2023年1月13日下午15:00,恒爱精诚团队线上举办了本学期第13期读报活动。本次读报的同学为五位研一学生和两位研三同学,王付胜老师担任读报指导老师,全体研一同学旁听进行交流学习。
首先是陈煜强同学题为“用于宽输出范围LLC变换器的间歇和移相混合控制方法”的读报分享。为了实现LLC谐振变换器的宽范围输出,传统方案有调频控制、移相控制和Burst控制等,但这些方案都有各自的不足之处,如调频控制方案在低增益时不宜采用。针对这一问题,该文章提出了间歇和移相混合控制方案。该方案在实现变换器宽范围的同时,降低谐振腔电流应力、实现了滞后管软开关且没有明显影响系统控制的稳定性,不足之处在于该方案会进一步增加输出电压纹波。分享结束,王老师指出文章所提方案的控制框图容易让人误解,因为图中两个关键参数并不是同时作用的,之后王老师与陈煜强同学详细探讨了该方案的原理及实现。
图1 陈煜强读报题目
图2 陈煜强读报内容
其次是刘恒同学的读报分享,题目为“一种由碳化硅和硅器件混合的高效率三电平有源中点钳位变流器”。SiC MOSFET开关损耗较小,但成本较高,为了充分利用其优势并减小成本,该文章提出了“SiC & Si 器件混合型ANPC”的拓扑结构及其对应的调制策略。该方案引入四个工频管,上下桥臂的SiC MOSFET作为高频管,通过不同的调制策略实现逆变和整流。其中高频管SiC MOSFET承担了所有的开关损耗,工频管仅承担通态损耗,充分利用了SiC MOSFET的低开关损耗优势,显著减小了开关损耗。通过对比分析不同开关频率、不同输出功率、不同直流母线电压下的总损耗,验证了该方案具有低损耗高效率的优势,不足之处在于该方案没有考虑平衡开关管的损耗,易造成SiC MOSFET因温度过高损坏。分享结束,王老师指出刘恒同学所选文章过于简单、不够新颖。
图3 刘恒读报题目
图4 刘恒读报内容
紧接着为耿嘉庆同学题为“双向感应输电系统效率优化及宽零电压运行范围的控制策略”的读报分享。该文章研究的问题为BIPT系统中同时实现负载匹配和软开关的控制策略以优化传输效率,它首先对双边LCC对称型补偿网络的BIPT系统进行建模,然后分析零电压运行与负载匹配条件,最后提出三移相(TPS)控制策略与双移相(DPS)控制策略并研制1kW BIPT系统的缩小样机进行实验验证。师生交流环节,王老师提问“文章软开关实现方式是什么,移相角的物理意义是什么”,并详细阐述了该方案软开关的实现原理,从这一角度引出论文的不足之处。
图5 耿嘉庆读报题目
图6 耿嘉庆读报题目
然后是边媛媛同学的分享,主题为“一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法”。为提高并网逆变器的电能质量,该文章以三相 LCL 型并网逆变器为研究对象,将本地谐波补偿和抗电网背景谐波电压扰动在三相并网逆变器控制中统一考虑,提出一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法。该方案采用基波控制支路与谐波控制支路相并联的控制结构,根据控制目标的不同,可实现谐波抑制和谐波补偿两种模式的灵活切换。文章通过整个控制系统的频域特性分析证实了所提控制策略的优越性,并通过仿真和实验验证了所提策略的有效性。分享结束,王老师对其提问“谐波补偿和谐波抑制有什么区别,轻载和重载下为什么采用不同的方法等”,并指出其读报理解不够透彻,汇报水平亟待提高。
图7 边媛媛读报题目
图8 边媛媛读报内容
然后是胡林枫同学关于“弱电网下为减小锁相环负面影响的一种LCL型并网逆变器电流控制参数的改进设计”的读报分享。当三相LCL型并网逆变器接入弱电网时,电流控制通过公共耦合电压点(PCC)与锁相环(PLL)的相互作用十分显著,且锁相环的动态响应会影响电流控制,使之不能呈现理想的控制性能,甚至导致系统不稳定。而传统的电流控制器设计方法忽略了锁相环的影响,为了减小锁相环对电流控制的负面影响,该文章提出了一种电流控制器的改进设计方法。
文章首先建立了受锁相环影响的电网电流控制小信号模型,紧接着推导了电流控制器参数的静态稳定裕度约束区间,基于此提出了对电流控制器参数和电容电流反馈系数的改进设计方法,最后通过实验验证了所提方法的有效性。分享结束,王老师针对文章思路、理论分析逻辑、电网SCR变化对电流控制参数设计影响等与胡林枫同学进行了具体交流。
图9 胡林枫读报题目
图10 胡林枫读报内容
接着是吴金灿同学的读报分享,主题为:“风控电网中同步调相机的优化配置”。由于新能源机组并网会降低电网系统的强度,为此可以安装同步调相机提高电网系统强度,但需要确定同步调相机的配置容量及位置,而传统调相机配置方法缺乏对长期经济效益的考虑。基于此,此文章考虑同步调相机安装的长期经济效益提出了一种用于确定同步调相机的最佳位置和额定值的优化算法。文章通过建立长期经济效益模型,利用遗传算法进行迭代计算同步调相机的位置和额定值,并潮流计算等以判断是否满足标准,最终确定最佳同步调相机安装位置及配置容量。分享结束,王老师提问文章最终是否考虑运行方式的影响,因为在不同的运行方式下其效益也有所不同,吴金灿同学也对此做出了相应的回答。
图11 吴金灿读报题目
图12 吴金灿读报内容
最后是刘博同学主题为“单回路控制的LCL并网逆变器延时稳定性分析”的汇报。对于LCL并网逆变器的谐振抑制方法一般为有源阻尼法和无源阻尼法:前者由于引入电阻,损耗较大;后者由于引入状态量反馈,使得回路控制较为复杂。基于此,该文章提出了一种无附加阻尼的单回路电流控制方法(延时补偿法)。其核心思想如下:当采用桥侧电流控制(ICF)方式系统不稳定时,可基于线性预测补偿器采用减少延时的方法使系统稳定;当采用网侧电流控制(GCF)方式系统不稳定时,可采用增加延时的方法使系统稳定。文章采用单环控制,降低了控制系统的复杂性,但稳定性相较于双环控制较差,使用场合具有一定的局限性。分享结束,王老师针对ICF和GCF代表意义进行了提问,并对文章结尾双环控制的具体结构做了详细解释,最后探讨了控制周期对延时环节的约束关系。
图13 刘博读报题目
图14 刘博读报内容
本次读报活动中,7位同学进行了精彩的分享,从电力电子各个领域及不同维度带领大家感受了科研的魅力,极大地开拓了同学们的眼界,使同学们受益匪浅。
最后感谢恒爱精诚团队组织本次读报活动以及各位同学对团队读报活动的支持,希望同学们能够珍惜把握读报机会,提升自我科研水平,本期读报活动圆满结束。