摘要：具有气隙磁密正弦、磁密高等优点的halbach阵列永磁外转子电机应用于飞轮储能系统的电动/发电机可以有效提升系统集成度,简化系统结构,提高系统功率密度。本文研究分析新型外转子halbach永磁阵列定子无铁心电机的转子结构和定子绕组设计方法;通过有限元方法分析了磁场分布和定子绕组损耗;研究定子绕组区域磁场分布变化特征,采用每匝绕组线圈内部导体换位技术有效抑制线圈导体内部之间的环流;最后,通过场路耦合方法分析定子绕组电流对转子永磁体涡流损耗影响。本文优化设计的200k W外转子halbach永磁阵列定子无铁心电机的机电能量转化效率高达99%以上。

摘要：电抗器是电力系统中最为重要的设备之一,如何便捷地设计并优化该类电抗器已成为工程和学术领域的重要课题。本文将电抗器设计和有限元理论结合起来,通过给定的设计指标以及制造方提供的线规,采用遍历搜索法确定电抗器的初设结构参数,以此构建电抗器多物理场耦合有限元模型,求解其"磁场-电路"耦合场来获得电抗器设计优化所需的物理参数,以此代入基于以"层等电阻电压约束"为主、"层等电流密度约束"为辅的邻域搜索优化算法,计算得到优化后的结构尺寸,并按此对电抗器有限元模型进行重构,再次求解,形成一个迭代过程,反复进行该迭代过程,并设定一个收敛条件,最终得到最优解;以磁场求解的各线圈损耗密度为"桥梁",间接将磁场和"温度-流体"场耦合,求解出电抗器各个包封的温升,对所设计优化的结果进行校核。根据算法"重构"特点,采用Ansys软件实现一体化优化设计,以两个电抗器设计优化为例,优化设计结果与设计指标误差在10%以内,显示出该优化设计算法的实用性。

摘要：对于传统PWM变换器,死区时间越小,效率越高,而谐振变换器并非如此。本文针对LLC谐振式直流变压器(LLC-DCT),通过推导LLC拓扑损耗与死区时间的定量关系,提出了一种基于死区时间和励磁电感最优解的LLC谐振参数设计方法。从而选取最佳死区时间和励磁电感,得到最优化的整机效率,避免了先前设计中死区时间选取的盲目性。同时,根据工作在直流变压器下的LLC特点,分析了励磁电感与谐振电感比值和品质因素的选取。最后,研制了一台基于该优化设计方案的150W LLC-DCT样机,实验结果表明了设计方法的有效性和准确性。

摘要：外特性是衡量逆变器性能的重要指标,代表了逆变器输出电压受负载的影响程度,性能优良的逆变器通常具有较硬的外特性,其空载到满载过程中输出电压的变化量较小。目前谐振控制器法是提高双环控制逆变器系统较为可靠的方法。但是该方案应用于400Hz中频逆变器时,会在空载或轻载下在低频段产生相移,造成相频曲线穿越??,同时因为中频逆变器的谐振控制器中心频率往往接近截止频率,谐振控制器的相位移设计不当会影响系统开环传递函数的相位裕度,造成系统的不稳定。本文通过对包含谐振控制器的三相四桥臂逆变器在全负载状态下的小信号建模,结合经典控制理论,分析了系统相频曲线低频段穿越??时稳定性判断条件,提出了一套应用于中频逆变器的谐振控制器设计依据。据此设计谐振控制器,逆变器在提高外特性的同时在全负载范围获得了良好的稳定性能和动态性能。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

摘要：噪声测量是EMI滤波器设计的基础,噪声测量中由于噪声电流的不平衡,一种形成机理类似于共模(CM)噪声却通过差模(DM)模块进行抑制的噪声被称为"混合(MM)噪声",该噪声对滤波器的设计具有重要的影响。通过分析MM噪声的产生机理,将其区别与传统的DM噪声与CM噪声;探索了DM模块在MM噪声抑制中的作用,DM模块的功能由利用阻抗不匹配原理对噪声进行抑制变为利用阻抗不匹配以及阻抗平衡分别对传统DM噪声和MM噪声进行抑制。以集成式EMI滤波器中的平面型EMI滤波器和母线型EMI滤波器为例,研究了MM噪声对该类滤波器设计的影响,并阐述了考虑MM噪声后对集成式EMI滤波器的制作、材料等方面的影响;基于传统噪声理论及MM噪声理论分别设计了一台EMI滤波器。研究表明,计及MM噪声后设计的EMI滤波器性能更优良。

摘要：为了提高风力发电系统捕获的风能,在额定风速以下,需要对机组实施最大功率跟踪控制。目前大多数关于最大功率跟踪控制策略的研究均集中于提高跟踪的速度。然而,本文的研究发现,最大功率跟踪速度的加快将使机组承受更大的瞬态载荷,使传动链更易疲劳损坏。首先通过对最大功率跟踪的速度及承受的瞬态载荷进行定量分析,找出了机组承受的瞬态载荷与最大功率跟踪速度的定量关系。之后,为了优化设计机组的瞬态载荷,提出了最大功率跟踪控制系统的跟踪带宽的设计原则。且为了使机组可按优化设计的跟踪带宽恒带宽运行,提出了保持最大功率跟踪带宽恒定的方法。最后,在实验室内建立了一套1.2k W的变速风力发电系统,实验结果验证了理论分析的正确性。

摘要：提出了一种新型的风力发电全功率变流器,由电机侧自耦调压整流器(ATRU)和网侧Z源逆变器(ZSI)组成,具有结构简单、可靠性高、转换效率高等优点,为风力发电系统提供了一种可选的解决方案。文中首先简要地介绍了ATRU和ZSI的基本工作原理,对ATRU在变速风电机组中应用的可行性展开了推导分析,提出了相关设计要求。随后,针对网侧ZSI,详细地分析了其输入电压和直流链电压之间的内在关系,揭示了发电机和逆变器之间的参数匹配要求。设计了一种系统控制策略,实现了机组的最大功率跟踪,并提出了一种基于输入电压前馈的逆变器直流链电压控制方法,保证机组在各种风况下直流链电压的恒定。最后,设计了一套仿真实例,结果验证了新型全功率变换器及其控制策略的可行性和正确性,为下一步工程实现奠定了理论基础。

摘要：提出了定子双绕组异步电机(DWIG)变频交流发电系统中的两个关键参数——辅助励磁电容和滤波电感的优化设计方法。利用DWIG控制绕组无功电流解析表达式对不同转速和负载条件下的控制绕组无功电流进行了分析,获得了它的变化规律,进而确立了辅助励磁电容的优化原则。待辅助励磁电容优化后,根据控制绕组最大无功电流及电流快速响应要求来确定滤波电感的上限;按照抑制电流谐波能力要求来确定滤波电感的下限。样机实验结果表明,按所提优化设计方法选取的辅助励磁电容和滤波电感是合理、有效的,能保证系统稳定运行,且实现了控制变换器容量的最小化。

摘要：对共直流母线的非隔离全桥可控电流源逆变器交错并联的几种控制策略进行了分析比较。分析了载波交错单极性倍频控制下电感电流的谐波构成,根据工作模态推导了该逆变器在交错并联状态下单个电感电流的最大脉动量表达式,并对比了不交错与交错情况下的脉动差异,为电感优化设计提供了指导。最后通过仿真和实验验证了分析的正确性。

摘要：移相+PWM控制结合了移相控制和PWM控制的优点,可以减小变换器的电流应力和通态损耗,减小环流能量,提高变换器传输功率的能力,扩宽开关管零电压关断(ZVS)的范围。本文以移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器为研究对象,给出了变换器在各种工作模式下开关过程的等效电路模型,以及漏电感电流和结电容电压的表达式。分析了各开关管ZVS开通的条件,以及影响各开关管实现ZVS的非理想因素。最后给出了在特定功率软开关条件下的参数设计方法,通过仿真和实验证明了理论分析与参数设计方法的正确性。