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基于LLC谐振变换器的电力电子牵引变压器控制策略研究 被引量:25
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作者 刘建强 赵楠 +2 位作者 孙帮成 汪洋 齐洪峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第16期3333-3344,共12页
采用电力电子牵引变压器取代传统工频变压器可实现高速列车牵引变压器小型化、轻量化的目标。针对由级联H桥变换器和LLC谐振变换器组成的电力电子牵引变压器,首先研究级联H桥变换器的电压电流双闭环控制策略,分析LLC谐振变换器功率反向... 采用电力电子牵引变压器取代传统工频变压器可实现高速列车牵引变压器小型化、轻量化的目标。针对由级联H桥变换器和LLC谐振变换器组成的电力电子牵引变压器,首先研究级联H桥变换器的电压电流双闭环控制策略,分析LLC谐振变换器功率反向流动的工作原理及变换器增益特性,提出采用变频控制实现功率双向流动的控制方法。为解决系统的功率平衡问题,提出一种基于LLC谐振变换器的功率平衡控制策略。该方法前级级联H桥变换器只进行基本控制,通过对后级LLC谐振变换器进行电压平衡控制,从而实现系统的功率平衡。搭建电力电子牵引变压器仿真模型和实验样机,仿真和实验结果表明所提出的控制策略能够实现功率双向流动,且各功率单元的传输功率保持一致,实现了系统的功率平衡。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 LLC谐振变换器 功率双向流动 功率平衡控制
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电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究 被引量:9
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作者 刘建强 符里 +2 位作者 杨景熙 杜会谦 裴春兴 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期44-53,共10页
电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建... 电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 功率平衡控制 级联H桥 直流电压平衡控制 双有源桥式变换器 输出均流控制
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电力电子牵引变压器多模块载波移相同步控制策略研究 被引量:4
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作者 赵帅 刘建强 +2 位作者 陈少勇 艾宇 史芸铭 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期37-44,共8页
电力电子牵引变压器是下一代高能效牵引传动系统的核心部件,现有采用分布式控制系统的电力电子牵引变压器由于通信时延导致载波同步时PWM脉冲异常,进而造成电感电流突变问题。针对此问题,对基于双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器PW... 电力电子牵引变压器是下一代高能效牵引传动系统的核心部件,现有采用分布式控制系统的电力电子牵引变压器由于通信时延导致载波同步时PWM脉冲异常,进而造成电感电流突变问题。针对此问题,对基于双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器PWM脉冲异常的产生机理进行分析,提出一种电力电子牵引变压器多模块载波移相同步控制策略,通过实时触发SCL时钟来消除同步信号的通信延时误差,在此基础上给出同步频率的设定原则,进一步消除同步偏差。所提出的多模块载波移相同步控制策略能够可靠地产生PWM驱动脉冲,保证电力电子牵引变压器各模块载波同步正常。构建系统仿真模型,对所提出的多模块载波移相同步控制策略进行仿真研究。设计并搭建五单元电力电子牵引变压器试验平台,对上述控制策略进行试验研究。仿真与试验结果一致,验证本文所提出的电力电子牵引变压器多模块载波移相同步控制策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 双有源桥式变换器 分布式控制系统 载波移相 载波同步
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电力电子牵引变压器无电流传感器均流控制方法研究 被引量:5
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作者 刘建强 符里 +2 位作者 杨景熙 齐洪峰 于博轩 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期45-52,共8页
选用级联H桥变换器和双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器存在直流电压平衡控制和输出电流均衡控制问题,即功率平衡控制问题。针对此问题,本文提出一种功率平衡控制策略,该控制策略由电压平衡控制方法和基于双有源桥式变换器的无电流... 选用级联H桥变换器和双有源桥式变换器的电力电子牵引变压器存在直流电压平衡控制和输出电流均衡控制问题,即功率平衡控制问题。针对此问题,本文提出一种功率平衡控制策略,该控制策略由电压平衡控制方法和基于双有源桥式变换器的无电流传感器均流控制方法两部分组成。其中,所提出的无电流传感器均流控制方法依据双有源桥式变换器的功率表达式得出,该方法使用计算电流值替代实际电流值来完成均流控制。构建系统仿真模型,对所提出的功率平衡控制策略进行了仿真研究。设计并搭建了两个功率单元组成的实验平台,对上述控制策略进行了实验研究。仿真与实验结果一致,验证了本文所提出的电压平衡控制方法及无电流传感器均流控制方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 功率平衡控制策略 双有源桥式变换器 均流控制
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基于双有源桥式DC-DC变换器的电力电子牵引变压器的电压平衡控制 被引量:32
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作者 杨景熙 刘建强 +1 位作者 张捷频 郑琼林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第A01期119-127,共9页
提出一种基于双有源桥式(DAB)DC-DC变换器的电力电子牵引变压器(PETT)的电压平衡控制策略,分析这种控制策略的作用机理,并提出一种PETT的起动控制方法。建立单个DAB的数学模型、DAB并联系统的整体模型以及DAB并联系统的电压平衡控制模型... 提出一种基于双有源桥式(DAB)DC-DC变换器的电力电子牵引变压器(PETT)的电压平衡控制策略,分析这种控制策略的作用机理,并提出一种PETT的起动控制方法。建立单个DAB的数学模型、DAB并联系统的整体模型以及DAB并联系统的电压平衡控制模型,以方便、有效地进行输出电压控制器、输入电压平衡控制器的设计。基于两单元PETT实验平台,开展仿真和实验研究,仿真和实验结果一致,变换器的稳态和动态控制性能良好。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 双有源桥式DC-DC变换器 电压平衡控制 PETT起动控制
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电力电子牵引变压器整流级启动优化控制策略 被引量:1
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作者 周春晓 胡德旺 +4 位作者 刘东辉 李岩磊 杜玉亮 毛承雄 王丹 《铁道机车车辆》 北大核心 2021年第5期32-37,共6页
在电力电子牵引变压器(PETT)的启动过程中,存在着启动缓慢和产生冲击电流的问题。针对PETT整流级启动过程中冲击电流产生原因和产生过程进行了分析,并针对整流级启动过程提出了三段式恒定电流启动策略,实现了整流级启动速度、启动电流可... 在电力电子牵引变压器(PETT)的启动过程中,存在着启动缓慢和产生冲击电流的问题。针对PETT整流级启动过程中冲击电流产生原因和产生过程进行了分析,并针对整流级启动过程提出了三段式恒定电流启动策略,实现了整流级启动速度、启动电流可控,抑制冲击电流的功能。对所提出的启动策略所需启动时间进行了计算,推导了估算公式,并计算了启动电阻损耗。相比于传统启动策略,文中所提出方法在无冲击电流的基础上,能降低23%~50%的整流级启动时间。通过Matlab/Simulink仿真验证了所提出的整流级启动策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 PWM整流器 启动过程及控制方案 冲击电流
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牵引电力电子变压器次谐振现象机理及抑制策略 被引量:1
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作者 刘华东 张志学 +1 位作者 陈涛 黄子昊 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期45-53,共9页
牵引电力电子变压器(PETT)由于单相拓扑结构、高低频率变流器混合使用和死区时间等影响,中间直流侧电压包含以2倍频为主的低次谐波电压。低次谐波电压在LLC变换器谐振回路中被放大,发生次谐振现象。揭示直流侧2倍频等低次频谐波电压在LL... 牵引电力电子变压器(PETT)由于单相拓扑结构、高低频率变流器混合使用和死区时间等影响,中间直流侧电压包含以2倍频为主的低次谐波电压。低次谐波电压在LLC变换器谐振回路中被放大,发生次谐振现象。揭示直流侧2倍频等低次频谐波电压在LLC谐振变换器中产生次谐振的机理,讨论次谐振引起ZVS(零电压开通)范围减小和开关管通态损耗增加的原因。定量分析低频谐波电压及其放大系数与网侧功率、直流电容值、直流电压谐波次数和网侧谐波电流的关系。给出PETT系统参数优化选取的方法和抑制低次谐波的控制策略。试验验证了本文所提方法、策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 牵引电力电子变压器 高低频变流器混合使用 2倍频谐波电压 次谐振 ZVS 谐波抑制
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基于电力电子变压器的优化级联多电平变换器矢量均压算法 被引量:19
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作者 朱磊磊 杨帆 +3 位作者 聂江霖 林宏健 舒泽亮 柳明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3257-3267,共11页
级联多电平变换器由于具有较好的灵活性与易模块化使得其在电力电子牵引变压器(power electronic traction transformer,PETT)系统中得到了广泛应用。而该变换器功率单元间电压不平衡是其亟待解决的问题。针对该问题,提出一种适应于多... 级联多电平变换器由于具有较好的灵活性与易模块化使得其在电力电子牵引变压器(power electronic traction transformer,PETT)系统中得到了广泛应用。而该变换器功率单元间电压不平衡是其亟待解决的问题。针对该问题,提出一种适应于多电平变换器的空间矢量(space vector pulse width modulation,SVPWM)脉宽调制均压算法。算法以三功率单元级联变换器为例,首先构造级联变换器的矢量分布三维图并确定系统冗余矢量;其次,利用能量守恒原则以系统平均电压为基准,通过在每一时刻实时对比各个功率单元与平均电压的差异来决定下一时刻各功率单元输出电平变化趋势,且确保所变化数值最小。相比于传统矢量均压算法,所提算法不仅能均住各功率单元带不同工况负载时的直流电压,且确保功率单元的开关管动作次数与电压应力达到最小,使得开关损耗减少、系统效率与器件运行寿命提升,此外算法可计算且便于扩展。最后,通过Matlab/Simulink软件与小功率实验平台共同验证所提均压算法的正确性与可行性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 级联多电平变换器 优化的电压均衡算法 不同负载工况均压 开关管动作次数与电压应力最小
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PR控制的多模块多电平电力电子变压器 被引量:8
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作者 叶逢春 薛飞 +2 位作者 徐恒山 石季英 乔文 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期113-119,共7页
针对动车牵引系统中传统工频牵引变压器具有体积大、重量大的缺点,提出一种具有中频变压器MFT(medium-frequency transformer)结构的电力电子牵引变压器PETT(power electronics traction transformer)。PETT的高频整流器采用半桥电路,... 针对动车牵引系统中传统工频牵引变压器具有体积大、重量大的缺点,提出一种具有中频变压器MFT(medium-frequency transformer)结构的电力电子牵引变压器PETT(power electronics traction transformer)。PETT的高频整流器采用半桥电路,调制模块中引入载波移相技术;电流内环采用比例谐振PR(proportional resonant)控制。将模块化技术、载波移相技术与比例谐振控制技术相结合,在较小的电感体积下提高了网侧电流波形,减轻了牵引系统的重量和体积。基于MATLAB/Simulink平台搭建了PETT的仿真模型,并开发了1台3 kW的PETT样机。仿真与实验结果证明:在大扰动情况下,PETT能迅速地对负载的波动进行调节并使其稳定,具有良好的静态、动态特性和较高的工作效率。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 比例谐振 载波移相 中频变压器 模块化技术
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大功率中频变压器多目标参数优化设计 被引量:24
10
作者 律方成 郭云翔 李鹏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期210-217,共8页
为了对电力电子牵引变压器300 k W功率单元中的中频变压器(HPMFT)进行优化设计,分析了大功率中频变压器绕组高频损耗、铁芯高频损耗以及漏感参数的计算方法。在此基础上,利用自由参数扫描法建立了其设计流程,依据综合评价系数选择了兼... 为了对电力电子牵引变压器300 k W功率单元中的中频变压器(HPMFT)进行优化设计,分析了大功率中频变压器绕组高频损耗、铁芯高频损耗以及漏感参数的计算方法。在此基础上,利用自由参数扫描法建立了其设计流程,依据综合评价系数选择了兼顾变压器损耗、漏感与质量的最优方案。按照最优方案制造了样机,并对其参数进行了测试。对比解析设计与实验测试结果可知,样机铜耗、铁耗、漏感与质量的误差分别为7.99%、12.75%、6.98%和2.21%,均在可接受范围内,验证了该设计方法的正确性与有效性。 展开更多
关键词 电力电子牵引变压器 大功率中频变压器 高频损耗 漏感参数 优化设计
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电子开关带电过分相对PETT的影响及其抑制措施
11
作者 胡德旺 毛承雄 +2 位作者 王丹 杜玉亮 刘东辉 《铁道机车车辆》 北大核心 2023年第6期70-77,共8页
分析了电子开关带电过分相的电气暂态过程,搭建了仿真模型并进行仿真。在电子开关带电过分相方式下,短时失电对电力电子牵引变压器造成了输入冲击电压、冲击电流以及直流侧电压波动的影响,且由于过分相前后输入电压的相位存在突变,其影... 分析了电子开关带电过分相的电气暂态过程,搭建了仿真模型并进行仿真。在电子开关带电过分相方式下,短时失电对电力电子牵引变压器造成了输入冲击电压、冲击电流以及直流侧电压波动的影响,且由于过分相前后输入电压的相位存在突变,其影响将会加剧。根据相应影响,整流级采用优化后的锁相策略,提高了相位跟踪速度,隔离级采用虚拟直接功率控制策略,减小了直流侧电压波动。最后在分相区前后相位差不同的工况下进行仿真,降低了过分相带来的影响,验证了措施的有效性。 展开更多
关键词 高速铁路 电力电子牵引变压器 过分相 抑制策略 锁相环
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弓网离线电弧对PETT的影响及其抑制措施 被引量:4
12
作者 胡德旺 周春晓 +4 位作者 毛承雄 王丹 刘东辉 李岩磊 杜玉亮 《铁道机车车辆》 北大核心 2021年第4期119-125,共7页
在列车高速运行过程中,由于受电弓和接触网独特的接触供电方式,弓网之间的高速滑动将引起垂向的振动和跳动,产生弓网离线及其离线电弧的产生,这将会对列车牵引变流器稳定运行产生很大影响。电力电子牵引变压器是牵引变流器中牵引变压器... 在列车高速运行过程中,由于受电弓和接触网独特的接触供电方式,弓网之间的高速滑动将引起垂向的振动和跳动,产生弓网离线及其离线电弧的产生,这将会对列车牵引变流器稳定运行产生很大影响。电力电子牵引变压器是牵引变流器中牵引变压器的一个发展趋势。文中建立了弓网电弧数学建模,分析了弓网电弧对系统输出电压的影响;提出了一种短时开环控制的方法,能够减少电压恢复时间,可以提高在弓网离线时牵引系统的稳定性;提出了一种减小弓网电弧产生的谐波影响的改进控制策略,可以对系统输入电流谐波起到一定抑制作用。 展开更多
关键词 弓网电弧 电力电子牵引变压器 PWM整流器 欠压闭锁
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