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多重化有源电力滤波器关键技术研究

多重化有源电力滤波器关键技术研究

作者：葛森中国矿业大学

学位级别：硕士

随着电力电子设备的大量应用,电网谐波污染问题日益严重。有源电力滤波器作为提高电能质量的有效工具,可以补偿电网中的谐波电流和无功电流。为了有效提升有源电力滤波器的补偿容量,本文以多重化三相三线制并联型有源电力滤波器（APF）... 详细信息

随着电力电子设备的大量应用,电网谐波污染问题日益严重。有源电力滤波器作为提高电能质量的有效工具,可以补偿电网中的谐波电流和无功电流。为了有效提升有源电力滤波器的补偿容量,本文以多重化三相三线制并联型有源电力滤波器（APF）为研究对象,旨在解决其在运行时的一些关键技术问题。对于有源电力滤波器来说,谐波检测环节对滤波器的滤波性能有着重要的影响。本文对传统的谐波检测算法进行了分类,并重点介绍了应用较广泛的ip-iq谐波检测算法。因该检测算法需要用到低通滤波器,而低通滤波器的使用会加大系统的延时,不适用于谐波变化较快的场合。本文介绍了一种基于离散傅里叶的谐波检测算法,并对传统的滑窗迭代离散傅里叶谐波检测算法做了三个方面的改进,可以实现对基波信号的快速跟踪,其响应速度优于ip-iq检测算法。针对多重化有源电力滤波器,本文建立了其在三相静止坐标系、两相静止坐标系以及两相旋转坐标系中的数学模型,并推导出了零序电流的数学表达式。由于直流侧采用共用母线电容的结构,会产生一定的零序环流。本文对系统中的零序环流路径进行了详细分析,并推导出了零序环流的形成机制。环流的产生在某些方面会影响滤波器的性能,本文对其零序损耗展开了讨论,并采用等效的方式说明了零序环流对设备滤波性能的影响。根据多重化有源电力滤波器的数学模型,本文给出了一种基于无差拍控制和电流均衡控制的环流抑制策略。无差拍控制主要是基于其数学模型,对下一运算周期的零矢量作用时间进行调整。电流均衡控制策略主要是用于配合无差拍控制,其主要控制思想是对α/β轴电流再调节。结合这两种控制策略可以实现对零序环流的有效抑制,并在一定程度上提高有源电力滤波器的性能。最后,利用MATLAB仿真和现有的实验平台对本文的相关内容进行了验证。

关键词：有源电力滤波器多重化谐波检测滑窗迭代无差拍控制

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多重化逆变器的一种控制方法研究

电力自动化设备 2006年第11期26卷 52-54页

作者：索迹祁春清苏州市职业大学电子信息工程系江苏苏州215104

多重化结构逆变器是一种新型结构的逆变器,该逆变器各功率单元构造相同,便于模块化设计和制造,系统可靠性高。各单元的输出通过功率变压器的耦合叠加实现高压输出,适合高压大功率场合。研究了多重化逆变器的一种控制方法,采用逆推的方... 详细信息

多重化结构逆变器是一种新型结构的逆变器,该逆变器各功率单元构造相同,便于模块化设计和制造,系统可靠性高。各单元的输出通过功率变压器的耦合叠加实现高压输出,适合高压大功率场合。研究了多重化逆变器的一种控制方法,采用逆推的方法确定各单元的触发脉冲,通过多重移相叠加原理得到正弦波输出。能够应用较少的功率器件和较少的功率单元得到多电平的合成波,输出波形更加逼近正弦波,谐波含量小。应用Matlab软件进行仿真分析,验证了设计的合理性。

关键词：多重化功率单元多重移相叠加

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晶闸管整流器多重化的数学分析

变压器 2024年第5期61卷 6-11页

作者：李忠桥苏州清研精准汽车科技有限公司江苏苏州215127

本文作者利用开关函数和移相整流变压器原、副边电流关系矩阵,根据理想条件下三相可控硅多重化整流器功率器件的换流规律,得到多重化整流器输入电流及输出电压的波形。对输入电流波形和输出电压波形进行Fourier级数分解,得到交流输入电... 详细信息

本文作者利用开关函数和移相整流变压器原、副边电流关系矩阵,根据理想条件下三相可控硅多重化整流器功率器件的换流规律,得到多重化整流器输入电流及输出电压的波形。对输入电流波形和输出电压波形进行Fourier级数分解,得到交流输入电流、直流侧电压的Fourier级数表达式,进而完成了多重化可控硅整流器的数学分析,给出了输入电流基波成分、谐波含量、功率因数、畸变因子以及直流输出电压的平均值、谐波含量等的计算公式,为多重化可控硅整流器的设计和分析提供了理论依据。

关键词：晶闸管整流器多重化谐波功率因数畸变因子

储能系统中多重化双向DC-DC变换技术的研究

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储能系统中多重化双向DC-DC变换技术的研究

作者：张宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

当前,环境污染和能源短缺问题是全球面临的主要问题。为了满足低碳经济的发展要求,双向DC-DC变换器作为一种可以进行能量双向流动的端口,被广泛的应用到储能系统、电动汽车、航天等领域。本论文针对基于超级电容储能系统的双向变换技术... 详细信息

当前,环境污染和能源短缺问题是全球面临的主要问题。为了满足低碳经济的发展要求,双向DC-DC变换器作为一种可以进行能量双向流动的端口,被广泛的应用到储能系统、电动汽车、航天等领域。本论文针对基于超级电容储能系统的双向变换技术进行了如下的研究。大功率场合,磁性器件的使用受到很大的限制,隔离型双向DC-DC变换器难以应用。对此,本文采用非隔离的多重化双向Buck/Boost变换器为主拓扑结构。首先,本文介绍了采用多重化拓扑结构可以减小电感电流纹波、减小开关管电压应力的优势。分析并研究两重化非隔离的双向Buck/Boost变换器的工作原理。为了使系统可以工作在高功率、大电流环境,使电路上下桥臂开关管互补导通,实现电路的软开关功能、减小电路的损耗。其次,以两重化非隔离的双向Buck/Boost变换器为例,对其主参数进行计算、选择。在电子元器件工作时,高的温度环境对于元器件工作的可靠性、稳定性、工作寿命会产生严重的影响。针对传统热分析计算周期长、结果不准确的问题,故本文采用ANYSYS有限元分析软件来观察IGBT,电感的发热情况。最后,本文针对多重化电路提出了一种基于峰值电流控制的新型控制方式,传统的控制方式会出现各相电感电流不均的情况。针对这种缺点本文通过在每相电流环之间通过添加均流控制环,保证每相电流实现均流控制。在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的仿真模型。分别在Buck模式和Boost模式下两重化非隔离的双向Buck/Boost变换器的小信号模型,并且根据小信号模型建立相应的控制器,构成完整的闭环控制系统。通过仿真验证双向直流变换器的工作,可以实现超级电容的恒流充放电,超级电容储能系统能够回收负载多余能量,并且也可以对负载进行及时的能量供应,通过仿真验证该均流控制的控制效果。

关键词：储能系统多重化软开关小信号建模均流控制

多重化双向DC／DC在电动汽车快速充电中应用

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电力电子技术 2011年第12期45卷 45-47页

作者：刘建伟林少伯韩民晓华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

分析了锂离子电池充放电特性,建立了电池模型,在此基础上,设计了相应的控制策略。针对目前锂电池分段恒流的快速充电方法,设计了多重化双向DC/DC变换器主电路。在完成主电路建模的基础上,为满足对锂电池低压大电流快速充电的要求,设计... 详细信息

分析了锂离子电池充放电特性,建立了电池模型,在此基础上,设计了相应的控制策略。针对目前锂电池分段恒流的快速充电方法,设计了多重化双向DC/DC变换器主电路。在完成主电路建模的基础上,为满足对锂电池低压大电流快速充电的要求,设计了合理的控制策略。搭建了Simulink的仿真模型,对比分析了控制策略的合理性。在实验平台下进一步验证,结果表明,系统具有良好的静动态性能和较高的功率密度。

关键词：电动汽车多重化低压大电流互补脉宽调制

直流微电网储能系统多重化双向DC/DC变换器的优化设计

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直流微电网储能系统多重化双向DC/DC变换器的优化设计

作者：顾龙安徽工程大学

学位级别：硕士

传统能源因不够清洁、利用率低等原因使得人们把目光放在了新能源的发展上,能源利用问题已成为21世纪的热点问题。随着新能源的迅猛发展,微电网技术得到了空前的发展,作为微电网重要部分的储能系统也越来越受到科学家的关注和研究。双向... 详细信息

传统能源因不够清洁、利用率低等原因使得人们把目光放在了新能源的发展上,能源利用问题已成为21世纪的热点问题。随着新能源的迅猛发展,微电网技术得到了空前的发展,作为微电网重要部分的储能系统也越来越受到科学家的关注和研究。双向DC/DC变换器(Bi-directional DC/DC Converter,简称BDC)作为储能系统的关键部分,对新能源的利用有着重要作用。受器件工艺技术的限制,单个双向DC/DC变换器已经难以满足大功率设备的需求,故多重化交错并联双向DC/DC变换器成为研究热点。多重化双向DC/DC变换器的研究对变换器功率的提升以及电能质量的优化有着重要的意义。本文以多重化BDC为分析对象,首先分析了基本的四种BDC的拓扑结构,确定以半桥BDC为基本构建多重化BDC,并对半桥BDC的工作原理进行了分析,对多重化变换器的多重化斩波关键技术-交错并联进行了介绍,最后运用状态空间平均法建立了其小信号模型。其次,分析了多重化BDC的电感和电容的电流纹波,并且基于matlab平台,利用遗传算法对多重化BDC的重数进行了优化研究。然后,根据双向DC/DC变换器的平均状态空间模型,提出了利用变量代换和参数估计对电流电压双闭环控制策略进行了复合校正。根据整定的标准二阶系统,得到了参数计算公式,并分析了电压外环的抗扰特性,为参数选择提供了依据。并且利用数字均流法分析并解决了环流问题。最后,利用matlab/simulink对单重化BDC和多重化BDC建立了模型,依照技术指标完成了对电容、电感等参数的设计,并完成了单重化双向DC/DC变换器的设计和实验。

关键词：双向DC/DC变换器多重化双闭环均流遗传算法

基于DSP的电压型并联多重化航空逆变电源设计

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基于DSP的电压型并联多重化航空逆变电源设计

作者：胡俊文西华大学

学位级别：硕士

航空逆变电源为飞机二次电能转化设备,其结合现代半导体器件与电力电子变流技术将飞机直流电源(如28V等)变成单相或三相400Hz交流电源供飞机上其它电气设备使用。随着目前半导体工业的发展,采用数字化设计有助于提高航空逆变电源性能与... 详细信息

航空逆变电源为飞机二次电能转化设备,其结合现代半导体器件与电力电子变流技术将飞机直流电源(如28V等)变成单相或三相400Hz交流电源供飞机上其它电气设备使用。随着目前半导体工业的发展,采用数字化设计有助于提高航空逆变电源性能与集成度,是高性能航空逆变电源的根本趋势。本文以航空逆变电源为对象,针对改善航空逆变电源性能与减小输出谐波要求,基于高性能数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor),设计了低输入(26V-30V)三相电压型并联多重化航空逆变电源,逆变电源输出为115V/400Hz正弦波。航空逆变电源设计分成DC-DC、辅助DC-DC降压电路、DC-AC三级结构。前级DC-DC为Boost电路,通过把输入的低压(26V-30V)直流电源变换成210V(115×1.414/0.8=203V)高压直流电源,为后级DC-AC提供稳定的电平。分析对比前级DC-DC拓扑,综合选择推挽正激电路结构为前级DC-DC变换拓扑。分析对比后级DC-AC拓扑,提出电压型并联多重化结构为后级拓扑。辅助DC-DC降压电路采用集成降压芯片设计并为数字系统提供低压工作电源。本文设计并计算了各级电路元器件参数,对各级模块原理图进行了绘制,根据所提出的电压型并联多重化逆变结构,搭建基于MATLAB/Simulink的仿真软件并进行了仿真,并完成了一台基于DSP的逆变电源实验样机。仿真与实验结果证明了本文所提方法的正确性与有效性。本文提出的电压型并联多重化逆变电源具有如下特点:(1)逆变器每一相变压器原边采用多个H桥逆变并联结构,变压器副边采用单个绕组结构。(2)当原边某个桥路发生故障时,可以将故障H桥切除,逆变器输出电压伏值不变,只是最大输出功率相应减小与谐波含量相应增加。(3)由于变压器原边多个H桥的移相调制与变压器的耦合作用,与单个H桥相比其开关频率增加了N倍,可以大幅减小逆变电源输出谐波。

关键词：航空逆变电源推挽正激电压型 DSP 多重化

多重化大容量有源电力滤波器的主电路结构研究

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电网技术 2004年第23期28卷 12-16页

作者：李红雨吴隆辉卓放雷万钧张鹏博王兆安西安交通大学陕西省西安市710049

采用多重化方案实现的大容量有源电力滤波器(Active power filter,APF)具有等效开关频率高等优点,但传统的多重化方案公用一组直流侧电容,容易出现多次相交或静态补偿误差较大等问题。文章提出了一种新的多重化方案,将各模块的直流侧解... 详细信息

采用多重化方案实现的大容量有源电力滤波器(Active power filter,APF)具有等效开关频率高等优点,但传统的多重化方案公用一组直流侧电容,容易出现多次相交或静态补偿误差较大等问题。文章提出了一种新的多重化方案,将各模块的直流侧解耦,避免了采用传统的多重化方案时存在的问题,同时具有提高等效开关频率、降低纹波电流的优点。仿真结果验证了推导的正确性,实验结果表明具有新的多重化结构的有源电力滤波器有良好的补偿性能。

关键词：多重化有源电力滤波器主电路结构纹波电流开关频率直流大容量仿真结果方案优点

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乏锂电池多重化在配网中抑制功率波动应用

电力电子技术 2013年第1期47卷 30-32页

作者：林少伯韩民晓罗超牛战壕华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

容量衰减到一定程度的动力锂电池(即乏锂电池)在电动汽车上退出应用后还可用于储能系统,但容量衰减锂电池由于内阻增大,充放电效率变低。故根据动力锂电池在部分容量失效后的内阻特性及锂电池外特性,提出电压电流双环控制的乏锂电池多... 详细信息

容量衰减到一定程度的动力锂电池(即乏锂电池)在电动汽车上退出应用后还可用于储能系统,但容量衰减锂电池由于内阻增大,充放电效率变低。故根据动力锂电池在部分容量失效后的内阻特性及锂电池外特性,提出电压电流双环控制的乏锂电池多重化方法,提高容量失效的锂电池充放电效率,使其能再次利用。同时将乏锂电池用于储能系统,平抑含分布式光伏发电的配网中功率波动。仿真和实验结果表明乏锂电池多重化方法可提高其充放电效率和功率平抑逆变器的功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。

关键词：乏锂电池内阻多重化功率平抑