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大功率逆变器传导干扰分析与抑制

大功率逆变器传导干扰分析与抑制

作者：吕建平大连交通大学

学位级别：硕士

以绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为功率开关器件的两电平逆变器,因为其工作时开关损耗较小、工作效率高等优点,应用在许多大功率牵引逆变系统当中。其大功率开关器件在快速开关过程中会产生非常高的电流... 详细信息

以绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为功率开关器件的两电平逆变器,因为其工作时开关损耗较小、工作效率高等优点,应用在许多大功率牵引逆变系统当中。其大功率开关器件在快速开关过程中会产生非常高的电流和电压变化率,从而形成干扰电压和干扰电流,由此引发的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)的问题也日益严重,这对自身设备和周围设备的正常工作造成了严重的影响,甚至可能会使系统失灵进而影响车辆的安全运行。将两电平的牵引逆变系统作为研究的对象,重点研究其电磁干扰信号的降噪分析及抑制技术,并优化了二级无源滤波器中共模扼流圈的摆放位置,形成了一套可以提高EMI抑制效果和准确性的方法。首先,文章对EMI信号进行了分析和降噪。分析了牵引逆变系统中电磁干扰的产生机理,得出IGBT通断产生du/dt和di/dt是系统的主要干扰源,通过搭建IGBT的双脉冲测试电路,观察其工作对EMI信号产生的影响。同时为了获取准确的EMI信号,根据逆变系统的时域仿真电路获取的传导干扰信号,提出了一种将EMI信号进行集合经验模态分解与小波阈值降噪结合的改良降噪算法,并验证了其降噪效果。其次,设计二级无源滤波器。根据仿真得到的传导EMI信号确定所需的插入损耗并进行二级无源EMI滤波器的设计,通过时域电路以及频谱图验证其滤波效果。最后,优化所设计滤波器中两个共模扼流圈的摆放位置。因传导干扰所在的频率范围为150 KHz-30 MHz,高频参数对EMI滤波器滤波效果的影响不容忽视。通过建立两个共模扼流圈的有限元模型,并通过不同的摆放位置进行绕组间的互感参数仿真,得出了一种高频参数影响最小的摆放位置。这一项工作优化了共模扼流圈的摆放位置,提高了EMI滤波器的有效性。所提的传导EMI信号降噪算法,通过仿真和计算其信噪比由常规算法的2.78 d B升至12.50 d B、波形相关系数上升了约0.3、均方误差下降了约0.1。所设计的滤波器,插入损耗可达46 d B,并仿真优化了其中两个共模扼流圈的摆放方式,提高了高频工况下的EMI滤波器性能。

关键词：大功率逆变器 EMI信号传导干扰共模扼流圈

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一种大功率逆变器自动功率测试平台的设计

电气传动 2015年第6期45卷 77-80页

作者：刘洋田凯刘艳昉张向前李保钢天津电气科学研究院有限公司天津300180

介绍了一种大功率逆变器自动功率测试平台。测试台由整流器、逆变器、主控制器和电抗器组成。被测逆变器的A,B,C三相通过电抗器分别与测试台的逆变器A,B,C相连接,直流侧与测试台整流器的直流侧连接。平台采用主从控制模式,主控制器向两... 详细信息

介绍了一种大功率逆变器自动功率测试平台。测试台由整流器、逆变器、主控制器和电抗器组成。被测逆变器的A,B,C三相通过电抗器分别与测试台的逆变器A,B,C相连接,直流侧与测试台整流器的直流侧连接。平台采用主从控制模式,主控制器向两台逆变器同时发送控制信息,并将采集到的信息收集处理,同时实时显示系统的运行状态和设备信息。该测试平台从电网取电少,操作简单,测试过程自动化,测试项目全面,适合大功率逆变器的出厂测试。

关键词：大功率逆变器功率测试低损耗自动化

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地铁车辆大功率逆变器故障诊断研究

计算机仿真 2016年第7期33卷 229-233页

作者：李小波秦文王泉上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海地铁电子科技有限公司上海200233

地铁车辆大功率逆变器故障直接影响车辆安全可靠运行,甚至带来救援、退出运营的后果。目前的诊断方法只适用于单个故障识别,对多个故障识别时特征数据提取复杂。提出了基于支持向量机(SVM)的逆变器故障诊断方法。通过Clark变换将三相坐... 详细信息

地铁车辆大功率逆变器故障直接影响车辆安全可靠运行,甚至带来救援、退出运营的后果。目前的诊断方法只适用于单个故障识别,对多个故障识别时特征数据提取复杂。提出了基于支持向量机(SVM)的逆变器故障诊断方法。通过Clark变换将三相坐标系转换为两相坐标系,计算在两相坐标系中合成的空间矢量模值,利用不同故障类型情况下空间矢量模值的畸变位置不同来提取故障特征向量,再通过支持向量机对故障特征向量的分类来实现对不同故障类型的诊断。SVM方法能有效地诊断出单个功率管故障和两个功率管同时故障的故障类型,在MATLAB中的仿真验证了SVM方法的准确性,对地铁车辆大功率逆变器的维修维护具有重要的参考意义。

关键词：地铁车辆大功率逆变器故障诊断支持向量机空间矢量

针对大功率逆变器特定间谐波的频谱搬迁SVPWM的应用研究

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针对大功率逆变器特定间谐波的频谱搬迁SVPWM的应用研究

作者：谢杰武汉大学

学位级别：硕士

随着可再生新能源的进一步开发与利用,新能源并网发电在电网供电中所占的比例将日渐提高。当前大规模间歇性新能源并网给电网的运行与控制带来了一系列新的问题与挑战,其中挑战之一是相关的间谐波振荡问题。电网中的间谐波降低了新能源... 详细信息

随着可再生新能源的进一步开发与利用,新能源并网发电在电网供电中所占的比例将日渐提高。当前大规模间歇性新能源并网给电网的运行与控制带来了一系列新的问题与挑战,其中挑战之一是相关的间谐波振荡问题。电网中的间谐波降低了新能源机组的并网稳定性,影响了电网安全运行和电力系统稳定,不利于新能源并网的进一步消纳与能源转型的可持续发展。本文针对电网中的间谐波问题,研究了大功率逆变器的特定间谐波SVPWM控制方法,并分析了所研究方法在串联和并联两种模式下对间谐波的补偿方案。本文研究了一种基于频谱搬迁的特定间谐波PWM控制方法。介绍了基于移相线性调制的信号频谱搬迁的基本原理,揭示间谐波控制机理,核心思想是采用信号的时移和相移特性来产生频率偏移。根据此原理,得到四种不同调制子周期的特征谐波频谱搬迁方法,揭示间谐波控制规律。进一步分析了特征谐波频谱搬迁的频率、幅值和相位调制适用范围。结合逆变器的PWM技术,建立了基于频谱搬迁的特定间谐波PWM控制的数学模型。本文研究了特定间谐波SVPWM控制的实现。介绍了两电平逆变器的相移旋转SVPWM技术,并与常规SVPWM进行对比分析,得到结论:相位和调制周期的变化不改变相移旋转SVPWM的开关频率。在特征谐波频谱搬迁的适用范围内,进一步分析了特定间谐波SVPWM控制的频率、幅值和相位调制精度。考虑到中压大功率逆变器的损耗问题,简要分析了几种优化的SVPWM算法。最后通过MATLAB仿真对基于频谱搬迁的特定间谐波SVPWM控制方法进行了验证。本文从串联和并联两个方面研究了基于频谱搬迁的特定间谐波SVPWM控制对间谐波的补偿思路,比较了不同频率间谐波的补偿性能。分别介绍了不同模式下的逆变器数学模型和双闭环控制系统结构,分析了闭环控制器的参数选取与闭环系统的稳定性。最后利用MATLAB仿真验证了特定间谐波SVPWM控制对间谐波补偿的有效性。本文对所研究内容进行了实验验证。结合dSPACE半实物仿真系统,给出硬件电路和软件程序的设计方案,搭建了小功率并网逆变器实验平台并进行相关实验。实验结果证明了本文研究的特定间谐波SVPWM控制的正确性,和此方法对特定间谐波补偿的有效性。

关键词：大功率逆变器频谱搬迁特定间谐波控制空间矢量脉冲宽度调制间谐波补偿

“大功率逆变器”在小型化内燃机电站中的应用

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移动电源与车辆 2010年第1期41卷 19-24页

作者：张文昌于功山王怀杰济南吉美乐电源技术有限公司

本方案涉及一种内燃机逆变发电机组,是中频永磁发电机与逆变器相结合的发电机组。符合当前的内燃发电机组的发展趋势,即"小型化、轻量化"。

关键词：大功率逆变器小型化轻量化

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提高大功率逆变器的输出电压

变流技术与电力牵引 2004年第3期 28-31页

作者：加贺重夫彭惠民 (日)

日本磁悬浮铁路,基于降低成本,研究出在不改变主电路结构前提下提高大功率逆变器输出电压的控制方式,并将其应用于山梨试验线上,通过运行试验确认了其特性,获得了满意的结果。

关键词：大功率逆变器输出电压主电路结构磁悬浮铁路

科华恒盛为顺德“金太阳”项目提供19套大功率逆变器

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电源世界 2013年第12期 17-17页

在经过长期的项目跟踪、多轮项目沟通与报价情况下,厦门科华恒盛股凭藉产品质量可靠、性能越优、服务网路敏捷的综合优势,日前成功中标佛山顺德＂金太阳＂示范项目10MW光伏逆变器供应,共为项目方量身打造SPI 500K大功率逆变器及配套组... 详细信息

在经过长期的项目跟踪、多轮项目沟通与报价情况下,厦门科华恒盛股凭藉产品质量可靠、性能越优、服务网路敏捷的综合优势,日前成功中标佛山顺德＂金太阳＂示范项目10MW光伏逆变器供应,共为项目方量身打造SPI 500K大功率逆变器及配套组件19套。

关键词：大功率逆变器金太阳顺德项目跟踪产品质量示范项目 SPI 光伏

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大功率三相逆变器控制与并联技术研究

大功率三相逆变器控制与并联技术研究

作者：刘慧华中科技大学

学位级别：硕士

三相逆变器作为交流供电电源的主要部分,广泛地应用于电动车、电力设备、产业设备、交通车辆等领域。逆变器的并联控制技术以其广泛的应用前景也得到越来越深入地研究。人们对逆变电源的要求越来越高,高性能、高可靠性的大功率逆变器就... 详细信息

三相逆变器作为交流供电电源的主要部分,广泛地应用于电动车、电力设备、产业设备、交通车辆等领域。逆变器的并联控制技术以其广泛的应用前景也得到越来越深入地研究。人们对逆变电源的要求越来越高,高性能、高可靠性的大功率逆变器就是当今逆变电源的发展趋势之一。提高逆变电源容量主要有两个途径,设计大功率的逆变器和采用逆变器并联技术实现电源模块化。为此,本文以两台400kVA组合式三相逆变器为对象,采用全数字化控制方式,主要研究了大功率三相逆变器的波形控制技术和并联控制技术。本文围绕大功率组合式三相逆变器,对其主电路结构、系统的数学模型、波形控制技术以及并联系统模型、并联控制方案进行了较为详细的分析和研究。分析了适用于大功率的组合式三相逆变器结构,并给出了400kVA组合式三相逆变器的主电路设计。建立和分析了组合式三相逆变器在ABC、αβ、dq坐标系下的数学模型。针对大功率组合式三相逆变器,采用在dq坐标系下的三相电压闭环统一控制方案。为了使大功率三相逆变器得到较好的输出电压波形质量,采用PID瞬时值电压反馈控制和重复控制并联结合的控制方案。分析了PID控制器和重复控制器的原理,并针对400kVA三相逆变器的系统性能,给出了相应数字PID控制器和重复控制器的设计。并利用Matlab建立了系统的仿真模型,给出了理论研究结果。提出了有效提高系统动态性能的两种方法:加负载电流前馈和动态过程中强制改变改变调制比。介绍了大功率三相逆变器的短路限流保护技术,提出了采用瞬时值限流电路和单独的软件限流环相结合的方案,保证大功率三相逆变器在短路时自动限流保护。对两台大功率三相逆变器组成的并联系统的结构、环流特性及逆变器的输出功率进行了分析。详细分析了输出阻抗特性不同时,逆变器环流和输出功率分配的差异,得出了输出阻抗对环流和功率影响的一般规律。针对大功率三相逆变器并联系统,采用基于功率误差的分散逻辑控制方案。分析了基于功率误差的分散逻辑控制原理,逆变器输出功率的检测和母线信号综合的脉宽调制原理。根据400kVA三相逆变器并联系统的输出阻抗特性,采用了无功调节输出电压幅值和同步锁相实现相位同步的并联控制策略。本文最后在两台400kVA组合式三相逆变器样机上得到了实验验证。实验结果进一步验证了大功率三相逆变器的波形控制和并联控制策略有效可行性。

关键词：组合式三相逆变器大功率逆变器重复控制数字PID控制并联控制数字锁相环分散逻辑功率误差

大功率两电平电压源逆变器脉宽调制策略的研究

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电器与能效管理技术 2021年第8期 64-69页

作者：徐栋王英大连交通大学电气信息工程学院辽宁大连116021

针对大功率两电平电压源逆变器功率器件开关频率较低引发的问题,给出了一种输出频率低频段采用异步空间矢量脉宽调制(SVPWM)、中频段采用同步SVPWM和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的多模式脉宽调制策略。所提调制策略可以避免在低频时SH... 详细信息

针对大功率两电平电压源逆变器功率器件开关频率较低引发的问题,给出了一种输出频率低频段采用异步空间矢量脉宽调制(SVPWM)、中频段采用同步SVPWM和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的多模式脉宽调制策略。所提调制策略可以避免在低频时SHEPWM开关角存储量过大、中频时谐波电压含量较高的问题。采用电压矢量等效法实现了SHEPWM和SVPWM之间的平稳切换,采用电流谐波过零点的方法实现了SHEPWM不同载波比之间的平滑过渡。采用MATLAB/Simulink搭建仿真平台,验证了多模式脉宽调制策略的可行性。

关键词：大功率逆变器多模式脉宽调制平稳切换 MATLAB/Simulink