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作者

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徐航捷

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朱正斌

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徐国卿

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SPWM电源频率对DBD臭氧产生影响的试验研究会员

期刊论文

作者：陈颖

页码： 187 - 196

摘要

2021/01/01

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介质阻挡放电产生臭氧与工作频率关系密切，臭氧的产量、浓度与产率指标往往相互背离，研究工作频率对臭氧指标的综合影响有重要意义。SPWM电源与臭氧发生器负载的等效电路及仿真结果表明SPWM输出方波的基波为正弦波，幅值10%~95%可调，频率50~2 000 Hz可调，可方便地用于测试频率对臭氧产生性能的影响。搭建由145根放电单元组成的工业应用级臭氧发生器，设计单相三阶SPWM臭氧电源，试验结果表明：谐振频率点随调制度的改变、运行电压的高低会有些变化，当工作频率略低于谐振频率时，发生器性能指标较好，当工作频率大于谐振频率时，臭氧浓度、产率等性能指标出现较大幅度下降。该装置SPWM电源在三种不同的试验路径下，均可优选出合适的工作频率，其中一个优选工作频率为810 Hz，此时臭氧产量为2 095 g/h，臭氧浓度为150.7 g/m3 ，产率为135.1 g/（kW·h）。
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基于ZVS双管自激电路的等离子体电源设计会员

期刊论文

作者：辛纪威 , 李占贤 , 赵潞翔 , 方川 , 董威武

页码： 179 - 186

摘要

2021/01/01

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目前等离子体激励电源通常以工频交流电作为供电输入，体积较大，与便携式等离子体发生装置不匹配，限制了等离子体技术的应用与推广。以此为研究背景，设计并研究了便携式介质阻挡放电电源。该电源重量为200 g，尺寸为102 mm×57 mm×30 mm，电源主电路采用ZVS双管自激电路。通过电路仿真软件辅助设计主电路，并进行了实验测试。结果表明，当电源输入电压为3~12 V时输出电压可达2~5 kV，输出频率可在20~30 kHz范围内变化，最大输出功率为60 W，功率重量比为300 W/kg，高于目前商品化高频高压等离子体电源。采用设计的电源能够成功激发沿面型介质阻挡放电SDBD（surface dielectric barrier discharge）等离子体发生器和悬浮电极介质阻挡放电FE-DBD（floating electrode dielectric barrier discharge）柔性等离子体发生器产生冷等离子体，经过实验研究，其相关特性满足大气压开放条件下空气介质阻挡放电工作电压2~20 kV、工作频率50 Hz~1 MHz的要求，为介质阻挡放电电源的便携性提供了良好的技术支撑。
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IGBT模块栅氧老化机理分析与表征方法研究会员

期刊论文

作者：魏伟伟 , 张杨 , 徐国卿

页码： 171 - 178

摘要

2021/01/01

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绝缘栅双极型晶体管IGBT（insulated gate bipolar transistor）作为电力电子系统的核心器件，广泛应用于新能源发电、轨道机车牵引、电动汽车驱动以及航空航天等重要领域。栅氧层作为IGBT中相对薄弱的环节，如何准确地预测IGBT栅氧层老化状态成为学术界和工业界的研究热点。首先，分析IGBT栅氧层老化机理以及栅氧层老化对IGBT关断过程的影响，提出关断延迟时间td（off）作为IGBT栅氧层老化状态的状态参数。其次，建立IGBT栅氧层老化仿真模型，并对td（off）表征IGBT栅氧层老化状态进行仿真分析。最后，搭建了双脉冲实验平台，获得了栅氧层老化影响IGBT功率模块相关电气参数的实验结果，并与仿真结果进行了比较验证。实验结果证明td（off）可以有效地表征IGBT栅氧层老化状态。该研究对电力电子器件和装置的运行维护与状态预测具有重要的应用价值。
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基于磁控电感低压电网线电压调节器的研究会员

期刊论文

作者：张继华 , 田浩 , 陈忠华 , 王珂珂

页码： 164 - 170

摘要

2021/01/01

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为解决低压电网线路中由于电压调节技术原因导致电压畸变的问题，提出了一种新型低压电网线电压调节器LVR（line voltage regulator），并设计了磁控电感MCI（magnetically controlled inductor）元件。该元件可以使用一个较小的铁芯，省去了开关元件和其他运动部件，减小了铁损耗和材料损耗。基于MCI设计三相电路模型及实验平台，通过实验与仿真结果，对比电压的变化和效率均达到预期结果，验证了具有电压的无极调节功能和高鲁棒性，使得该器件可以用于低压电网电路的调节，为电压调节器的进一步研究提供参考。
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高压直流输电系统单极闭锁故障下同步调相机与STATCOM的对比研究会员

期刊论文

作者：宋凯洋 , 姚骏 , 汪军

页码： 154 - 163

摘要

2021/01/01

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当高压直流输电系统送端换流站发生单极闭锁故障时，换流站交流侧将出现无功功率过剩，导致换流站交流侧电压骤升，进一步会引起送端电网各发电设备端电压骤升。因此，需要在送端交流侧附近加装适当的暂态无功补偿装置以提高系统的稳定性。为此，当先从运行原理、响应特性等多个角度对同步调相机和静止同步补偿器两类暂态无功补偿装置进行分析。然后，对比分析单极闭锁故障下两者在高压直流输电送端系统的应用效果。最后，结合单极闭锁故障下切除部分无功补偿装置的措施，得出同步调相机具有更强的暂态无功支撑能力和暂态电压调节能力的结论。
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基于储能型开关电感准Z源逆变器的模型预测控制会员

期刊论文

作者：冯婷婷 , 张竣淇 , 朱勇 , 周平

页码： 137 - 145

摘要

2021/01/01

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针对传统准Z源逆变器QZSI（quasi-Z-source inverter）升压能力和功率协调控制能力的不足，提出将储能电池与开关电感型准Z源逆变器相结合，构成储能型开关电感准Z源逆变器ES-SLQZSI（energy-storage switched-inductor QZSI），提高了系统升压倍数和功率协调能力。针对ES-SLQZSI系统，提出一种基于有限集模型预测控制FCS-MPC （finite control set-model predictive control）结构的功率控制策略，在单级变换系统中实现了最大功率点追踪MPPT （maximum power point tracking）和并网功率控制。建立ES-SLQZSI的离散时间模型，并基于此模型设计了预测函数与代价函数，然后设计了光伏功率MPPT模块和输出功率管理模块。相比于传统多级结构的储能光伏系统，所提系统结构简单，无需额外的DC-DC变换器。相比于传统双环PI+PWM控制策略，所提方法简单易行，所需PI控制器少，无需PWM调制器，且动态响应速度优良，适合被控变量较多的非线性系统。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
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5L-ANPC逆变器中器件过电压分析及抑制会员

期刊论文

作者：黄杨涛 , 邓金溢 , 陈敏 , 徐德鸿

页码： 129 - 136

摘要

2021/01/01

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针对光伏发电系统中的五电平中点有源箝位型逆变器进行研究，分析并抑制了三类引起低压器件过电压的问题。首先，通过引入吸收电容，抑制换流回路过长引起的高关断应力；其次，优化动作时序抑制前级高压器件切换引起的低压器件过电压；然后，设计特殊的关机模式抑制传统驱动全封锁关机造成的过电压问题。最后，在60 kW的实验样机上验证了电压应力抑制方法的有效性。
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新型磁集成组合式CUK变换器会员

期刊论文

作者：李洪珠 , 刘艳 , 李洪璠 , 张馨瑜 , 张理

页码： 121 - 128

摘要

2021/01/01

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提出了一种磁集成组合式CUK变换器。该组合变换器由2个基本CUK变换器组合而成，同时将变换器中3个电感进行磁集成。通过对组合变换器进行模态及工作性能分析，组合变换器的电压增益是基本CUK变换器的2倍，电感磁集成后电感电流纹波显著降低。分析给出了减小电流纹波磁集成电感耦合度设计准则。仿真和实验验证了理论分析的正确性。磁集成组合式CUK变换器可以应用于光伏、燃料电池等发电系统。
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新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器会员

期刊论文

作者：姚宏旭 , 海航 , 高妍 , 吴琨

页码： 111 - 120

摘要

2021/01/01

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为了提高传统级联Boost变换器的电压增益、减小支路电感电流纹波、减弱开关管电压应力、减小变换器的体积，将磁集成技术、开关电感和储能电容应用到级联Boost变换器中，提出了新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器。通过引用两个开关电感和储能电容，可以使所提出的变换器的电压增益提高为传统级联Boost变换器的4倍。利用磁集成技术合理设计出耦合电感系数，不仅可以有效减小变换器电感支路的电流纹波与开关器件的电压应力，同时还提高了系统暂态响应速度，减小了变换器的体积，从而提高了变换器的电气性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。
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一种耦合电感双倍压单元高增益Boost变换器会员

期刊论文

作者：刘洋 , 董锋斌 , 皇金锋

页码： 103 - 110

摘要

2021/01/01

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为了进一步优化耦合电感型高增益Boost变换器性能，提升电压增益，将2组倍压单元与耦合电感原边和副边结合，提出了一种耦合电感双倍压单元高增益Boost变换器。耦合电感原边与二极管-电容组成的倍压单元消除了漏感影响，抑制了电压尖峰；耦合电感副边组成桥式倍压单元，副边电流双向交替，2个电容分别储能后一起放电，提高了电压增益，缓解了二极管反向恢复的问题。主要从变换器的工作原理及稳态性能两方面进行了分析，并通过实验平台制作了一台100 W的模型进行验证，理论与实验结果相一致。
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2021年第6期