三相电压型ZCT PWM变换器的效率分析与实验研究
摘要：对一种应用于三相电压型脉宽调制（pulse width modulation ， PWM）变流器的零电流开关（zero current transition，ZCT）软开关技术进行深入理论分析，通过数学推导和实验验证指出，由于功率器件二极管反向恢复和结电容的影响，理想的软开关过程很难实现，特别是在大功率应用场合。研究表明，虽然采用此ZCT软开关技术可减小主开关管的部分开关损耗，但却引入了多个二极管的反向恢复，总体效率能否提高与功率器件二极管反向恢复电荷和结电容大小有关。基于数学构造的矩阵变换器输入功率因数补偿算法
摘要：为了滤除矩阵变换器的输入电流高频谐波成分，需要安装输入滤波器。然而，输入滤波器会影响矩阵变换器输入功率因数，尤其在轻载运行情况下影响较大。为了在更宽范围内实现单位功率因数运行，提出一种基于数学构造的输入功率因数补偿算法，算法采用预估-校正思想，实现了更宽范围的精确单位功率因数运行，同时也不依赖输入滤波器的具体参数。实验结果验证了所提算法的正确性与可行性。一种单级高频AC/AC变换器
摘要：在LCD背光源、隧道照明等大功率LED照明领域， LED 驱动电源需实现功率因数校正、输入输出隔离、多路恒流输出功能。为此，该文提出一种包括高频AC/AC变换模块和高频AC/DC变换模块的模块化多路输出LED驱动电源，并主要研究一种输出为高频正弦交流电压的单级高频AC/AC变换器，其内部包括功率因数校正和高频DC/AC变换两个功率变换单元。首先对单级AC/AC变换器的拓扑进行推演，然后分析其工作原理及性能特点。由于功率因数校正单元的工作原理及性能特点在以前的文献中有详细介绍，该文主要描述高频DC/AC变换单元的工作原理，并采用基波分析法对其性能进行分析。最后搭建一台输出功率为100W的单级高频AC/AC变换器实验样机，实验结果表明：在额定输入输出条件下，功率因数达到0.94，直流母线电容电压在全输入输出范围内最高为440V，满足实际应用需求。双向CLLLC谐振型直流变压器的分析与设计
摘要：提出一种双向全桥CLLLC谐振型直流变换器，在保持LLC谐振变换器高效率和高功率密度等优点的同时，具备双向传输能量的能力。所提的变换器无论正向还是反向工作，不需任何缓冲电路即可实现软开关。在采用基波分析法对所提CLLLC谐振变换器电压增益特性、软开关实现条件和变换效率进行分析的基础上，针对其在直流变压器中的应用提出相应的参数优化设计方法。搭建一台1 kW、400~48 V的实验样机，实验结果证实了所提结构和设计方法的可行性和有效性。该CLLLC谐振变换器样机在双向工作模式时的最大效率可达95%。五相电压源逆变器的空间矢量脉宽调制方法研究
摘要：为提高五相电压源逆变器（voltage source inverter，VSI）的直流母线电压利用率，减少输出相电压中所含的谐波分量，提出一种改进的基于最近四矢量的五相 VSI 空间矢量脉宽调制算法。根据调制系数的不同，将整个调制范围分为正弦调制区和非正弦调制区。在正弦调制区，通过合理分配空间矢量的作用时间，使得输出相电压为标准正弦波形，不含有任何谐波成分；在非正弦调制区，通过对谐波子空间内的电压矢量进行优化控制，在进一步提高直流母线电压利用率的同时，保证输出相电压中所含谐波分量更少，使逆变器工作在最优状态。仿真和实验结果验证了所提算法的正确性和可行性。三相PWM整流器模型预测虚拟电压矢量控制
摘要：传统的模型预测控制（model predictive control，MPC）在一个控制周期内仅可输出单一的离散电压矢量，考虑到变流器拓扑可提离散电压矢量的局限性，三相脉宽调制（pulse width modulation，PWM）整流器存在较大的稳态功率脉动。在分析三相PWM整流器离散预测模型的基础上，提出一种模型预测虚拟电压矢量（model predictive virtual voltage vectors，MPV3）控制方法，通过构建6个虚拟的电压矢量代替传统MPC中的8个离散电压矢量，旨在拓展系统的控制集覆盖范围。首先，根据最近三矢量原则确定构建虚拟电压矢量所需的离散电压矢量，接着以功率无差拍跟踪控制为指标在线求取各离散电压矢量作用时间。为了保证虚拟电压矢量的可实现性，构建相应的目标函数进行矢量作用时间的可行性判断和动态修正。最后，为验证所提MPV3方法的可行性和有效性，分别与传统MPC和占空比优化进行仿真和实验的对比分析，并进一步归类总结出各方法的优缺点及适用范围。抑制燃料电池单相逆变系统低频纹波的波形控制方法
摘要：燃料电池单相交流供电系统中，负载所需两倍于输出电压频率的脉动功率将通过直流侧辐射到燃料电池，从而导致燃料电池输出能量的波动，降低燃料电池系统的能量转化效率，威胁其安全运行，严重影响燃料电池的寿命和稳定性。针对燃料电池分布式发电和电动汽车等单相交流供电系统，采用差分式逆变结构，提出抑制燃料电池输出侧低频电流纹波的有源控制方法--波形控制方法。该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式为交流侧提供负载所需要的脉动功率，而平均功率则由直流侧电源提供，有效抑制了燃料电池输出的低频电流纹波。该方法在不增加硬件成本的条件下，保证输出电压质量的同时有效抑制燃料电池输出低频电流纹波。对波形控制方法进行详细的理论分析，并且选取合适的设计参数，从稳态和大范围负载输出动态两方面进行仿真和实验，结果验证了所提出方法的可行性和有效性。该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究与应用。盘式无铁心永磁同步电机矢量控制技术分析
摘要：盘式无铁心永磁同步电机的定、转子均为无铁心结构，在同等输出功率和转矩条件下，电机重量较轻，并具有过载能力强、无齿槽转矩、气隙磁场分布正弦性好、电枢反应小、参数线性等优点。作为电动机应用时，特别适合对电机体积有特殊要求且低速性能好、响应速度快、过载能力强的场合。同样，因为无铁心结构，电机定子绕组电感很小，很小的电感导致通以绕组内的电流不连续，从而产生电磁转矩脉动。该文提出一种电机外部串电感的方法，增大定子绕组回路的电感值，设计了基于转子磁场定向的盘式无铁心永磁同步电机调速驱动系统。仿真和实验结果证实了控制方法的有效性，电机转速平稳且无静差，超调量小；能够获得较大启动转矩，响应速度快。交流接触器三维动态过程数值计算与分析
摘要：为了全面提高交流接触器的整体性能指标，该文建立了含触头系统与电磁系统的交流接触器全仿真三维动态模型，考虑运动过程中摩擦力、碰撞过程形变等因素的影响，将描述材料形变量的本构方程、运动方程以及边界约束引入控制方程中，建立三维运动数学模型。通过实验对模型进行验证，重点考核铁心与触头的弹跳情况。实验结果表明该三维仿真模型能真实反应交流接触器触头、铁心的吸合弹跳过程。通过仿真模型分析触头一次弹跳、二次弹跳以及铁心弹跳的影响因素，分析了合闸相角、电压、铁心弹簧、触头弹簧等参数对触头、铁心吸合弹跳的影响，为进～步研究交流接触器吸合弹跳抑制措施提供理论依据。特高压电晕笼内正负极性导线的可听噪声频谱特性规律研究
摘要：为深入研究特高压直流线路正负极导线的电晕放电机制和电晕可听噪声特性规律，基于国家电网公司特高压直流试验基地的电晕笼，对6×720mm。导线的可听噪声频谱进行了测试和分析。利用电晕笼中间网的可拆卸功能，对电晕笼内正极、负极、正负双极导线的可听噪声进行测试，分别得出了不同电压下正极噪声、负极噪声、临近正负极导线位置的噪声频谱特性规律，并进行了对比和分析。还分析了考虑背景噪声时，在不同导线表面电场强度下电晕可听噪声A声级与其8kHz分量的稳定性。利用曾提出的8kHz分量法来对正极噪声、负极噪声、临近正负极导线的双极噪声在不同导线表面电场强度下的噪声特性进行了分析，得出了8kHz分量法可适用于正极噪声和双极噪声的结论。±800kV同塔双回直流线路杆塔空气间隙的放电特性影响因素研究
摘要：±800kV同塔双回线路电压等级较高，且杆塔形状和杆塔尺寸较±500、±660kV直流输电线路杆塔都有很大差别，因此其空气间隙的放电特性有不同特点。为选择合适的±800kV同塔双回直流线路空气间隙距离值，对影响±800kV同塔双回输电线路杆塔上、下层空气间隙冲击放电特性的因素进行了真型尺寸模拟试验研究。研究了下层塔身宽度对杆塔下层间隙操作冲击放电特性的影响，均压环尺寸对直流v串塔头空气间隙放电特性的影响，直流运行电压对塔头间隙冲击放电特性的影响，±800kV同塔双回输电线路杆塔下横担对上层间隙操作冲击放电特性的影响，并校核了下横担到上导线距离减小后杆塔的耐雷性能。研究结果表明：原有的塔身宽度对间隙操作冲击放电影响的修正公式已不适用于±800kV同塔双回直流线路塔头；均压环尺寸大小与放电电压正相关；导线直流电场对间隙的放电路径有明显影响，但对放电电压影响不大；杆塔上导线到下横担的间隙距离可适当减小，但间隙距离减小后，杆塔的反击耐雷性能及绕击耐雷性能都略有降低。该研究结果可用于指导±800kV同塔双回输电工程的设计。激励条件下高压输电线路除冰技术应用研究
摘要：高压输电线路的除冰要求高效、稳定的实施。为了提高线路的除冰效率，提出了一种局部高频激励除冰方法，即由偏心振子激励一段两端约束的覆冰导线，产生交变应力和位移，使覆冰破碎并脱离导线，从而实现线路的除冰。从理论上揭示激励条件下覆冰导线的脱冰机制，以LGJ-70／10雨凇覆冰导线为数学模型，分析研究其在激励载荷作用下的动力响应，考察导线覆冰区域的应力分布和位移。仿真计算结果表明：导线覆冰区域的应力随着激励频率和位移的增加而增大，通过与多个低温环境下一系列不同截面覆冰导线样本的压缩强度实验结果对比发现，在计算参数范围内，导线覆冰区域产生的应力可以很好地达到其破碎强度，证明了其理论可行性。研究表明，在工程实施过程中，应尽可能提高激励频率，降低激励位移，以避免线路大跨度脱冰引起的跳跃，保证除冰作业的稳定性。基于时域有限元的VFTO全过程仿真新方法
摘要：数值仿真是获得特快速暂态过电压（very fast transient overvoltage，VFTO）波形及研究其特性的重要方法。针对VFTO多次脉冲的全过程，提出了一种基于时域有限元（time domain finite element method，TDFEM）的VFT0仿真计算方法。构建了计及残余电荷电压的传输母线与集中参数元件的时域有限元模型，并通过与国际上认可的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行对比，验证了该方法的有效性。与EMTP的计算方法相比，该方法可以对VFTO全过程进行仿真计算，可以充分考虑母线残余电荷电压的分布特性，以及可以获得传输线沿线所有点的电压和电流离散值。用于磁感应耦合式电能传输系统的新型补偿网络
摘要：对于恒压输入输出型的磁感应耦合式电能传输（inductively coupled power transfer，ICPT）系统，其补偿网络是系统的重要组成部分。针对现有补偿网络存在的系统电压增益会随负载值变化而变化的缺点，提出并设计一种新型的补偿网络。该新型的补偿网络可使得系统的电压增益仅与松耦合变压器的耦合系数成正比，而与负载值无关。通过分析及实验证明，该补偿网络不仅具有单位功率因数输入的特性及较高的效率，且其系统电压增益与负载值大小无关。此外，还对其工作频率的鲁棒性进行详细的分析。Deutsch假设的理论证明与应用限制
摘要：用数学方法严格证明，在存在空间电荷及其产生的离子流矢量J的无风高压直流（high-voltage direct current，HVDC）系统中，如果离子迁移率为常数，并且离子扩散电流不存在或离子扩散电流平行于漂移电流，离子扩散系数为常数，则稳态时J的方向与该系统不存在空间电荷时的电场矢量E0的方向相同。由于这时J的方向与实际电场矢量E的方向相同，所以E的方向与E0的方向相同，但两者的幅度则不一样，这就是著名的Deutsch（第一）假设。不满足上述条件时，Deutsch假设不能在数学上严格成立。文中还讨论了这些限制条件与HVDC系统结构以及离子流场电气参数的关系。定子磁链电压模型的偏移计算和反馈补偿新方法
摘要：检测定子磁链的电压模型使用的积分器，带来了积分初值问题和直流偏移问题，可能导致计算得到的磁链有大范围偏移。该文提出了一种计算磁链估计值偏移量的新方法，并通过反馈调节，来抑制并消除这个偏移。具体原理是，从反电势和磁链的相位关系出发，采用α-β轴电压实时代替α-β轴磁链表达式中的sin（ωt）和cos（ωt），推导出了计算α-β轴磁链输出偏移量的公式；设计了偏移量反馈调节的PI调节器，使得闭环调节后的直流和低频偏移量趋于0；最终使得由电压模型计算磁链的结果无偏移。在Matlab／SIMULINK下进行了深入的仿真研究，结果表明，该方法无论在稳态还是动态过程中，都能得到满意的磁链检测结果。通过实验验证了所提方法的正确性。
