电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究

电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。     

基于矢量控制的双有源桥DC-DC变换器

双有源桥DC-DC变换器(Dual Active Bridge,简称DAB)是电力电子变压器取代传统变压器的核心器件,为了提升DAB的动态响应速度,在单移相的基础上,结合两电平PWM模型,提出了一种矢量控制策略。通过将高频变压器高压侧电流变为d-q坐标矢量,对DAB低压侧输出电压和无功电流进行控制。该控制方法可以提升动态响应速度,保证功率平衡并减小损耗。最后,在Matlab/Simulink仿真平台建立了DAB矢量控制模型。结果表明,DAB DC-DC变换器在矢量控制策略下,有更快的动态响应速度,对无功电流有良好的控制效果。     

单相级联H桥整流器无锁相环瞬态直接电流控制

无工频变压器牵引传动系统是高速动车组轻量化的发展趋势。以无工频变压器牵引传动系统前端单相级联H桥整流器为研究对象,取消了网侧电压锁相环,实现网侧电流实时跟踪网侧电压为目的,建立了单相级联H桥整流器的数学模型;根据瞬时有功电流的定义,提出了一种无锁相环瞬态直接电流控制方法,实现了非理想电网电压情况下网侧电流对电压的实时准确跟踪控制;并在此基础上,提出了无锁相环直流侧电容电压均衡控制方法,解决了负载不平衡时直流侧电容电压不平衡的问题。最后,对所提出的无锁相环瞬态直流电流控制方法进行了计算机仿真,仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

轨道车辆三电平储能充电多模控制策略研究

针对轨道车辆储能系统充电时间偏长的问题,提出一种三电平直流变换器多模控制策略.对三电平直流变换器的电路拓扑结构进行分析,总结控制策略的基本要求;提出恒流恒功率恒压多模控制策略,对控制策略状态切换点的选择时机进行系统分析,并对算法稳定性与充电时长进行理论推导;通过仿真实验对比所提策略与恒流恒压、恒功率恒压充电控制策略的充电效果,并进行实物实验验证.研究结果表明:该控制策略在保证储能系统稳定性和安全性的基础上集成了恒流、恒功率、恒压单一充电控制策略性能优势,实现了控制策略平稳切换及电压电流全过程控制,缩短13％充电时长,为储能系统控制策略的选择及实现提供了借鉴.     

基于SiC开关器件的LCL并网逆变器控制策略建模分析

SiC功率器件具有高耐压、低损耗、高效率等特性,而高开关频率可以降低逆变器输出电压的低频谐波成分,从而降低并网电流的谐波成分,提高系统稳定性。以SiC MOSFET开关器件作为逆变器组成原件,以LCL滤波器作为逆变器与电网的接口,在建立系统控制模型的基础上,根据有源阻尼与无源阻尼控制方法之间的等效关系,提出并网侧电流与逆变器侧电流的双闭环控制策略,并对这种控制策略进行了稳定性分析。然后根据系统稳态误差与稳定裕度的要求,设计了系统反馈参数与PI调节器的参数。仿真和实验结果表明,这种控制方法可以有效抑制并网电流谐波,提高并网功率因数,并具有良好的鲁棒性和动态响应。     

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。     

单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究

介绍了单相电压型三电平整流器的工作原理,对双闭环控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制和改进的瞬态电流控制等常用控制策略进行了分析,指出了它们的优缺点;针对单相三电平整流器的中点平衡问题,探讨了一种电压前馈的中点电位控制方法.Matlab环境下的仿真结果表明,改进的瞬态电流控制法的动、静态性能良好,电压前馈的中点电位控制方法能简单有效地平衡直流侧电容电压.     

基于级联-并联变换器的贯通式牵引变电所系统研究

为了解决既有电气化铁路存在的电分相、无功、负序与谐波问题,以及贯通式牵引变电所容量问题,提出一种基于级联-并联变换器的贯通式牵引变电所系统。牵引变电所采用二极管钳位型三电平NPC变换器作为基本结构,同时采用变换器级联和并联实现牵引变电所的容量提升,通过载波移相空间矢量脉宽调制SVPWM策略控制变换器输出电压。深入分析变电所内变换器并联产生环流的原因,设计了将双闭环控制与下垂控制策略结合的共享同步信号环流抑制策略,并首次应用于级联-并联变换器的牵引变电所系统,抑制系统内环流。通过仿真验证该结构的可行性,并通过小功率实验平台验证控制策略与调制策略的正确性。     

基于DAB电路的动车组双向充电机控制策略研究

为了简化传统充电机拓扑结构,并减小设备体积和重量,提高安全性,文章将双有源全桥变流器(Dual Active Bridge-Isolated Bidirectional DC/DC Converter,DAB)应用于动车充电机。针对DAB电路采用传统的单移相控制,存在功率回流以及电压不匹配时电流应力过大的问题,将双重移相控制策略引入DAB电路的控制中,通过在高压侧桥臂间增加最优内移相比,可以在实现输出电压闭环控制的同时,使DAB的回流功率达到最小,降低开关管电流应力。本文给出详细的优化算法和控制系统设计方案,采用MATLAB/Simulink仿真和试验相结合,验证了所提最优双重移相控制的正确性和可行性。     

基于Saber仿真的电源车励磁调压系统改进设计

针对航空地面电源车现行励磁调压系统存在的动态响应速度较慢以及直流保障时输出电压不稳定等问题,提出在其励磁调压系统中加入直流电源控制与电压反馈组成双闭环控制系统的方案;针对所选用的电流滞环控制方案存在的开关频率不稳定及由此带来的输出电压谐波含量高、容易损坏功率开关管等问题,提出用变环宽恒频电流滞环控制方案,使系统在保持快速动态响应速度的同时,实现了开关频率的固定。仿真和实验结果验证了所提方案的可行性。     

基于V/v牵引变压器的新型电能质量治理装置研究

为解决高速、重载铁路V/v牵引变压器供电系统功率因数低、负序高、高次谐波污染等电能质量问题,提出了一种新型电能质量治理装置,分析了其电气拓扑结构及工作原理,研究了级联H桥均压和补偿电流实时跟踪控制方法及基于能量平衡的双主动桥功率控制策略,并通过仿真验证了该装置拓扑结构及控制策略的可行性和优越性。     

基于模糊PI控制的电动汽车双向DC/DC变换器

电动汽车直流动力源的特殊性和对驱动性能的高品质要求决定车用DC/DC变换器要有稳定的电压、电流输出。针对DC/DC变换器在车辆行驶状态切换过程中呈现的严重非线性问题,提出了电流环沿用传统PI控制,电压环采用模糊PI控制的双闭环斩波控制方案;在分析双向DC/DC变换器工作原理的基础上,根据变换器自身的变结构特性,设计了模糊PI控制器。仿真结果表明,本控制方案可有效提高变换器的鲁棒性,减小输出电压波动。     

多流制机车频率自适应二次脉动电压抑制策略

为实现多流制机车的轻量化设计和低碳运行,提出一种可复用储能系统的直流电压二次脉动有源抑制方法。该方法利用双向DC-DC电路将四象限变流器中固有的二次功率脉动转移到辅助LC支路上,实现对中间电压脉动的抑制。首先,通过PI控制确保辅助电容的直流电压稳定;其次,提取直流侧的二次脉动功率,并转换成辅助LC支路上的指令电流,采用比例谐振控制器对指令电流进行跟踪,以实现对相应二次脉动功率的补偿。最后,利用仿真工具对控制策略进行仿真,仿真结果显示二次脉动电压抑制效果显著,同时也验证了文章所述理论的可行性。     

基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法

针对应用于高速动车组电力电子变压器中的单相级联H桥整流器易受网侧电压传感器故障影响的情况展开研究,提出了基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法,并进行了仿真验证。首先建立了单相级联H桥整流器d-q坐标系下的数学模型,根据三相系统中无网侧电压传感器控制算法原理,提出了采用虚拟磁链估算的d-q电流解耦控制方法,解决了单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制问题;然后搭建相应仿真模型,模拟了整流器多种复杂工况,验证无网侧电压传感器控制算法的稳定性,同时与有网侧电压传感器控制算法进行了对比。仿真结果表明,无网侧电压传感器控制基本能够达到有网侧电压传感器时的控制性能。     

模块化多电平AC/AC变流器的分层控制策略研究

基于对变流系统单相模块化多电平AC/AC变流器(AC/AC-MMC)工作原理的分析,提出了一种上层基于D-Q解耦的电压、电流双闭环控制,底层基于谐波注入的输出端控制以及基于排序法的电容电压平衡控制的分层控制策略,结合载波移相PWM调制技术组成了针对AC/AC-MMC的分层控制系统,并基于CRH5型动车额定参数,于Matlab/Simulink平台下搭建了仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性以及所设计的分层控制系统的有效性。     

基于Buck-Boost变换方式的逆变器

提出了一种基于Buck-Boost变换方式的逆变器。它能实现输出电压高于输入侧直流电压,克服在传统桥式逆变器拓扑中输出电压低于输入侧直流电压而造成的直流电压利用率低的问题。通过改变一个周期内的占空比,以改变单个双向Buck-Boost变换器的输出电压。两个相位相差180°的双向Buck-Boost变换器的输出电压相减即可得到较为理想的单相正弦波;三个相位相互相差120°的双向Buck-Boost变换器可实现三相逆变。可采用SPWM控制功率管的关闭与导通,控制方式采用外环电压环内环电流环的双环控制。仿真结果验证了提出的正弦波逆变器的可行与有效。     

一种有源电流逆变器型滤波器的新控制方法

为了改善有源滤波器的无功补偿特性，提出了一种控制电流逆变器型有源滤波器的新方法．电流逆变器是通过储能电感器电流的负反馈改变电压ｕｃ的相角进行控制的，这样能维持储能电感电流平均值基本不变．本控制方案是基于对电压ｕｃ波形的跟踪控制，它能在不引入阻尼电阻的情况下有效地防止由等效电感与滤波电容Ｃｃ引起的振荡。同时，该控制方法不需检测和计算负载有功功率及其它功率成份．模拟分析的结果验证了本文提出的控制方法．     

基于LCL滤波器的电压型PWM整流器新型电流控制策略研究

在对基于LCL滤波器的三相电压型PWM整流器研究基础上提出了一种新型的电流控制策略。该策略采取了电网侧电流反馈控制,能够方便对功率因数进行控制。为了保证系统的稳定性,在电流环内引入了电网电流二次微分环节,根据二相静止坐标系下实轴和虚轴正弦函数的特性,在算法中避免了微分环节可能造成的高频噪声问题。对所提出的控制策略进行了分析和仿真,在此基础上搭建了以TMS320LF2407为控制核心的基于LCL滤波器的三相电压型PWM整流器系统。仿真和实验结果验证了该算法的可行性。     

基于模糊控制的直接功率控制在双馈风力发电系统中的应用

直接功率控制（DPC）以其简洁明了的系统结构、优良的动静态性能,逐渐成为研究热点。文章提出了一种固定开关频率的双馈风力发电系统网侧直接功率控制策略,该策略基于空间电压矢量调制（SVM）,简化了滤波器的设计,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制;同时在直流电压控制环中设计了一个模糊PI控制器。最后利用软件Matlab／Simulink进行了仿真,仿真结果表明改进后的DPC策略能够实现单位功率因数,电流谐波小,具有良好的动静态和鲁棒性能;所设计的模糊PI控制器能够抑制启动时直流电压、有功和无功功率的波动,具有良好的鲁棒性。     

东风4型内燃机车电阻制动装置（8）：第八讲 电阻制动的辅助装置

一、制动电流和励磁电流的检测装置电阻制动工况下,在对制动电流和励磁电流进行恒流控制时,必须检测出励磁电流和制动电流的数值,并将其转换成与电流值成正比的直流电压,以作为控制系统的反馈信号。东风_4机车上采用ZDS-1000型霍尔电流传感器来检测励磁电流和制动电流的数值,总共安装有七个电流传感器,其中一个用于检测励磁电流,另外六个用于检测六台牵引电动机的制动电流。 ZDS-1000型霍尔电流传感器的主要技术性能如下: 测量范围 0～1000A直流单匝贯通输出电压 0～-10V