摘要：模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)是中压直流配电网中应用较为广泛的拓扑结构,但是庞大的开关器件数量、较多的子模块数量导致成本增长与损耗增加,设备体积与空间限制等因素制约了MMC的进一步发展。为解决这些问题,该文提出一种串联单链式模块化多电平变换器(series single chain-link MMC,SSC-MMC),4组由半桥子模块组成的桥臂经串联接入直流端口,桥臂连接处引出交流端口,在交流输出侧经隔直模块抵消直流偏置电压,从而产生三相交流电压。该拓扑相较于传统三相MMC可减少2/3的子模块数量,从而降低变换器的制造成本与体积。该文详细给出SSC-MMC的运行原理,提出SSC-MMC的控制策略与调制策略,并对拓扑结构中的关键参数进行分析设计。对SSC-MMC与常见传统MMC及SMMC的拓扑结构从多个方面进行对比分析。最后利用Matlab/Simulink对SSC-MMC进行仿真验证,并制作样机进行实验测试,仿真与实验结果验证了该文拓扑的可行性与控制策略的有效性。

摘要：隔离型DC/DC变换器连接低压直流配电网和用户侧直流负荷,在低压直流配电系统中起着重要作用。文中采用具有原边开关管零电压开通和副边整流管零电流关断特性的LLC谐振变换器,首先分析变换器的工作原理,对其谐振参数进行选择。使用具有更低导通电阻和等效输出电容的氮化镓(GaN)器件作为原边开关管,进一步提高变换器工作频率和效率,降低磁性元件体积。在此基础上,对GaN器件驱动、同步整流和磁性元件进行优化设计。最后搭建了1台375 V/48 V/500 W的LLC谐振变换器样机,最高效率为97.6%,相比传统Si器件可以提升约1%的效率。实验结果验证了样机设计方案的正确性。

摘要：直流负荷开关是构建直流配电网的关键设备。针对现有直流负荷开关附加设备多、体积大、控制复杂等缺点,文中提出组合电容型直流负荷开关拓扑,并分析所提拓扑工作原理、控制策略和参数设计。该负荷开关利用预充电电容构成源侧部分和荷侧部分。且多条直流母线出线上的负荷开关共用源侧部分,降低了设备体积和成本。切负荷过程中,通过源、荷侧电容的配合,给机械开关提供一个低电压、零电流的关断条件。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对所提拓扑的可行性与有效性进行验证。结果表明,文中直流负荷开关能够可靠无弧关断负荷电流,保障直流配电网的安全运行,且所需设备成本低,有助于提高直流配电网的经济性。

摘要：随着直流配电技术的快速发展,直流配电系统已逐渐呈现多电压等级、多直流母线、多电力电子变换器接入等显著特点。这导致变换器间的阻抗耦合关系更加复杂,系统稳定性问题突出。为评估多电压等级直流配电系统的小信号稳定性,首先建立了系统小信号等效模型。然后,根据相邻母线间直流变压器的不同控制模式,推导了母线电压与系统所有输入扰动间的统一传递函数表达式。在此基础上,提出了系统稳定性评估方法,并以含两个电压等级直流母线的配电系统为例,进一步分析了影响系统稳定性的阻抗因素,同时提出了基于系统等效环路增益的稳定判据。最后,设计了两种系统案例,并基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提多电压等级直流配电系统稳定性评估方法的正确性。

摘要：针对分布式发电渗透率不断提高引起的交流电网频率波动愈发频繁问题,提出一种基于隔离型DC/DC变换器的链式储能装置设计方法。结合载波移相调制的最大电平数条件和隔离型变换器的功率传输极限,详细说明功率双向调节区间的设计方法。建立了最大放电时长一般模型,依次分析基于双有源桥、双半桥型隔离变换器的储能装置放电时长特征,得出了放电时长对变换器种类、变比、漏感、超级电容数量的关系,表明在固定放点时长指标下,优化设计隔离型变换器有助于实现漏感集成、隔离变压器便于制造、降低储能成本。最后,仿真证明了所提方案在功率指令大小、类型、方向突变时控制精度较高,有助于装置输出功率实时跟随自动发电控制(AGC)指令。

摘要：现有的电力电子变压器中电能变换级数较多,导致其效率低、成本高,限制了其应用。基于混频调制策略的三级型电力电子变压器可减少电能变换级数,并可通过合适的控制策略实现双向功率变换和多端口输出。文中对基于混频调制的三级型电力电子变压器的工作原理、控制策略、设计方法及实验验证进行了详细的分析研究,提出了一种单相结构的三级型电力电子变压器,同时引入一个额外的全桥补偿子模块以消除该电路在交流电网中产生的中频谐波电流。最后,搭建交流电压为150 V、直流电压为100 V、功率为1 kW的样机平台,进一步验证了所提单相三级型电力电子变压器方案的可行性。

摘要：适用于直流配电网的电力电子变压器(PET)需要中压直流端口,而现有基于模块化多电平换流器(MMC)结构的PET拓扑可同时提供中压交流、中压直流、低压直流和低压交流端口,但这类PET需要四级电能变换,使得电路结构复杂,体积和重量较大。文中提出了一种适用于直流配电网的多端口MMC谐振型PET拓扑。该拓扑采用混频调制策略,同时在MMC桥臂支路中并联一组LC谐振支路、中频变压器和全桥电路实现中压直流和低压直流端口的功率解耦输出。该PET拓扑仅使用三级电能变换即可提供所需的多端口特性,具有电路结构简单、体积重量较小等优势。针对该PET拓扑,提供了等效电路分析、控制策略和参数设计方法。最后,通过仿真和实验结果验证了该PET拓扑的可行性。

摘要：随着大功率高频变压器容量的增加和工作频率的提高,变压器设计需要综合考虑变压器效率、寄生参数、绝缘和散热等问题。讨论了高频变压器损耗和寄生参数的相关计算,基于有约束的多目标遗传优化算法,提出一种在高频变压器设计中兼顾变压器绝缘、损耗和漏感大小等约束条件和优化目标的绕组结构优化设计方法,通过非支配排序遗传算法Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ）进行优化设计。根据此优化方法设计一台220V/3.52kV,功率为3.52kW、工作频率为20kHz的高频变压器样机,实验验证变压器损耗和漏感计算结果的正确性和优化方法的有效性。

摘要：现有的电力电子变压器的能级变换级数较多,导致效率不高、体积庞大、成本高,制约了其在实际中的应用。首先,基于混频调制技术,提出了两种新型的基于级联H桥变流器结构的电力电子变压器拓扑,以减少变换级数并实现多端口输入/输出,有利于提升功率密度。然后,详细分析了该电力电子变压器的设计方法与控制策略,利用Simulink验证了所提电力电子变压器拓扑及控制策略的可行性,并与传统电力电子变压器拓扑进行了对比分析。