四象限变流器控制策略研究与仿真

在建立基于理想开关函数的单相四象限变流器数学模型的基础上,对四象限变流器常用的5种控制策略进行研究,并通过计算机仿真对各种控制策略的控制性能进行对比分析。仿真结果表明,预测电流控制和瞬态电流控制可以达到直流侧电压稳定、网侧电流谐波小、网侧单位功率因数等控制目标。     

三电平四象限变流器的控制仿真研究

针对单相三电平变流器采用瞬态电流方法进行四象限控制,使其既能工作在整流状态,又能工作在逆变状态;并且直流电压稳定,人端电压和电流是同相位或反相位的.同时,控制三电平变流器必须要考虑直流侧电压的中点平衡问题,控制方法是根据直流侧上下2个电容差及中点电流反馈值进行分析,然后对于那些不利于中点平衡的PWM脉冲进行矫正,从而控制中点电压的平衡.     

三电平网侧变流器预测电流控制及其与两电平变流器比较

将预测电流控制方法从两电平推广至三电平,对三电平系统中需要注意的脉宽调制方法、中点电位平衡等进行研究,提出适合三电平的预测电流控制策略。通过计算机仿真,对两电平和三电平系统采用同样的控制方法进行模拟,仿真结果说明预测电流控制同样可以应用于三电平网侧变流器,且能够保证中点电位的平衡。在相同条件下与两电平系统相比,三电平系统要求的器件耐压和网侧谐波含量更小,适合用于高压大容量的电力牵引传动系统。     

单相电压源PWM变流器的谐波分析

从理论上分析了单相电压源PWM变流器输入电流的谐波特性.在此基础上进一步探讨了变流器功率因数、输入电流总谐波畸变率以及等效干扰电流等与谐波分布之间的关系.最后分析了多重化变流器的输入电流谐波特性,证实多重化的确是改善变流器输入电流品质的有效手段.     

高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估

轨道车辆目前所使用的低频线路变压器受低效和超重问题所困.未来的牵引传动系统可能直接与电网相连,无需该类变压器.典型的无变压器传动系统通常由多个使用HV-IGBT(高压绝缘栅双极型晶体管)的中等电压规格变流器串联而成.设计之初先对6.5 kVIGBT和目前已商业应用于牵引领域的3.3 kV、4.5 kV IGBT的开关特性和损耗进行比较,基于所考虑的HV-IGBT,对多电平变流器的特点及其在无变压器系统的应用进行了评估.本文侧重于变流器的损耗分析,同时简要地探讨了可靠性和谐波频谱问题.综合考虑上述各方面因素,三电平中点箝位变流器是一种较理想的方案,适用于无变压器牵引系统,可作为网侧变流器和电机侧变流器使用.     

具有低次谐波电流抑制能力的网侧牵引变流器算法研究

为了抑制由牵引网谐波电压和直流侧脉动电压引起的单相PWM整流器网侧低次谐波电流,提出陷波器和比例谐振控制相结合的控制算法。电压外环中后置N次陷波器,讨论了陷波器的设计和离散方法,消除直流侧脉动电压的影响。电流内环采用具有抗电网频率波动和相角补偿的比例谐振控制器,通过根轨迹法设计基频比例谐振控制器的参数,根据幅频特性设计谐波谐振控制器,分析电流内环对交流信号的控制能力。仿真验证了该算法正确性和可行性。     

二重化两电平与三电平整流器等效关系的证明

针对目前动车组整流器归一化过程中缺少理论证明的问题,提出二重化两电平与三电平整流器的等效证明方法,基于傅里叶级数和贝塞尔函数,推导了二重化两电平整流器的开关函数表达式,证明了二重化两电平和单相三电平整流器在开关函数、交流侧电压及其谐波分布、直流侧电压的等效性,并考虑了死区效应对等效性的影响。计算和仿真结果表明:在调制波信号反相的条件下,二重化两电平与单相三电平整流器的交流侧电压与谐波分布规律相同,直流侧电压在额定工况、轻载和重载时亦能与给定电压值保持一致,电压波动在3%之内,死区效应不影响2种整流器的等效关系。通过对2种整流器等效性的理论证明,为2种整流器的选择提供理论支撑。     

一种基于逻辑运算的三电平四象限整流器的控制算法研究

提出了一种基于逻辑运算的单相三电平整流器的控制算法,引入了4个数字控制信号,通过这4个数字控制信号的组合来选取适当的开关控制模式去控制整流器.仿真结果表明:该种控制算法所控制的整流器具有高功率因数、低电流谐波、直流侧平衡的电压和快速的动态响应的优点.     

一种考虑山区路段牵引网电压波动及谐波治理的车载储能型解决方案

针对高速铁路山区路段列车运行特性导致的牵引网电压出现抬升与降落及网侧谐波含量较高易引起牵引网谐振过电压的问题,提出一种基于车载储能系统的解决方案.首先提出考虑牵引网电压波动的车载储能系统拓扑,并根据储能系统SOC及列车实时功率对储能系统的工作状态进行划分.其次研究山区路段列车行车致使牵引网电压波动的机理,在此基础上分析储能系统对牵引网电压的补偿原理.进一步研究了基于车载储能系统的牵引网谐波电流治理方案,并根据控制目标研究储能系统中四象限变流器及双向DC/DC的控制策略.通过多工况下仿真测试,验证了所提拓扑及控制策略在山区路段出现的因列车运行特性引起的牵引网电压波动及牵引网谐波电流引起谐振过电压的治理效果.仿真结果表明,本文所提方案能有效抑制因列车工况引起的山区路段牵引网电压波动,并改善牵引网侧谐波电流,抑制谐振过电压的发生.     

级联H桥多电平变流器调制策略及其实验验证

载波相移正弦脉宽调制技术(Carrier Phase Shifted Sinuous Pulse Width Modulation,CPS-SPWM)可以在较低的开关频率下有效地抑制和消除低次谐波,并具有相当大的传输带宽,是一种适于大功率电力电子装置的较佳的开关调制策略.级联型多电平变流器在各种多电平变流器中具有所需元器件最少、易实现直流侧均压、有利于模块化设计等优点.基于CPS-SPWM技术的级联型多电平变流器结合了二者的优势,在大功率电力电子装置中有良好的应用前景.通过具体实验,验证了级联H桥单相三电平、五电平、七电平、九电平变流器的CPS应用方法及其良好特性.     

一种新型单相三电平PWM整流器的研究

提出了一种新型单相三电平PWM整流器电路拓扑,详细分析了该电路的工作状态,推导了其数学模型,引入滞环电流控制来实现该电路单位功率因数和低谐波等特性.仿真结果表明:该三电平PWM整流器能有效地抑制注入电网的谐波,实现交流输入端单位功率因数和能量的双向流动,并且系统具有很好的动态特性.     

单相三电平整流器建模及MATLAB仿真实现

介绍了单相三电平PWM整流器系统的数学模型算法,分析了不同PWM控制模式下整流器的状态空间方程,在此基础上通过MATLAB/Simulink实现了数学模型和离线控制器的闭环仿真实验.仿真结果表明,模型算法能反应整流器系统主要电量的变化规律,满足实时变流控制装置的开发测试要求.     

交流传动电力机车牵引和制动工况下谐波特性对比分析

通过对交流传动电力机车的四象限变流器工作方式介绍,分析机车牵引工况和制动工况下输入电流的谐波分布,最后通过仿真及试验验证2种工况下输入电流的谐波分布情况一致.     

电铁综合补偿电流实时检测方法研究

有源滤波器是对于非线性负荷电流谐波抑制和无功补偿的重要装置,其中关键的环节就在于其能实时准确地检测谐波和无功电流。本文结合单相负荷谐波、无功电流检测与平衡变压器能够抑制负序条件,提出了2种能够不受左右供电臂负荷限制,能完全动态检测电气化铁道负序、无功与谐波的检测方法,并在MATLAB/SIMULINK下仿真证明该方法可以动态、准确地检测出牵引供电系统负序、谐波及无功电流,并实现三相平衡。     

基于三重化DC／DC变换器的光伏直流微网控制研究

以带有蓄电池单元的独立光伏发电直流微网为研究对象,采用一种三重化DC／DC模块作为接口变换器,提出电压外环、电流内环的双闭环来控制接口变换器。仿真与实验结果表明,三重化DC／DC模块能有效地减小电流纹渡和电流谐波,实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及蓄电池单元能量双向流动,稳定了直流母线电压。