摘要：子模块作为模块化多电平变流器的重要组成部分,其电容参数的准确设计对于变流器安全稳定运行起到了极为关键的作用。该文根据模块化多电平变流器稳态工作条件下系统内部电气变量的约束关系,详细推导了桥臂电流与系统传输能量、系统运行状态之间的关系,通过桥臂电流进一步得出了流过子模块电容的电流表达式。考虑子模块电容最高工作电压限制及避免系统谐振,给出了电容容值、最高运行电压这两个重要参数的设计原则与计算方法。基于MATLAB/Simulink的仿真结果证明了所提设计方法的合理性与可行性。

摘要：桥臂电感作为模块化多电平变流器的重要组成部分,其电感值的选取对于变流器稳定运行极为关键。从桥臂谐波电流分析入手,通过分析换流器拓扑结构与工作原理,详细推推导了各次环流幅值与桥臂电感值之间的约束关系,得出了系统通用矩阵方程。在此基础上,提出一种能够避免换流器谐振且能满足系统功率运行范围、环流限制要求的桥臂电感值的设计方法。基于Matlab/Simlink的舟山柔性直流输电工程实例仿真结果验证了所提方法可行。

摘要：模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有效率高、谐波小、模块化设计、易级联等优点,在高压大容量电能变换领域得到了日益广泛的应用。作为一种先进的控制策略,模型预测控制(model predictive control,MPC)通过目标函数可同时控制多个系统变量,具有建模直观、动态响应快等优点。传统MMC模型预测控制通过计算所有开关状态组合以实现最优控制目标,但随着桥臂模块数量的增多,计算量将呈几何级数增长,严重制约MPC的工程推广应用。针对N+1电平MMC,提出一种优化的模型预测控制算法,在对子模块电压、交流电流、相间环流、器件开关频率有效控制的同时,将开关状态组合计算量从C N2N降至N+1。针对子模块数高达数百的MMC,进一步提出分组排序优化模型预测控制(grouping-sorting algorithm combined OMPC,GSOMPC)策略,在降低桥臂子模块电压整体排序对硬件资源苛刻需求的同时,将开关状态组合计算量从N+1降至2X+M+3(N=M×X)。基于2.7 k V/60 k W 23电平MMC背靠背动模实验平台的实验结果证明了所提优化模型预测控制(optimized model predictive control,OMPC)及GSOMPC策略的正确性与有效性。

摘要：无线电能传输是一种方便、安全的电能传输方式。以实现蓄电池快速无线充电的串联-串联(SS)型谐振无线电能传输系统为研究对象,设计蓄电池三段式充电曲线,提出一种与之相对应的分段跳频控制策略。根据蓄电池充电曲线特征、SS谐振网络的恒压恒流特性和分段跳频控制策略,提出一种适用于蓄电池全范围充电的谐振网络参数优化设计的方法,为无线电能传输系统参数的优化设计提供了理论依据。搭建SS谐振无线电能传输装置,验证了参数选择的合理性和控制策略的有效性。在一次、二次侧之间距离12.5cm下,该装置实现了蓄电池的全范围三段式充电,并且整机效率最优达到93.5%。

摘要：基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的新能源并网逆变器能够为电网提供惯性、阻尼以及调频调压支撑,在电网电压跌落时却面临过流的风险。尽管有文献提出采用虚拟阻抗抑制过流,但是它们只考虑抑制过流的单一目标。而根据国标要求,电网电压跌落时逆变器还需要输出一定无功电流,但已有文献中未见有同时综合考虑这两方面目标的虚拟阻抗设计方法。该文基于定量设计的虚拟阻抗提出了一套VSG实现低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的策略。该策略首先在电网电压跌落时冻结功率环,然后加入根据该文方法设计的虚拟阻抗,确保电压跌落期间的安全稳定运行。在电网电压恢复正常以后,恢复功率环控制并改变有功功率指令值,同时加入虚拟恢复电阻避免过流。随后虚拟恢复电阻逐渐衰减为0,系统恢复到正常模式。最后通过硬件在环实验证明了该文分析的虚拟阻抗设计值的正确性以及所提出的LVRT策略的可行性。

摘要：虚拟电阻技术广泛的应用于变流器的控制中,可以有效抑制LCL型变流器输出电流的放大。现有的虚拟电阻阻尼技术主要是针对变流器只需要控制输出电流基波成分的应用场合。变流器输出的谐波电流会受到虚拟电阻阻尼控制的影响。当变流器用于补偿负载谐波电流时,其输出的谐波电流成分难以得到有效的控制,使得负载谐波电流的补偿效果变差。首先建立了虚拟电阻阻尼控制下变流器的模型,通过与二阶低通滤波器模型的近似关系,得到虚拟电阻的优化取值。随后,基于变流器的二阶低通滤波模型,通过对指令电流进行预调制,保证输出谐波电流的控制效果。最后,仿真和实验结果证明了建模及指令电流补偿方法的有效性,实现了对有源滤波器滤波性能的改善。

摘要：采用混料回归设计的方法对碱性自保护药芯焊丝配方进行了调整，获得了脱渣性优良的配方，并建立了药芯组成对脱渣率影响的数学模型。研究了自制和美国Lincoln公司的NR311几种自保护药芯焊丝药芯成分和熔渣微观结构及其脱渣性的关系。在不同的熔渣表面具有不同的微观结构，影响熔渣脱渣性的主要因素是决定着熔渣线胀系数和相变应力的白条状、白团状的方镁石，以及决定熔渣纵向拘束力的白球状、小块状方镁石。该研究对于指导碱性渣系配方设计具有重要意义。

摘要：虚拟同步发电机(VSG)通过在虚拟惯量控制环节中引入阻尼功率反馈来抑制有功功率振荡。传统基于锁相环的阻尼功率反馈方案需要依赖电网电压信息,这违背了VSG要将并网逆变器控制成输出电压幅值和频率完全独立可控的自同步电压源的目标。而传统无锁相环阻尼反馈方案本质上将下垂控制和阻尼反馈简化成了一个下垂环节,因此不能同时满足功率振荡抑制以及电网一次调频的需求。为此,提出一种基于带通阻尼功率反馈的VSG控制策略,并对改进VSG控制策略的有功闭环特性进行分析,给出带通阻尼功率反馈环节的参数设计方法。该方案既可以有效抑制功率振荡,又可以消除阻尼功率反馈与下垂控制间的相互影响,进而保证VSG的一次调频以及有功功率分配性能可以满足电力系统的要求。最后,仿真和实验结果均证明了提出方法的有效性。

摘要：针对双有源全桥(DAB)DC-DC变换器传统离散迭代模型的缺陷和不足,该文提出DAB变换器的全状态离散迭代模型,并基于此对不同参数和工况条件下的输出电压纹波进行分析。目前,国际上广泛采用的DAB变换器离散迭代模型是基于一个开关周期内不同子区间逐个迭代的,经过分析可以发现,传统离散迭代模型会遗漏状态变量的许多关键信息,并不能反映出变量的真实状态。通过深入分析DAB变换器的工作原理,提出的全状态离散迭代模型则包含了变换器在一个开关周期内所有关键时刻的状态变量信息。以输出电压为例,全状态离散迭代模型可以反映出工作子区间切换时刻的输出电压信息,因而其输出电压纹波分析结果更加真实,在此基础上的参数优化设计更有利于抑制输出电压纹波和提高系统可靠性。最后,通过仿真和搭建的实验平台验证了模型和理论分析结果的正确性。

摘要：大容量电力电子装备的可靠性综合分析与评估方法对装备的优化设计至关重要,而其核心问题仍未被解决。通过对器件的物理失效机理分析,可以获得不同关键器件的不同失效模式,建立多物理场耦合下的可靠性研究的理论基础,更为准确地针对具体器件、系统、物理场以及不同时间尺度展开可靠性量化评估。介绍了电力半导体器件、电容器和装备相关的可靠性研究现状,分析了器件失效物理机理、可靠性分析方法,总结了现有研究存在的问题,提出了相应的解决方案,展望了大容量电力电子装备可靠性的未来研究方向。