一种光伏制氢多端口变流器研究

介绍了一种光伏制氢多端口变流器的设计原理、组成与各端口特性,该设备可应用于光伏电站配属的制氢站,给制氢车间电解槽提供稳定的可调电源。实验证明:在光伏制氢应用中,该设备具有为制氢车间提供稳定的可调电源,在光伏区功率突变或退出后仍然可以持续供电的优点。

基于多端口参数提取和主动空间映射法的腔体滤波器设计

为提高微波腔体滤波器的设计效率,文中提出了一种基于多端口参数提取和空间映射法的滤波器快速设计方法。通过添加额外内部端口提取腔体滤波器电磁模型的Y参数,从而计算出耦合矩阵,再结合空间映射法将求解滤波器理想尺寸问题转换为逼近理想耦合矩阵问题。最后设计并加工了一款四阶同轴腔体滤波器,在初值偏差很大的情况下,经过四次迭代即可得到满足指标的滤波器物理尺寸,实物调试结果和仿真结果一致性良好,从而证明了文中方法的快捷有效。

基于准对称性的超宽带八端口和差器设计

和差器在雷达领域具有广泛的应用。文中首先对八端口和差器的工作原理进行了介绍,同时提出了端口准对称性的新概念,并进行了理论分析和论证。在端口准对称性的基础上提出一种超宽带八端口和差器的整体设计方案,使多个设计参数简化为一个设计参数,极大地简化了八端口和差器的设计。实际加工了一款基于双面平行带线的超宽带八端口和差器,中心频率为3 GHz,工作频率为1.5 GHz~4.5 GHz(-10 dB以下),相对带宽为100%,相位误差在±4°以内。测试结果与仿真结果和理论分析结果相符,验证了所提理论的正确性。

具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器

为解决柔性直流电网中混合式直流断路器成本高以及盲目重合闸的问题,提出了一种具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器。所提断路器能够在能量耗散期间旁路故障线路中的限流电抗器,配合电容充电回路的导通,将本应经避雷器耗散的限流电抗器能量转移到电容中,从而有效减少了故障隔离时间与避雷器能量耗散压力,并为故障性质的判别提供了能量支持。同时,该断路器通过共享主断路器的方式实现故障隔离,结合避雷器泄能需求的下降,大大降低了断路器的制造成本,在经济性方面优势明显。此外,该断路器利用故障识别电流与电容电压在永久性故障与瞬时性故障下的幅值差异来识别故障性质,实现了自适应重合闸,操作简单且易于控制。最后,利用PSCAD/EMTDC在三端MMC柔性直流系统环境下对所提方案的有效性进行了仿真验证,并通过与其他方案的对比分析,证明了所提方案的优越性。

基于多阶反馈重构的微电网端口变换器自抗扰策略

直流微电网低压负载侧电能稳定供应是新型电力系统中新能源有效消纳的重要保障。针对微电网供能枢纽变换器受扰情况下输出不稳定的问题,提出了一种观测器状态变量重构补偿的改进型自抗扰策略。首先,通过剖析自抗扰框架下无法避免的结构问题,推导出观测误差精准范式,并对扰动观测变量进行重构补偿,实现对总扰动的快速跟踪和消除。然后,进一步对改进策略在稳定性能、跟踪性能、抗扰性能、鲁棒性能4个维度进行理论分析,验证了该策略的正确性与有效性。最后,利用数字仿真和物理实验模拟实际工况进行对比分析,验证了该策略在微电网系统多种内外不确定扰动下均具有较好的动态性能。

柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

基于多端口网络理论的多负载WPT系统效率最大化研究

针对多负载无线电能传输系统效率的最大化问题,采用多端口网络理论分析并将系统效率最大化下的最优负载值问题转为求解广义特征值问题。首先,搭建单输入多输出多负载无线电能传输系统模型,结合端口网络理论和广义瑞利商深入研究系统最佳负载和最大效率之间的关系。在系统参数确定的前提下,通过对系统负载值进行设计,可以实现系统达到最高效率运行的状态,并应用对偶原理将理论成果推广至多负载电容式无线电能传输系统中;其次,采用遗传算法对多负载无线电能传输系统效率进行寻优,确定最佳负载值的正确性和可行性;最后,搭建了基于S-S拓扑的电感式无线电能传输系统实验平台,将单输入两输出、单输入三输出、单输入两不同、单输入三不同输出负载系统作为样本,仿真和实验数据对比验证了所提方法的正确性及最佳负载的可行性。

一种SOP端口不平衡时直流侧电压脉动抑制策略

当柔性多状态开关(SOP)端口电压不平衡时,会引起直流侧电压的波动,给整个系统的稳定性带来很大的影响。根据SOP的数学模型,对波动的原因进行了分析,提出一种基于二阶滑模控制的直流侧电压波动抑制策略;通过引入基于非线性干扰观测器的电容补偿器装置,对参考电压电流进行精确地跟踪。考虑多种端口电压不平衡的条件,在MATLAB/Simulink中搭建SOP仿真模型,仿真结果表明,该方法对直流侧电压波动抑制有明显的效果。

基于端口属性的交换机级联端口识别技术浅析

随着物联网的快速发展,用户局域网中往往运行着数量众多的终端及哑终端。为了精准测绘及管理局域网的网络空间地图,管理者需要实时了解知悉网络空间中每个资产的具体位置。基于资产探测的成果,通过安全外壳协议交互、简单网络管理协议服务、网络资产测绘相结合的方式探究交换机端口属性,完成交换机级联端口精准识别,为绘制网络空间拓扑及交换机端口级的准入管控提供精准数据。

基于互联网移动端口的大学生英语口语学习策略研究

从积极性、语言环境、思维能力和应用能力等方面分析大学生英语口语学习现状。从学生、教师、社会三个角度阐述互联网移动端口与大学生英语口语学习相融合的优势。为构建高效的英语口语课堂,提升大学生的英语口语能力,结合教学实例,探索基于互联网移动端口的大学生英语口语学习策略,即融入体验式学习模式促实践,构建语言学习环境促习得,开展多样化同伴互动和即时评价。

三端口直流换流装置及其无源控制仿真研究

所研究的三端口换流装置包括电源、储能和负荷3个端口,其中负荷可以直接从电源或储能端口获取电能。首先,建立了欧拉-拉格朗日形式的数学模型,设计了无源控制器,并展开了无源控制PBC(passivitybased control)的仿真研究。PBC策略在非线性系统中具有全局稳定性强、对系统参数偏差和外部干扰具有较强的鲁棒性等优点,以PBC理论为基础,论证了该三端口换流装置系统的无源性,通过无源控制和单移相控制的双主动全桥DAB(dual-active-bridge),实现了三端口之间的能量传递,最后给出Matlab/Simulink中的仿真结果,证明了该装置中负荷可以直接从储能端口获取电能并可以安全稳定可靠地运行。

具备故障限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器拓扑与控制策略

为解决直流电网中直流故障快速清除的技术难题,提出了一种同时具备限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器,并设计了启动、限流后开断线路和限流后复位3种控制策略。所提拓扑结构通过限流电路实现断路时刻电流值的大幅下降,通过电感旁路电路实现故障清除所需时间的缩短;所提控制策略通过复用拓扑部分回路实现直流电网对断路器电容的预充电,通过初步故障判断与二次确认方式来优化断路器的动作时序,实现断路时刻电流值的进一步下降。在PSCAD/EMTDC中搭建了三端直流电网仿真模型,对断路器的各种工况进行了仿真验证。结果表明该多端口直流断路器在各工况下均可实现多条直流线路的保护、减小断路时刻电流值和减小故障切除所需时间。

航天器多端口电源控制器拓扑推演和优化方法综述

电源控制器需要完成输入、储能和输出端口功率之间的控制,随着更多不同类型能源接口的加入,具有高功率密度、高效率和其他高性能的多端口变换器成为电源控制器的理想解决方案,其拓扑是实现航天器供配电功能的重要基础。文章针对航天器多端口电源控制器拓扑结构电路应用和任务专项需求,对多种拓扑推演方法和拓扑主要性能优化措施进行详细的调研和总结;在此基础上提出拓扑结构设计重点发展方向,例如归一化的拓扑推演流程、完善的电路拓扑性能优化方法和基于总体角度的电源控制器设计思路。上述研究结果可为更远距离空间探测、更大规模航天器供配电系统建造和航天任务中新型能源管理设计提供参考。

矩量法的一般波端口电磁建模方法

针对矩量法中非规则截面波端口的电磁建模问题,提出了一种基于高阶基函数矩量法的一般波端口建模方法。基于等效原理和模式匹配法建立了波端口表面积分方程,并利用二维有限元法对非规则波端口的模式进行高精度数值分析,将矩量法的规则波端口模型拓展为可用于规则及非规则波端口建模的一般波端口模型。在此基础上,使用定义于双线性曲面四边形单元的高阶基函数取代传统低阶基函数,减少了矩量法矩阵的未知量,显著降低了算法的内存需求和计算时间。通过数值算例对方法进行测试,与有限元法的数值结果进行对比,验证了方法的正确性;与低阶矩量法的数值结果对比,验证了方法的高效性。结果表明,该方法进行一般波端口模型建模仿真具有高效率和高数值精度的特点。

新型多频率三端口模块化多电平换流器拓扑及其控制策略

未来电网中将会存在的工频、直流与低频等多种频率,而传统换流器仅能实现交-交、交-直两种频率电气量间的能量交换。为此,提出一种新的多频率三端口模块化多电平换流器(multi-frequency triple-port modular multilevel converter,MFTP-MMC)拓扑,该拓扑结构简单对称,能够直接实现工频-低频-直流的功率变换和频率控制,不存在无功约束问题,可以输出2倍直流电压,具有直流故障自清除功能。针对MFTP-MMC拓扑建立其dq坐标下的动态数学模型,实现了系统2种交流频率分量同直流分量的解耦,在此基础上给出相应的控制策略,包括内环电流控制、环流控制、子模块均压控制以及外环功率控制,其物理概念清晰、控制性能良好。进一步,给出了桥臂无功分配系数的优化方法。同时针对其拓扑提出直流侧故障时闭锁以及故障后软起动策略。MATLAB/Simulink平台下的一系列仿真结果验证了所提MFTP-MMC拓扑和数学模型的正确性及其控制策略的有效性。

适用于级联型电力电子拓扑电磁暂态仿真的N端口网络通用等效建模方法

级联型电力电子设备复杂的拓扑结构给电磁暂态仿真带来巨大的计算压力。常见的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的等效建模方法相对成熟。然而,近年来出现大量复杂的新型级联型拓扑,目前仍缺乏通用的等效建模方法。为此,该文提出一种适用于任意拓扑N端口子模块、以任意级联方式组成的电力电子设备通用等效建模方法,利用状态空间表达式的形式将原始电路经数值积分代换后的端口特性提取出来,再根据得到的状态空间表达式反向构造等效电路模型。算例分析表明,所提方法不仅能消去子模块内部节点、提升仿真效率,还可自定义子模块拓扑结构和级联方式,相比传统等效建模方法更加灵活、通用,已有的MMC等效建模方法可以视为本文所提通用方法的一种特例。

三端口直流变换器的光储实验平台设计

针对光储实验平台硬件封闭、占地空间大的问题,开发了一套基于项目驱动、模块化的三端口直流变换器实验平台。首先构建基于三端口直流变换器的实验平台,其次设计光伏、储能及负载的功率变换拓扑,然后建立变换器控制系统并研究控制策略;设计主电路电感、电容参数及系统电路,进行控制系统软件设计;最后完成软硬件实验平台测试与分析。实验结果表明,三端口直流变换器负载电压调整率小于2%,系统效率高于94%,光伏侧实现最大功率点跟踪(MPPT),蓄电池实现稳定充放电功能。

基于微带双脊间隙波导技术的Ka波段六端口网络电路

面向毫米波高精度雷达探测应用,文中提出了一种基于微带双脊间隙波导技术的六端口网络电路。设计了基于微带双脊间隙波导的功分器和耦合器电路,提出了微带双脊间隙波导至微带线的新型过渡转换结构,并基于简化的六端口网络原理框图,将所设计的功分器、耦合器以及过渡转换结构进行有机组合,实现了所设计的Ka波段六端口网络电路。实验测试结果表明:在所设计的37.5 GHz~42.5 GHz频率范围内,输入端口1与四个输出端口间的相位差均在±2.5°以内,输入端口2与四个输出端口间的相位差均在±5°内,工作中心频率处的输入输出间插入损耗约为7.3 dB。实验与仿真结果吻合较好。

一种本征端口开放非线性模式可调的GaN HEMT模型

由于GaN HEMT器件工作电压高、动态范围大且具有较强的非线性特征,芯片设计指标又在不断提高,高精度非线性模型成为设计成功的基础,而定量的非线性产物来源分析又是工艺改进和设计优化的重要依据。因此本文在传统模型架构基础之上,引入关键模型参数压控缩放函数,在大动态范围下取得了较高模型精度,同时提出一种本征端口开放、非线性模式可调的模型架构,使得非线性产物来源定量分析成为可能。

离网式三端口风光互补抽水切换策略研究

为解决风光随机波动性和间歇性给发电系统带来的干扰,基于三端口变换器设计离网式风光互补抽水系统,以风力发电系统和光伏发电系统作为系统输入电源端,异步电机抽水为系统负载端。首先,分别对风力发电系统、光伏发电系统及抽水系统建立数学模型,针对风光交替切换及同时切换的控制策略进行研究。其中,光伏侧采用优化变步长电导增量法,永磁同步电机与异步电机采用按转子磁链定向的矢量控制,通过异步电机电压外环控制直流母线电压,永磁同步电机转速外环控制系统功率,三端口变换器拓扑根据风光切换的变化情况也相应跟随改变,弥补了风光发电系统的不足,保证系统运行的稳定性,实现风光发电抽水和电能转化一体化的目标。最后,通过Matlab/Simulink软件搭建离网式三端口风光互补抽水系统的仿真模型,结果验证了模型设计的合理性及系统运行工作时切换策略的正确性和可行性。