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矩阵变换器驱动无刷直流电动机间接调制策略

电工技术学报 2011年第3期26卷 44-51页

作者：姜田贵周波南京航空航天大学自动化学院南京210016

将矩阵变换器用于驱动无刷直流电动机,实现对无刷直流电动机的交-交直接控制。基于矩阵变换器交-直-交等效模型,提出一种新的用于驱动无刷直流电动机的矩阵变换器间接调制策略。兼顾输入输出性能,分别对整流级和逆变级应用不同的PWM调... 详细信息

将矩阵变换器用于驱动无刷直流电动机,实现对无刷直流电动机的交-交直接控制。基于矩阵变换器交-直-交等效模型,提出一种新的用于驱动无刷直流电动机的矩阵变换器间接调制策略。兼顾输入输出性能,分别对整流级和逆变级应用不同的PWM调制策略。整流级应用不含零矢量调制,逆变级采用120°PWM斩控调制方式。文中对所采用的调制策略进行了理论分析与数学推导,详细讨论了两级调制策略合成过程,并将其演化得到常规九开关矩阵变换器驱动无刷直流电动机实现交-交变频调速的控制策略。原理样机实验结果表明,本文所提控制策略正确、有效。

关键词：矩阵变换器无刷直流电动机间接调制整流级逆变级

具备黑启动和构网能力的远海风电经DRU-MMC送出方案

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电力系统自动化 2024年第16期48卷 142-153页

作者：谢晔源袁庆伟段军姜田贵南京南瑞继保电气有限公司江苏省南京市211102

由于具有成本低、体积重量小和可靠性高等特点,送端采用二极管整流器(DRU)、受端采用模块化多电平换流器(MMC)的送出方案在远海风电送出领域备受关注。鉴于DRU不能构建交流电网且无法倒送有功功率,文中提出一种具备黑启动和构网能力的... 详细信息

由于具有成本低、体积重量小和可靠性高等特点,送端采用二极管整流器(DRU)、受端采用模块化多电平换流器(MMC)的送出方案在远海风电送出领域备受关注。鉴于DRU不能构建交流电网且无法倒送有功功率,文中提出一种具备黑启动和构网能力的远海风电经DRU-MMC送出方案。所提方案在DRU-MMC送出技术的基础上增加了常规小容量电压源型辅助换流器、耗能单元和必要的快速开关,通过直流海缆复用和快速开关倒闸重构拓扑,分别构建黑启动电源低压回路和风电传输高压回路,实现黑启动和功率传输2种工况在线切换;提出辅助换流器在不同运行阶段的构网控制策略,解决海上交流电网构建、DRU无功补偿和谐波抑制等问题,消除DRU-MMC送出方案对风电场类型的限制。最后,通过经济性分析和算例仿真,验证了所提方案的优越性和有效性。

关键词：远海风电黑启动构网型控制二极管整流器模块化多电平换流器拓扑重构

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用于驱动无刷直流电机的矩阵变换器控制策略

电机与控制学报 2009年第2期13卷 238-244页

作者：姜田贵周波洪春梅南京航空航天大学航空电源重点实验室江苏南京210016

利用矩阵变换器驱动无刷直流电机,可以实现无刷直流电机的交-交直接控制。针对无刷直流电机反电势为梯形波、相电流为方波的特点,提出一种用于驱动无刷直流电机的矩阵变换器的控制策略。将矩阵变换器等效为整流器和逆变器的虚拟连接,分... 详细信息

利用矩阵变换器驱动无刷直流电机,可以实现无刷直流电机的交-交直接控制。针对无刷直流电机反电势为梯形波、相电流为方波的特点,提出一种用于驱动无刷直流电机的矩阵变换器的控制策略。将矩阵变换器等效为整流器和逆变器的虚拟连接,分别对这两个虚拟环节采用输入电流空间矢量调制和三相六拍120°持续导通模式,然后将两个环节的调制策略相结合,从而实现无刷直流电机交-交变频调速。该控制策略能够实现输出方波电流的同时实现输入电流的正弦化。对给出的控制策略进行了详细的理论分析与推导。实验验证了控制策略的正确性与可行性。

关键词：无刷直流电机矩阵变换器整流器逆变器

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矩阵变换器驱动永磁方波电动机控制策略研究

矩阵变换器驱动永磁方波电动机控制策略研究

作者：姜田贵南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文将矩阵变换器用于驱动永磁方波电动机,实现对永磁方波电动机的交-交直接控制,为永磁方波电动机变频调速提供新的解决途径。利用矩阵变换器驱动永磁方波电动机,可以克服传统交-直-交电压源型逆变器(VSI)存在的输入电流畸变严重、谐... 详细信息

本文将矩阵变换器用于驱动永磁方波电动机,实现对永磁方波电动机的交-交直接控制,为永磁方波电动机变频调速提供新的解决途径。利用矩阵变换器驱动永磁方波电动机,可以克服传统交-直-交电压源型逆变器(VSI)存在的输入电流畸变严重、谐波大、输入功率因数低、难以实现能量双向流动等缺点,有效减少网侧电力谐波,防治“电力公害”。矩阵变换器的“全硅组成”拓扑结构可以延长变换器寿命,有利于电机与驱动系统的集成。本文首先介绍了矩阵变换器以及永磁方波电动机的基本原理,然后针对永磁方波电动机反电势为梯形波、相电流为方波的特点,基于矩阵变换器交-直-交等效模型,提出两种新的用于驱动永磁方波电动机的矩阵变换器调制策略。文中对两种调制策略下虚拟整流和虚拟逆变的调制方法进行了详细的理论分析与数学推导,并讨论了虚拟整流和虚拟逆变两级调制方法的综合过程,将其演化得到常规九开关矩阵变换器驱动永磁方波电动机实现交-交变频调速的控制策略。为提高系统调速性能,本文提出了矩阵变换器驱动永磁方波电动机调速系统的闭环控制方案。以调制比为中间变量,通过对调制比的修正及时调整变换器的输出电压,实现转速的准确跟踪。文中建立了系统的MATLAB/SIMULINK仿真模型,对所提闭环控制策略进行了仿真研究,验证了控制策略的有效性。并在仿真基础上利用实验平台实现了系统的闭环运行,通过实验进一步验证了本文所提控制策略。实验结果表明系统能够实现基频以上和基频下的变频输出,输出方波电流的同时能够实现输入电流正弦化。本文最后讨论了矩阵变换器的实现技术,构建了以数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)为控制系统核心、以分立IGBT共射极联接构成的双向开关为功率器件的矩阵变换器-永磁方波电动机调速系统实验平台。文中详细介绍了系统的硬件构成与软件设计,为矩阵变换器的进一步实用化研究提供了一定的技术基础。

关键词：矩阵变换器永磁方波电动机调制策略闭环控制虚拟整流虚拟逆变

兼容跟网和构网远海风场送出的送端DRU+MMC混合换流器控制策略

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电网技术 2024年第11期48卷 4482-4492,I0021-I0024,I0020页

作者：袁庆伟谢晔源姜田贵段军南京南瑞继保电气有限公司江苏省南京市211102

为兼容当下跟网型和未来构网型远海风场的送出需求,提出一种送端采用由二极管整流器(diode rectifier unit,DRU)和小容量电压源型辅助换流器交流侧单端并联组成混合换流器的低成本直流送出方案。新方案利用常规小容量电压源换流器结合... 详细信息

为兼容当下跟网型和未来构网型远海风场的送出需求,提出一种送端采用由二极管整流器(diode rectifier unit,DRU)和小容量电压源型辅助换流器交流侧单端并联组成混合换流器的低成本直流送出方案。新方案利用常规小容量电压源换流器结合耗能单元和若干快速开关,通过直流海缆复用和快速开关倒闸拓扑重构,在不影响风能向外传输的基础上实现了海上风场黑启动。针对跟网型风场的运行要求,提出一种由辅助换流器同时控制其交流侧和直流侧电压的构网策略,解决了海上交流电网构建、调控和无功平衡等问题;为适应未来构网型风场,提出一种辅助换流器构网-跟网控制模式切换策略,无需进行方案拓扑改造。最后,通过算例仿真,验证了所提方案和控制策略的有效性。

关键词：远海风场送出二极管整流器混合换流器黑启动构网构网-跟网切换

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子模块可控放电集中式直流耗能装置及其控制

高电压技术 2021年第8期47卷 2896-2904页

作者：姚宏洋谢晔源方太勋姜田贵段军南京南瑞继保电气有限公司南京211102

柔性直流输电技术具有线路损耗低、可以独立控制有功与无功等技术优势,是离岸远海大规模海上风电实现并网的优选方式。采用柔性直流输电技术并网需要解决岸上交流侧发生故障时的穿越问题,目前常用的解决方案为配置直流耗能装置。在对比... 详细信息

柔性直流输电技术具有线路损耗低、可以独立控制有功与无功等技术优势,是离岸远海大规模海上风电实现并网的优选方式。采用柔性直流输电技术并网需要解决岸上交流侧发生故障时的穿越问题,目前常用的解决方案为配置直流耗能装置。在对比现有典型直流耗能装置拓扑的基础上,提出一种基于子模块可控放电拓扑的集中式直流耗能装置;采用分组阶梯投切策略降低直流耗能装置动作期间的直流电压尖峰,基于阶梯关断过程提出子模块电容精准可控放电策略,实现了故障穿越期间子模块电容电压的准确控制,电磁暂态仿真与RTDS实验结果表明所提出的直流耗能装置拓扑及控制策略能够支撑系统平稳实现故障穿越。

关键词：海上风电柔性直流输电故障穿越直流耗能 RTDS

基于模块化多电平换流器的新型全桥损耗优化调制策略

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电力系统自动化 2016年第6期40卷 78-84页

作者：谢晔源曹冬明姜田贵朱铭炼李建春南京南瑞继保电气有限公司江苏省南京市211102 智能电网保护与运行控制国家重点实验室江苏省南京市211106

提出了一种新型全桥损耗优化调制策略,可以平衡子模块中各个半导体开关器件的热应力,提高器件安全裕度,从而提升模块化多电平换流器(MMC)的功率传输能力。首先,对构成MMC的子模块结构进行了分析,从抑制直流侧故障角度出发,选择了全桥子... 详细信息

提出了一种新型全桥损耗优化调制策略,可以平衡子模块中各个半导体开关器件的热应力,提高器件安全裕度,从而提升模块化多电平换流器(MMC)的功率传输能力。首先,对构成MMC的子模块结构进行了分析,从抑制直流侧故障角度出发,选择了全桥子模块作为分析的对象。其次,针对MMC型高压直流输电(MMC-HVDC)系统的各种工况进行了损耗和结温分析,找出了限制MMC功率传输的主要因素。最后,在综合分析的基础上,针对MMC-HVDC系统提出了全桥损耗优化调制策略,该方法可以提升直流传输功率。仿真分析验证了所提出的全桥损耗优化调制策略的有效性。

关键词：模块化多电平换流器导通损耗开关损耗结温损耗优化调制策略

基于选择性定频积分逼近调制策略的MMC子模块不对称运行控制方法

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电网技术 2015年第4期39卷 976-982页

作者：吉宇梅军方太勋郑建勇杜晓舟马天姜田贵东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 南京南瑞继保电气有限公司江苏省南京市211100

针对模块化多电平变换器子模块不对称运行问题,提出了一种基于选择性定频积分逼近的PWM调制策略。变换器由于元件损坏或参数差异会出现子模块电容电压失衡的不对称运行状态,周期性地监测子模块电容电压和桥臂电流方向,改变PWM驱动信号... 详细信息

针对模块化多电平变换器子模块不对称运行问题,提出了一种基于选择性定频积分逼近的PWM调制策略。变换器由于元件损坏或参数差异会出现子模块电容电压失衡的不对称运行状态,周期性地监测子模块电容电压和桥臂电流方向,改变PWM驱动信号与实际开关管驱动的映射关系,使系统由不平衡运行状态回到平衡运行状态。此外,该调制策略有效减少了开关管驱动的窄脉冲、降低了开关损耗。仿真和实验验证了所提方法的有效性。

关键词：模块化多电平变换器子模块不对称运行循环映射选择性定频积分逼近电压平衡控制

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电压型松耦合全桥谐振变换器原理分析与实现

电力电子技术 2007年第4期41卷 28-30页

作者：张峰王慧贞姜田贵南京航空航天大学江苏南京210016

以初次级同为串联谐振的松耦合感应传输方式的全桥变换器为研究对象,对其补偿参数的选取进行了详细推导,给出了谐振时电路的模态分析。最后,基于一台1kW样机实验,验证了其理论分析的正确性。由实验数据可以看出,变换器获得了恒压源特性。

关键词：变换器谐振补偿/松耦合电能传输