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考虑整流性负载特性的LCC-S型无线电能传输系统优化设计

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 211-217页

作者：李笑娜吴学智续文政祁静静荆龙北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044

无线电能传输系统中的整流性负载具有非线性特征,而对系统传输特性分析和谐振参数设计时常采用基波分析法,将整流性负载等效为纯电阻,导致理论分析与实际存在一定偏差、系统偏离谐振状态。针对该问题,以LCC-S型无线电能传输系统为研究对... 详细信息

无线电能传输系统中的整流性负载具有非线性特征,而对系统传输特性分析和谐振参数设计时常采用基波分析法,将整流性负载等效为纯电阻,导致理论分析与实际存在一定偏差、系统偏离谐振状态。针对该问题,以LCC-S型无线电能传输系统为研究对象,考虑谐波以及整流性负载的非线性,对系统传输特性进行分析,进而提出基于整流性负载补偿的负载阻抗和接收端串联谐振电容参数的计算方法,并对逆变电路开关特性进行分析验证。所提接收端谐振参数设计方法能够使系统接收端回路谐振,提高系统的输出功率;降低逆变电路开关管的关断电流,提升系统的传输效率。搭建了一套2.5 kW的LCC-S型无线电能传输实验平台,验证了理论分析与所提参数设计方法的有效性和正确性。

关键词：无线电能传输 LCC-S 基波分析法整流性负载谐振参数设计

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飞跨电容型多电平整流器载波重构调制策略

电力自动化设备 2024年第5期44卷 178-184页

作者：张鹏吴学智祝天岳梅子扬续文政北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 中国船舶工业系统工程研究院北京100094

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还... 详细信息

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还具备载波移相调制策略的飞跨电容电压自平衡特性。仿真与实验结果验证了所提调制策略的有效性。

关键词：飞跨电容型多电平整流器载波重构调制谐波性能优化电容电压自平衡

不平衡网压下M-DCPFC脉动功率分配控制策略

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电力自动化设备 2024年

作者：张怡然荆龙吴学智田若宁孙瑞东北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心

在多端直流配电网中，变换器的交流侧发生网压不平衡会导致其直流侧产生二倍频脉动，从而影响配电网中敏感负荷的供电电能质量。针对该问题，以适用于多端直流配电网的直流潮流控制器(DCPFC)为研究对象，提出一种不平衡网压下的脉动功... 详细信息

在多端直流配电网中，变换器的交流侧发生网压不平衡会导致其直流侧产生二倍频脉动，从而影响配电网中敏感负荷的供电电能质量。针对该问题，以适用于多端直流配电网的直流潮流控制器(DCPFC)为研究对象，提出一种不平衡网压下的脉动功率分配控制策略。在DCPFC各端口处加入针对二倍频脉动的虚拟阻抗，可以实现二倍频脉动功率在任意线路上的自由分配，以减小对敏感负荷的影响。各端口加入的虚拟阻抗以线路损耗最小为原则进行设计，并利用根轨迹法进一步精确虚拟阻抗的选取范围，使其在分配脉动功率的同时不会影响系统稳定性。通过仿真和实验验证了上述控制策略和设计方法的有效性。

关键词：多端口直流潮流控制器虚拟阻抗网压不平衡控制策略脉动功率

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串联谐振型DC/DC变换器定宽调频策略

电力电子技术 2024年第9期58卷 88-90,94页

作者：郑明玥吴学智荆龙续文政北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044

串联谐振型高频隔离DC/DC变换器具有增益范围宽、效率高、功率密度大等优点,但现有控制方法经常出现功率开关器件无法实现软开关的情况。针对此问题,这里提出一种定宽调频控制策略,将谐振周期作为固定的脉宽,并通过引入断续时间以实现... 详细信息

串联谐振型高频隔离DC/DC变换器具有增益范围宽、效率高、功率密度大等优点,但现有控制方法经常出现功率开关器件无法实现软开关的情况。针对此问题,这里提出一种定宽调频控制策略,将谐振周期作为固定的脉宽,并通过引入断续时间以实现开关管的零电流开通;同时通过调整开关频率实现对输出电压的调节。以其在LLC电路中的应用为例,为实现定宽调频控制,在变换器中增加了直流母线侧二极管,以阻止电流的反向流通。研究励磁电流对电压增益的影响,分析了不同工况的增益曲线。搭建了LLC电路实验装置,验证了所提定宽调频控制策略理论分析的正确性和实现软开关与输出电压调节的有效性。

关键词：串联谐振变换器定宽调频谐振周期

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悬浮电容H桥级联逆变器二倍频功率分配策略

电力电子技术 2024年第9期58卷 5-7,17页

作者：刘议泽吴学智刘京斗张鹏北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 中国科学院电工研究所北京100190

悬浮电容H桥级联逆变器具有输出电压电平数量多、开关频率低等优点,但是单相逆变器输出功率含有二倍频功率波动,直流侧需要采用大容量电容进行滤波。这里利用调制波分解调制技术提出3次谐波注入策略,在维持悬浮电容电压平均值控制的同时... 详细信息

悬浮电容H桥级联逆变器具有输出电压电平数量多、开关频率低等优点,但是单相逆变器输出功率含有二倍频功率波动,直流侧需要采用大容量电容进行滤波。这里利用调制波分解调制技术提出3次谐波注入策略,在维持悬浮电容电压平均值控制的同时,通过分析计算3次电压谐波与基波电流的关系,将二倍频功率在H桥逆变单元与悬浮电容H桥之间进行分配,降低直流输入侧电压纹波,减小了直流侧电容的需求。这里通过实验对所提3次谐波注入策略进行了验证,表明该方法可以实现对二倍频功率的分配,降低输入侧电压波动。

关键词：逆变器悬浮电容二倍频功率分配

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基于ANN的三电平逆变器开关矢量选择器

清华大学学报（自然科学版） 2003年第3期43卷 381-384,388页

作者：吴学智黄立培清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

大容量传动场合中,多电平电压型逆变器得到广泛的应用,但是多电平逆变电路输出矢量的选择较为困难。在细致地分析了三电平电路的输出矢量后,总结了其矢量变化的规律,以异步电动机直接转矩控制为例,提出一种根据磁链和转矩误差选择输出... 详细信息

大容量传动场合中,多电平电压型逆变器得到广泛的应用,但是多电平逆变电路输出矢量的选择较为困难。在细致地分析了三电平电路的输出矢量后,总结了其矢量变化的规律,以异步电动机直接转矩控制为例,提出一种根据磁链和转矩误差选择输出矢量变化量的方法,简化了输出电压矢量的选择过程。并利用所提的方式设计输出矢量选择表,以其为导师对人工神经元网络进行训练,实现了三电平逆变器直接转矩控制的人工神经元网络输出矢量选择器。这种开关矢量选择器可以极大地简化获得输出电压矢量的过程,并可推广至更多电平数的逆变电路中。最后,通过仿真实验验证了所提出矢量选择器的有效性。

关键词：直接转矩控制人工神经网络逆变器输出矢量选择

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IGCT的状态检测与逻辑控制

电工技术学报 2012年第8期27卷 261-269页

作者：谢路耀金新民童亦斌吴学智北京交通大学新能源研究所北京100044

门极驱动单元是集成门极换流晶闸管(IGCT)的重要组成部分。除了完成强触发导通与门极换流关断外,门极驱动单元还必须具备可靠的工作状态检测与逻辑控制功能。本文将从门极换流晶闸管(GCT)芯片的基本结构与IGCT驱动的基本原理出发,结合... 详细信息

门极驱动单元是集成门极换流晶闸管(IGCT)的重要组成部分。除了完成强触发导通与门极换流关断外,门极驱动单元还必须具备可靠的工作状态检测与逻辑控制功能。本文将从门极换流晶闸管(GCT)芯片的基本结构与IGCT驱动的基本原理出发,结合工业上广泛应用的NPC三电平拓扑,分析不同工况下GCT门阴极电位变化的基本机理,以及各个工况对门极驱动逻辑控制的要求。最后设计了一种带有精确状态检测功能的门极驱动单元,并在一个自主研发的NPC三电平功率模块上进行了功能测试。实验得到了各个工况下IGCT换流过程与门极驱动单元检测电路的实际波形,验证了门极驱动单元具有优异的状态检测与逻辑控制功能。

关键词： GCT IGCT 集成门极驱动单元硬驱动状态检测

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改进型微源下垂控制策略研究

电工技术学报 2014年第2期29卷 145-152,184页

作者：荆龙黄杏吴学智北京交通大学电气工程学院北京100044 ABB中国研究中心北京100015

传统无互联线微源"功率-电压-电流"三环下垂控制方法在微网系统中受到广泛关注,但其功率分配效果受线路阻感比的影响较为严重,文章分析了两种现有解决方案:利用参数调节使微源等效输出阻抗为感性的方法,其调节能力有限,优化效果不佳;利... 详细信息

传统无互联线微源"功率-电压-电流"三环下垂控制方法在微网系统中受到广泛关注,但其功率分配效果受线路阻感比的影响较为严重,文章分析了两种现有解决方案:利用参数调节使微源等效输出阻抗为感性的方法,其调节能力有限,优化效果不佳;利用虚拟阻抗串联改变微源输出阻抗的方法能大范围调节微源等效输出阻抗,但孤岛模式下微源输出端电压会出现明显跌落。为此本文在已有控制方法基础上,提出一种改进微源虚拟阻抗下垂控制策略,将虚拟阻抗等效为虚拟同步发电机电抗,利用虚拟阻抗压降实现微源输出电压的下垂特性,减小了微源的电压跌落。该策略无Q-V下垂控制外环,控制简单。最后通过仿真以及微源并联实验,对改进前后控制方法的性能进行了对比,证明了所提出方法的有效性。

关键词：微网分布式电源下垂控制虚拟阻抗虚拟同步发电机

基于零序注入的NPC三电平变流器中点电位反馈控制

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电工技术学报 2012年第12期27卷 117-128页

作者：谢路耀金新民吴学智尹靖元童亦斌北京交通大学新能源研究所北京100044

对NPC三电平变流器中点电位不平衡时,输出交流电压的补偿与中点电位的反馈控制问题进行了研究。提出了一种基于零序注入的NPC三电平中点电位反馈控制方法,在保证输出电压无畸变的同时还能实现中点电位的任意调节。调制策略基于SPWM原理... 详细信息

对NPC三电平变流器中点电位不平衡时,输出交流电压的补偿与中点电位的反馈控制问题进行了研究。提出了一种基于零序注入的NPC三电平中点电位反馈控制方法,在保证输出电压无畸变的同时还能实现中点电位的任意调节。调制策略基于SPWM原理,实现十分简单,适用于强化传统的中点电位平衡控制或需要对上下组直流电压进行分别控制的场合。文中给出了本文控制方法的中点电流控制能力,并对中点电位的低频波动问题进行了分析。仿真和实验结果验证了相关理论的正确性。

关键词：不平衡补偿反馈控制中点电压平衡中点电位偏移中点钳位型三电平变流器正弦脉宽调制零序电压