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基于多绕组变压器与倍压整流器级联的电池均衡充电器研究 2024年 储能电池由数量庞大的低压电池单元构成,由于单元特性差异导致各电池单元的荷电状态存在差异,使得部分单元在充电过程中出现过充现象。基于此,提出1种基于多绕组变压器+倍压整流器的电池均衡充电器,并与集中无源均衡充电器的特性进行了比较。对所提均衡充电器的工作原理进行分析,得到其等效电路,并对其缓冲电感与变压器的匝比设计进行了优化。同时,提出单电压环的控制策略,实现了恒流、恒压两阶段充电,并分析了单元间电压差异大小对变压器工作的影响。仿真结果表明,所提充电器可有效实现电池单元的充电与均衡功能的统一。 吴冬春 朱飞 唐佳维关键词:充电器 均衡器 等效电路 基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制 2024年 针对交流微电网中三相PWM整流器的运行状态易受负载扰动、滤波电容参数摄动影响的问题,本文提出一种基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制方法。首先,将负载扰动、滤波电容参数摄动等视为集总扰动,构建电压环非线性模型。其次,设计非线性扰动观测器,实现集总扰动的在线估计。为实现主动抗干扰控制和滑模抖振抑制,将估计的集总扰动引入到滑模面中,得到了一种含有扰动估计的新型滑模面。最后,基于滑模控制理论设计电压外环滑模控制器,并采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性证明。动态性能测试结果表明,非线性扰动观测器能够快速、准确地对集总扰动进行估计;与双环PI控制相比,所提控制的过渡过程时间减少了60%,电压跌落量减少了54%;滤波电容参数变化时,所提控制的动态性能保持良好。稳态性能测试结果表明,与传统滑模控制和双环PI控制相比,所提控制的电流总谐波畸变率分别减少了70%和44%,同时滑模抖振得到了有效地抑制。测试结果证明了所提控制方法的强抗负载扰动能力和良好的滤波电容参数鲁棒性。 侯波 刘唐旺关键词:三相PWM整流器 滑模控制 双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制 2024年 针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。 王新菊 王小敏关键词:自抗扰控制 模型预测控制 直接功率控制 晶闸管整流器多重化的数学分析 2024年 本文作者利用开关函数和移相整流变压器原、副边电流关系矩阵,根据理想条件下三相可控硅多重化整流器功率器件的换流规律,得到多重化整流器输入电流及输出电压的波形。对输入电流波形和输出电压波形进行Fourier级数分解,得到交流输入电流、直流侧电压的Fourier级数表达式,进而完成了多重化可控硅整流器的数学分析,给出了输入电流基波成分、谐波含量、功率因数、畸变因子以及直流输出电压的平均值、谐波含量等的计算公式,为多重化可控硅整流器的设计和分析提供了理论依据。 李忠桥关键词:晶闸管 整流器 多重化 功率因数 大功率晶闸管整流器均流测量方法研究 2024年 随着电力电子技术的发展,大功率晶闸管整流器电源单机容量越来越大,其桥臂并联支路晶闸管数量越来越多,对桥臂并联支路的均流系数要求越来越高。介绍了传统的晶闸管整流器均流测量的几种方法并加以比较分析,提出了一种罗氏线圈与配套积分器测量桥臂均流电流的新方法。罗氏线圈不仅结构简单,便于绕制,重量轻方便安装,而且价格低,能够实现与主回路电气隔离。该方法已成功应用于核聚变领域,测量精度控制在1%以内。 李亚 武旭 王林森 茆智伟关键词:晶闸管整流器 均流系数 罗氏线圈 可穿戴织物基射频能量收集整流器的研究进展 2024年 现有印刷电路板整流器因硬质厚重的缺点而无法满足柔性可穿戴射频能量收集(RFEH)系统的应用需求,电子纺织品为其提供了新方法。综述了织物基整流器的设计、制备与性能评价方法,聚焦其在RFEH方面的应用。总结整流器的工作原理、结构(包括传输线、阻抗匹配网络、整流电路)及织物材料(电介质与导体)。制备方法涵盖刺绣、丝网印刷、喷墨打印、金属化织物等工艺。性能评价不仅关注整流效率,还涉及系统集成与穿戴试验。未来研究应聚焦以织物为基底开发柔性高效整流器,创新材料工艺与结构设计,以满足可穿戴应用场景需求;同时,需探索柔性连接与电子元件技术,提升多频段射频电路处理能力。 付毅 郑聪 胡吉永关键词:舒适性 单相脉冲整流器故障在线智能诊断实验设计 2024年 针对高速列车电力牵引系统中单相脉冲整流器的功率器件开路故障和传感器故障,设计了基于数据驱动的故障在线智能诊断实验。首先,对单相脉冲整流器系统进行数学建模,分析功率器件开路故障的故障拓扑和传感器故障的故障机理;然后,基于极限学习机算法和非线性自回归结构设计智能诊断模型,并将故障在线智能诊断实验分为离线训练和在线验证2个阶段;最后,基于RT Box半实物仿真器搭建快速原型控制实验平台,对故障模型和诊断模型进行实验验证。实验结果表明,构建的单相脉冲整流器故障在线智能诊断模型可以在1/4个基波周期内检测到故障的发生,并在3/4个基波周期内识别出具体故障类型。 王青元 张坤 苟斌关键词:故障诊断 传感器故障 海上风电二极管整流方案的多重化整流电路谐波分析 2024年 二极管不控整流单元作为海上风电送出系统的整流侧器件是海上风电领域的技术热点。二极管不控整流一般选择多重化整流电路,以12脉波整流电路居多。通过对多重化整流电路中的12脉波整流电路和24脉波整流电路的串联多重联结和并联多重联结分别进行理论分析,研究其交流侧电流和直流侧电压的谐波特性,得出其谐波次数与谐波幅值的计算方法,求出电流谐波总畸变率和电压纹波因数。对比分析12脉波整流电路和24脉波整流电路的特性,探讨将24脉波整流电路应用于二极管不控整流单元的可行性,并基于PSCAD/EMTDC进行了仿真验证。 许烽 曹文斌 钱政旭 黄晓明 梁鹏 张哲任 徐政关键词:谐波分析 PSCAD/EMTDC仿真 基于自抗扰的多VIENNA整流器谐振现象抑制策略 2024年 针对VIENNA整流器系统因高频谐振尖峰而引起的谐振现象,设计了一种基于线性自抗扰和比例积分控制相结合的闭环控制策略。根据单个VIENNA整流器的电路拓扑模型,建立单个VIENNA整流器在两相旋转坐标系下的数学模型,并分析引发VIENNA整流器谐振现象的机理,同时设计二自由度的线性自抗扰控制对系统中的二阶环节进行控制,并利用比例积分控制对一阶系统进行控制,从而形成改进线性自抗扰双闭环控制策略;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建多VIENNA整流器的并联系统,并同时对比例积分控制、改进线性自抗扰控制进行试验对比。结果表明:改进线性自抗扰不仅具有较优的谐振现象抑制能力,而且谐波畸变率为0.75%,提高了多VIENNA整流器的稳定性和鲁棒性。 周金博 刘超关键词:谐振现象 比例积分 基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略 2024年 当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。 张志坚 张国强 李斌兴 王奇维 丁大尉 王高林 徐殿国关键词:VIENNA整流器 电流谐波