绕式圆柱形超级电容器的三维有限元热分析模型,并以2A参考电流进行恒流充放电测试,分析了其内部温度场分布情况。结果表明,最高温度出现在核心区最内层及其附近区域,循环充放电5次后,最高温度为34.5℃,进入稳态后,最高温度达到了42.5℃。进一步讨论了最高温度与充放电电流之间的关系,当充放电电流为4 A,循环充放电5次后,最高温度超过60℃,此时需采取一定的冷却措施。该文所作研究可以为研究卷绕式超级电容器工作过程中的内部温度场分布及其结构设计提供思路。花萼状涡流传感器的损伤监测正向等效模型构建
摘要：结构损伤监测对于保证结构安全是极其重要的。针对金属螺栓连接结构中螺栓孔位置处的裂纹损伤定量监测需求,在Goldfine等人的基础之上,该文提出一种花萼状涡流传感器,构建了传感器损伤监测正向等效模型并通过搭建实验装置验证损伤监测正向等效模型准确性并进行误差分析。相对于传统的多层导电结构谐波涡流场的积分/级数解析模型,构建的损伤监测正向等效模型考虑了在高频激励下导线电流密度分布的集肤效应,并可用于互感式涡流传感器建模。实验结果表明：对测量结果经空气标定后,传感器贴于2A12-T4标准试件表面时的模型计算结果和实验结果较为吻合,第1、2和3感应通道的幅值比量模型计算结果误差随频率变化均在10%以内,第4感应通道的幅值比量模型计算结果误差随频率变化在15%以内。
