“高频/超高频功率变换技术及其应用”专题特邀主编寄语

来源 :电工技术学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xacxd1964
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为应对气候变化、环境污染以及能源危机的挑战,“发展新能源”和“实现碳中和”已成为我国的基本国策.在高效利用可再生能源的基础上进一步提高能效和节能,是减碳减排的主要途径.因此,电力电子技术必将在这场能源革命中发挥越来越重要的作用.电力电子装备的广泛应用,具有更高的发展需求和更加广阔的发展空间,促使现代电力电子技术和相关产业从单一装备走向系统化、从单模块到多模块交叉成网、从功率变换到能量变换的趋势发展.
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为了减小氮化镓驱动电路高频工作时的损耗,针对共栅共源氮化镓高电子迁移率晶体管(Cascode GaN HEMT)提出一种高频谐振驱动电路,采用储能元件替代传统驱动电路中的耗能元件,电感电流为GaN器件栅极电容充/放电,有源密勒钳位电路抑制桥臂串扰。该文重点研究高频谐振驱动电路的工作模态,对电路损耗进行详细分析,给出电感取值的选取原则,并利用PSIM软件对电路进行仿真。最终搭建实验平台对电路的性能进行测试。结果表明,电感为电容充/放电提供低阻抗通路,能有效减小GaN器件驱动电路的电压振荡,明显降低驱动电路的
该文提出基于低高度平面电感的GaN-Si混合型图腾柱无桥功率因数校正器(PFC),利用工频Si二极管的慢恢复特性为高频GaN开关桥臂提供反向电流通路,实现临界电流导通模式无桥PFC和高频GaN开关桥臂的软开关运行。为了实现低高度和高功率密度,提出低高度平面电感结构及其优化设计方法,通过将临界电流导通模式下的电感电流进行分解,给出高频电感磁心和绕组损耗分析模型,并据此对电感结构尺寸进行优化设计。最后制作一台开关频率为200~700kHz、400W的实验样机,验证了所提出的解决方案的可行性和有效性。
为了提高可再生能源发电系统中逆变器的升压能力并改善输出电能质量,该文提出一种低应力高电平开关电容逆变器。所提拓扑使用1个直流电源、3个电容和15个开关器件实现4倍电压增益和十七电平交流电压输出。与其他拓扑相比,所提逆变器能以较少的开关器件产生更多的电平,有效地降低了逆变器的输出谐波含量;无需后端H桥即可实现逆变过程,有效地降低了开关器件的电压应力。此外,所提逆变器的电容电压纹波小,且电容电压自平衡的优点简化了控制器的复杂度。该文详细给出所提逆变器的拓扑结构、工作机理与调制策略,分析电容电压纹波计算,并与其
为了研究中频变压器用环氧树脂复合材料的导热和电气特性,本文选取高导热纳米氮化硼(BN)颗粒作为填料,利用盐酸多巴胺对其进行表面修饰,采用溶液法制备了环氧树脂/纳米BN复合材料试样(BN质量分数分别为1%、2%和5%),通过扫描电子显微镜对试样的微观形貌进行分析,测试了试样的热导率、体积电导率、中频击穿场强和表面电位衰减特性。结果表明:纳米BN的添加提高了环氧树脂的热导率;1 wt%和2 wt%纳米BN的添加降低了环氧树脂的电导率和载流子迁移率;随着电压频率的升高,试样的击穿场强降低;随着纳米BN浓度的增加
针对发电机励磁系统运行时的动静态性能要求,分析了内燃动车柴油发电机的控制特点,提出一种模糊滑模复合控制策略。利用滑模控制对扰动与参数不敏感的特性,可有效解决发电机励磁控制的鲁棒性问题;同时采用模糊控制,根据输出变化量和变化率在同步发电机运行过程中实现实时调整滑膜控制器的参数。仿真结果表明,与单纯的滑模控制相比,模糊滑膜控制器使发电机的端电压更稳定,具有较好的静态和动态性能。
短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献,而后者在工程应用中没有引起足够的重视。目前我国宁夏、上海、广州等电网普遍面临短路电流直流分量超标,系统保护装置难以可靠清除故障的状况,严重威胁电力系统的安全可靠性。基于此,本文提出使用超导故障限流器在限制短路电流幅值的同时,抑制短路电流直流分量的方法,缓解断路器的开断负担。目前超导限流器对短路电流直流分量的抑制效果及在高直流分量系统超导限流器的设计方法尚不清楚。因此,搭建了超导故障限流器模型,以330 kV系统为例,研究了不同直流分量时间常数下超导限流
目前碳化硅(SiC)MOSFET大多沿用Si MOSFET和IGBT的驱动设计方法。然而,由于SiC MOSFET相比Si器件具有更高的开关速度,因而栅极内阻、驱动回路电感和功率回路电感导致的栅源电压干扰情况也值得探索。该文分析栅源电压干扰产生的过程,进而归纳提炼出一种基于干扰动态响应机理的SiC MOSFET驱动参数标幺化设计方法。从开关结电容的等效电路出发,推导出功率回路和驱动回路的传递函数,基于驱动和功率双回路传递函数,研究揭示栅源电压的干扰动态响应机理。进而,引入标幺化的参数表达形式,以标准量化驱
将三电平中点钳位(NPC)交直交变流技术和H桥级联技术相结合的五电平NPC/H桥变流器可以实现更高等级的输出电压和容量。该文研究基于集成门极换向晶闸管(IGCT)的大功率五电平NPC/H桥变流器的主电路拓扑结构,并采用模块化结构设计方式减少了杂散参数。在变流器输出中低频时采用一种改进型载波层叠正弦脉宽调制(IPD-SPWM)方法,并提出一种解决低调制度时最小脉宽问题的方法。在变频器输出高频时采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法来减小输出电压的总谐波畸变率(THD),并给出计算的开关角度轨迹。实验结
针对水箱恒温调节问题,采用FX3U-4AD模拟量采集模块,以及FX3U-PLC内置PID调节指令和脉冲宽度调制输出方式,设计恒温调节程序,并通过阶跃响应自整定法确定PID参数。经验证,该系统简单可靠,程序设计方案能应用于模拟量调节系统。
串联电池组需要均压措施保证其容量、寿命和安全。该文提出一种基于多端口变压器的串联锂电池均压电路,通过主动和被动两种均压路径实现高可控与高效率的整体均压。与同类均压电路相比,无需附加额外电路,且变压器绕组和开关管数量减少一半。通过电路建模分析确定设计变压器电压比等关键参数的约束条件,并在传统平均电压控制策略的基础上提出预测电压和最低电压两种控制策略。最后,针对24串联锂电池组设计基于GaN开关器件和平面多端口变压器的均压样机,实验结果表明,所提电路和控制方法具有良好的均压速度和效率。