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电流源变换器叠流影响分析及抑制技术研究

电流源变换器叠流影响分析及抑制技术研究

作者：纪怡燕山大学

学位级别：硕士

电流源变换器(CSC)以其能量双向流动、较高功率因数、低谐波含量等优点广泛应用于不间断电源、无功补偿及新能源、可再生能源并网发电中。电流源变换器不同于电压源变换器的是允许上下桥臂直通的,但需要加入叠流时间以保证直流侧电流连... 详细信息

电流源变换器(CSC)以其能量双向流动、较高功率因数、低谐波含量等优点广泛应用于不间断电源、无功补偿及新能源、可再生能源并网发电中。电流源变换器不同于电压源变换器的是允许上下桥臂直通的,但需要加入叠流时间以保证直流侧电流连续。一个开关周期内的叠流时间对电流的影响较小,但随着多个叠流时间的累加效应,会向电流注入大量谐波,造成网侧电流严重畸变,因此抑制叠流对电流的影响是提高电能质量极其重要的措施。本文针对叠流效应进行以下研究。本文首先分析了三相CSC的空间矢量调制策略,并在其基础上分析了叠流时间对交流侧电流的影响。文中从叠流时间设置原理出发,利用二极管电压钳位作用,提出了一种有效开关法抑制叠流效应的新型空间矢量调制方法,从而代替了叠流时间的设置,改善了电流畸变现象,减小了开关损耗。然后,本文详细介绍了五相CSC的空间矢量调制策略,分析了叠流时间对交流侧电流的影响。文中详细分析了在叠流时间内,空间电流矢量的实际作用时间,提出了基于时间补偿法的叠流抑制策略。此外,将三相CSC提出的基于有效开关法的叠流抑制方法推广到五相CSC中。仿真结果证明,两种叠流效应抑制策略均可以减少电流中大量谐波的注入,有效的改善电流波形,延长设备使用寿命。最后,搭建了三相CSC系统主电路,设计了基于TMS320F28335型号的DSP和Xilinx XC6SLX9-2TQG144C型号的FPGA控制电路,对基于有效开关法的叠流抑制策略进行实验验证。实验结果验证了理论方案的正确性与可行性。

关键词：电流源变换器空间矢量调制叠流影响电流谐波叠流抑制技术

基于电流源变换器驱动的异步电机交流调速系统的研究

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基于电流源变换器驱动的异步电机交流调速系统的研究

作者：法晓青岛理工大学

学位级别：硕士

随着现代工业电气化程度的不断提高,变换器在工业生产中发挥着越来越重要的作用。在异步电机的调速系统中,根据供电电源的性质不同,可分为电压源变换器驱动的异步电机调速系统和电流源变换器驱动的异步电机调速系统。电流源驱动的异步... 详细信息

随着现代工业电气化程度的不断提高,变换器在工业生产中发挥着越来越重要的作用。在异步电机的调速系统中,根据供电电源的性质不同,可分为电压源变换器驱动的异步电机调速系统和电流源变换器驱动的异步电机调速系统。电流源驱动的异步电机具有动态响应速度快,便于实现再生制动和四象限运行等优点,推动了电流源型异步电动机调速系统的迅速发展。本文针对电流源型异步电机调速系统进行了研究。本文首先介绍了电流源变换器和交流调速系统的研究和应用现状,分析了变换器的发展情况,对电流源变换器的拓扑结构、工作原理等方面进行介绍,对TPWM调制方式进行了详细的分析,设计了采用TPWM调制方式的电流源变换器,利用Matlab/Simulink建立了电流源变换器开环电路的仿真模型,对仿真结果进行分析,仿真结果验证了理论的正确性。其次设计了电流源驱动的异步电机矢量控制系统,对矢量控制的原理进行了详细的分析,建立了矢量控制系统中的各个控制模块的数学模型,并根据数学模型建立了矢量控制的仿真模型。将电流源变换器、TPWM脉冲模块、矢量控制模块、电机模块按照原理搭完成电流源驱动的异步电机交流调速系统的设计,并对电流源变换器驱动的异步电机交流调速系统进行了仿真,仿真结果表明在不同模式下调速系统的定子电流曲线、转速曲线、电磁转矩曲线达到了预期的效果,验证了电流源变换器驱动的交流调速系统具有优良的调速性能。本文完成了电流源变换器驱动的异步电机调速系统的硬件设计及软件设计,其中系统硬件设计包括了主电路、驱动电路、报警电路、信号采样检测电路和保护电路等部分;系统的软件设计包括了主程序、控制中断服务子程序、故障中断保护程序、控制模块程序等。本文最后对电流源变换器的异步电机交流调速系统平台进行了调试,实验结果证明设计方案是正确的,调速系统具有良好的动态性能。

关键词：电流源变换器交流调速系统异步电机矢量控制 TPWM Matlab/Simulink

感应电机用电流源变换器设计中的控制方法探索

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江苏电器 2002年第6期 18-19,37页

作者：刘大年扬州大学工学院电气工程系 225001

文章介绍了供感应电机使用的电流源变换器的基本原理,阐述了不同工作模式下的换流方式和避免补偿电容引起谐振的方法,并给出了电机的电流电压波形。

关键词：感应电机电流源变换器设计控制方法换流方式谐振逆变器

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新型注入式多电平电流源型变换器的研制

电网技术 2014年第8期38卷 2225-2230页

作者：罗振鹏刘永和杨宝峰内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010080 内蒙古工业大学电力学院内蒙古自治区呼和浩特市010080 内蒙古电力科学研究院内蒙古自治区呼和浩特市010020

给出了大功率应用场合下多电平注入式电流源变换器的拓扑结构和开关触发时序。该拓扑通过控制与多抽头电抗器相连的开关器件,产生一定规律的多电平电流注入到常规12相主桥变换器中。主桥开关器件1个电网周期开关1次,开关频率低,将具有... 详细信息

给出了大功率应用场合下多电平注入式电流源变换器的拓扑结构和开关触发时序。该拓扑通过控制与多抽头电抗器相连的开关器件,产生一定规律的多电平电流注入到常规12相主桥变换器中。主桥开关器件1个电网周期开关1次,开关频率低,将具有一定规律的电流波形注入2个并联主桥,不仅降低了一次侧交流输出电流的谐波畸变率,而且实现了主桥零电平换相。实验装置采集波形与PSCAD/EMTDC仿真波形吻合。

关键词：电流源变换器多电平谐波注入多级变换

基于晶闸管电流源型变换器的STATCOM实现

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智能电网 2017年第5期5卷 421-427页

作者：高经伦赵雷李振伟李浩昱哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 青岛科技大学自动化与电子工程学院山东省青岛市266042

该文设计了一种大功率应用场合下,主桥路采用晶闸管控制的电流源型静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)。该变换器融合多电平技术、电流注入技术,使得主电路中功率器件的开关频率较低,降低了开关损耗;注入电路所固... 详细信息

该文设计了一种大功率应用场合下,主桥路采用晶闸管控制的电流源型静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)。该变换器融合多电平技术、电流注入技术,使得主电路中功率器件的开关频率较低,降低了开关损耗;注入电路所固有的零电流特性为主电路中使用晶闸管提供了可能,实现真正意义上的软开关。利用PLECS软件对STATCOM模型进行仿真,结果表明能够实现灵活的无功功率全范围控制。制作实验装置采集波形验证了系统能够实现灵活的功率调节。

关键词：晶闸管电流源变换器静止同步补偿器无功全范围控制

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电网电压不平衡下电流源并网变换器控制研究

中国电机工程学报 2018年第12期38卷 3671-3679页

作者：郭小强杨勇张雪燕山大学电气工程学院

电流源并网变换器在电网电压不平衡情况下运行时,电网电压中的负序分量会引起直流侧出现低频脉动,同时导致网侧电流出现低次谐波,影响系统运行。为了解决此问题,首先建立电流源并网变换器系统数学模型,推导出直流侧输出电流和电压关系... 详细信息

电流源并网变换器在电网电压不平衡情况下运行时,电网电压中的负序分量会引起直流侧出现低频脉动,同时导致网侧电流出现低次谐波,影响系统运行。为了解决此问题,首先建立电流源并网变换器系统数学模型,推导出直流侧输出电流和电压关系的表达式,揭示出传统方法存在的问题。然后利用瞬时功率理论设计电流环参考指令,通过控制输入侧有功功率恒定的方式减小输出电压低频脉动。为了进一步提高系统性能,提出一种新型控制策略,通过直接控制输出侧变量消除输出电压低频脉动,同时输入侧电流正弦。最后对3种方法进行对比实验研究,结果验证了提出方法的有效性。

关键词：不平衡电网电压并网变换器电流源变换器

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大功率强迫换相电流注入多级变换器新拓扑

高电压技术 2015年第7期41卷 2445-2450页

作者：罗振鹏刘永和杨宝峰内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010080 内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 内蒙古电力科学研究院呼和浩特010020

工程应用中,大功率变换器大都采用电压源型变换器。为解决常规电流源变换器所遇到的难题,提出了一种注入式多电平电流源型大功率变换器。基于直流侧注入阶梯电流,采用交流侧输出理想正弦交流的注入方法,对变换器注入开关时序、交流侧输... 详细信息

工程应用中,大功率变换器大都采用电压源型变换器。为解决常规电流源变换器所遇到的难题,提出了一种注入式多电平电流源型大功率变换器。基于直流侧注入阶梯电流,采用交流侧输出理想正弦交流的注入方法,对变换器注入开关时序、交流侧输出电流和直流侧注入电流变化规律进行分析。研究结果表明,该变换器主电路功率器件的开关频率为工频,降低了开关器件的动态损耗;主桥功率器件在零电流时换相,实现了真正意义上的软开关技术;变换器交流侧不需安装滤波装置就能输出高质量的电流波形。

关键词：电流源变换器多电平纹波注入交流直流变换谐波消除软开关

不同负载条件下光伏接口MPPT变换器的小信号建模及实验验证

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电子学报 2019年第2期47卷 454-461页

作者：刘宿城汤运泽刘晓东李晴晴安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243002 南京中港电力股份有限公司江苏南京211100

在分布式光伏发电系统中,光伏电池一般通过DC-DC变换器与后级相连,以实现输出最大功率跟踪(MPPT).由于光伏电池的本质电流源特性,使得输入电压反馈控制光伏接口MPPT变换器为电流源变换器,会呈现出与常见电压源变换器截然不同的动态特性... 详细信息

在分布式光伏发电系统中,光伏电池一般通过DC-DC变换器与后级相连,以实现输出最大功率跟踪(MPPT).由于光伏电池的本质电流源特性,使得输入电压反馈控制光伏接口MPPT变换器为电流源变换器,会呈现出与常见电压源变换器截然不同的动态特性.以前置电容Boost变换器为研究对象,重点探讨电流源MPPT变换器的频率响应特性.首先,建立了开环和输入电压闭环两种控制方式下系统的小信号模型,并揭示不同负载类型对于系统频率响应的影响;其次,对MPPT变换器的端口阻抗进行了建模分析,指出影响闭环输入、输出阻抗特性的重要因素,为接口电路的后续稳定性设计提供理论指导;最后,搭建实验室电路样机,通过频域和时域测试结果验证了理论分析的正确性.

关键词：光伏发电 MPPT变换器电流源变换器小信号建模

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大功率电流源型SVG的拓扑与控制

高电压技术 2018年第7期44卷 2300-2308页

作者：武海涛王志和刘永和内蒙古工业大学电力学院

传统电流源型变换器交流侧需设置交流电容器来实现交流电流的连续和能量的缓冲,但交流电容器既昂贵,又存在与交流侧电感发生谐振的风险,严重制约其大功率化。基于此,从工程实现角度出发,运用直流电流复注变换式AC/DC变换思想构造一种采... 详细信息

传统电流源型变换器交流侧需设置交流电容器来实现交流电流的连续和能量的缓冲,但交流电容器既昂贵,又存在与交流侧电感发生谐振的风险,严重制约其大功率化。基于此,从工程实现角度出发,运用直流电流复注变换式AC/DC变换思想构造一种采用分流电感实现恒稳直流？近似正弦交流变换的大功率电流源型静止无功发生器（SVG）拓扑。分析SVG电路拓扑的原理,给出开关的触发时序;建立SVG的非线性数学模型,给出一种全局线性化的有功无功控制策略;通过仿真和实验对拓扑电路的可行性以及控制策略的正确性进行验证。结果表明,所提出的拓扑输入输出性能优良,无需滤波即可获得近似正弦波形的交流电流;全局线性化方法不依赖SVG的运行状态,控制器在全状态域控制有效,系统能在全局范围内获得良好的线性控制性能。

关键词： SVG 电流源变换器控制策略非线性无功补偿