有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量,实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率,有效保护电路元件,提高输出电流的波形质量,一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法,具有运算简单、速度快和适用性广等优点,在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前,能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平,对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管,减少了元件数量,降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面,载波调制算法仍被广泛使用,模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下,提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法,建立四电平拓扑的数学模型,分析开关状态对直流母线电容电压的影响,建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数,实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证,在预测控制作用下可以顺利并网,并输出高质量的电流。进行阻感负载实验,能有效跟踪给定电流,维持电容电压稳定,对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性,展现了其在地铁...     

某型机车变流器部件过热的分析及解决方案

针对某型机车变流器中间直流环节的功率模块散热器、直流铜母线及支撑电容等关键器件发热严重以及柜体内部温度过高问题,通过分析以及测试查找过热原因,从设计上提出解决该问题的有效方案,并通过测试对比进行了效果验证。该型变流器已累计批量装车近千台,总体运行状态良好。     

基于载波移相控制的脉冲整流器直流侧支撑电容电压谐波抑制研究

以电力牵引交流传动系统中两重化脉冲整流器拓扑为研究对象,以实现其直流侧支撑电容电压谐波抑制为目标,首先从理论上分析了直流侧支撑电容容量的设计方法;然后分析了稳态运行时直流侧电压高次谐波的产生机理,并重点分析了两重化脉冲整流器载波移相控制方法对直流侧脉动的影响.理论分析表明直流侧电压高次纹波主要分布在2倍开关频率附近,载波移相控制技术可以有效地抑制直流侧2倍开关频率附近的纹波电压,从而减小直流侧电压纹波系数.因此在传统直流侧支撑电容容量设计方法的基础上,加入载波移相控制可以进一步减小所设计的支撑电容大小.最后对未添加载波移相控制和添加载波移相控制的方法分别进行了计算机仿真和半实物试验测试.Matlab仿真和dSPACE半实物测试结果都验证了理论分析的正确性和有效性.     

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.     

基于SPWM调制的三电平四象限变流器研究与仿真

介绍了单相电压型三电平四象限变流器工作原理.在分析了SPWM调制方式和瞬态电流控制原理的基础上,提出了一种直流侧两电容上电压平衡的方法,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真.仿真结果表明:在合理选择电压平衡系数的情况下,该方法不仅能够有效地平衡直流侧两电容上的电压,也能够使开关频率满足要求.     

牵引变流器二次谐振回路对系统性能影响的研究

针对牵引变流器直流侧容易产生2倍电网频率的电压纹波问题,分析其产生原因,研究在中间直流回路设计串联谐振电路对系统性能的影响,分别给出直流侧支撑电容器及二次滤波电路元件的设计方法。最后,利用仿真平台和系统高压试验验证得出,通过选取合适的二次滤波回路参数能有效降低二次纹波影响,提高系统运行稳定性。     

中间直流环节杂散参数对变流器支撑电容电流的影响分析

在牵引变流器的主电路设计过程中,由于采用多重四象限并联供电,使中间直流环节无法完全实现低感连接,导致线路杂散阻抗引入,多重支路电容之间产生谐振,引起电容电流额外增加等情况。为此,文章通过搭建牵引变流器主电路的等效仿真模型,结合中间直流环节增加线路杂散参数的两重并联主电路结构,推导得出了中间直流环节引入线路杂散电感的主电路传递函数。根据传递函数的幅频特性可知,线路杂散电感会使主电路存在除二次谐振点外还会增加1个高次谐振点,并且杂散电感越大,谐振增益越大,造成支撑电容电流增大。     

消除三相电压不平衡引起的电压源逆变器直流环节电压脉动的控制方法

研究和分析了用于消除电网不平衡时电压源逆变器直流母线脉动电流的补偿控制方法.脉动电流不仅影响传动装置的运行性能,而且降低逆变器的电源品质.控制参数范围的选择取决于变流器抵抗电压不平衡的能力和系统参数.文中讨论和分析了在控制参数范围内控制方法对每相的功率因数和电流幅值的影响,重点分析了功率因数和前端整流器输入端电流不平衡问题,并提供系统在无补偿控制和补偿控制两种状态下的数值仿真和实验测量结果.     

高性能GTO电流型脉冲变流装置

着重讨论了多重式结构的电流型脉冲变流器,它将能从电网获得cos≈1的准正弦波电流,其输出是可调的恒定电流。采用多重结构可使电网侧的交流储能电容容量大为减小,它可直接驱动直流电动机,也可经电流型逆变器供电于交流电动机。     

高速动车组四象限双闭环控制参数设计与稳定性分析

动车组牵引四象限变流器输出直流电压存在二倍工频波动、四象限电流含有较多等效开关频率的纹波,对电压和电流检测时常采用硬件滤波电路或数字滤波器进行信号调理,但滤波参数设计不合理会导致控制系统不稳定。为提高400 km/h高速动车组四象限变流器控制稳定性,首先介绍四象限变流器"电压-电流"双闭环控制参数设计原则;其次重点分析电压、电流采样通道叠加滤波环节对闭环控制稳定性的影响,揭示双闭环系统稳定的条件;最后,基于400 km/h高速动车组的仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

DC-link纹波电流分析与研究

对DC-link电容寿命及使用稳定性起关键作用的是电容本身的温升,而温升与系统施加在电容两端纹波电流的大小有直接关系。通过理论计算、仿真验证、实测验证等方法,总结归纳DC-link纹波电流的计算方法,为工程人员合理选择DC-link电容、设计散热方式及计算散热能力提供依据。     

电压源三相四开关逆变器调制策略简

电压源三相四开关逆变器作为一种故障容错拓扑结构,其负载一相端点接至直流母线中点,利用2个桥臂完成对三相负载线电压的调制。然而在这种拓扑结构下,连接直流母线中点的相电流势必流经上下2只电容,造成电容电压波动。为了尽可能消除由于电容电压波动对调制输出电压造成的影响,文章从输出电压频谱入手分析了造成影响的原因,并且提出了一种新的调制策略来抵消这种波动所造成的影响。调制方案物理概念清晰,计算简单、方便、可靠,仿真和实验结果验证了分析的正确性和方案的可行性。     

超级电容在地铁制动能量回收中的应用研究

针对机车启动、制动对直流母线电压的影响,提出一种基于超级电容的储能装置,该装置通过双向DC-DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动过程的暂态能量,分析了超级电容储能系统充放电控制策略,搭建了一个750V直流电气化铁路仿真平台,仿真结果验证了超级电容储能系统能够维持直流母线电压稳定,有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和避免再生制动能量的浪费。     

基于q轴电流补偿的牵引电机拍频抑制方法研究

以实现电力牵引变流器轻量化为目标,开展了中间直流环节无LC谐振电路时牵引电机拍频抑制方法的研究。首先分析了牵引变流器中间直流环节电压存在的2倍频脉动特性,以及该脉动电压量对同步旋转d-q坐标系电机电流的影响规律;在此基础上,研究了一种基于q轴电流进行补偿的牵引电机拍频抑制方法;最后在半实物仿真平台上对该拍频抑制方法进行了测试验证。结果表明,该拍频抑制方法可以有效降低牵引变流器中间直流环节无LC谐振电路情况下2倍频脉动电压量引起的转矩脉动和电流低频谐波,从而达到抑制电机拍频现象的目的。     

HXD1C机车辅助变流器系统及特性分析

阐述了HXD1C机车辅助变流器系统及主电路逻辑控制过程,分析了主电路的等效阻抗、输入电感特性及中间直流环节特性,提出一种开关电压电流估算方法,并通过仿真对主电路电压电流波形进行分析,为进一步确保辅助变流器的正常稳定运行和辅助变流器的优化改善提供参考.     

交直电力机车中电流型四象限变流器及其微型计算机控制系统

电流型四象限变流器是一种脉冲宽度调制的交直流变换装置,具有功率因数高、谐波电流小、再生方便等优点。本文阐述了该变流器的工作原理,换流过程,控制方案以及主电路的电压,电流关系,元器件的最佳参数设计,并以直流电动机—发电机组为负载,对研制的电流型四象限变流器及其微型计算机控制系统进行牵引和再生试验,所得结果与理论分析相吻合。     

磁悬浮列车数字式悬浮控制器应用研究

提出了一种通过检测逆变器直流母线电流来获取实际三相输出电流的方法，阐述了该方法的原理，分析了死区时间对电流获取的影响以及解决方法。仿真表明获取的电流与实际检测的电流基本相同。     

交直交电压源系统中换流电流的影响

分析了电压型交直交变流系统中的换流过程换流电流对支撑电容的作用，以及换流电流对系统性能的影响，对采用自关断元件和强迫关断元件构成的两种变流器进行了比较，并提出了构成系统时的处理方法。     

一种由逆变器直流母线电流获取输出电流的方法

提出了一种通过检测逆变器直流母线电流来获取实际三相输出电流的方法，阐述了该方法的原理，分析了死区时间对电流获取的影响以及解决方法。仿真表明获取的电流与实际检测的电流基本相同。     

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。