计及车载储能的牵引网有功协调运行与网压波动抑制策略

针对机车在起动、制动过程中对牵引网网压造成冲击引起网压不稳定的问题,首先提出计及线路电阻值参数受地理气候参数影响的牵引网最优潮流计算方法;其次,在车载超级电容电力机车的框架内提出网压波动抑制策略;最后通过算例仿真,分析3种极端地理气象情景下供电范围内的机车端网压分布。结果表明,牵引网沿线地理气候参数对机车端网压影响不可忽略,并在这个基础上进一步运用所提策略进行算例分析。研究结果表明:所提策略可在有限的储能容量下对牵引网机车网压波动进行较好抑制,在供电范围内可避免机车端网压超过或低于牵引变流器允许网压范围,避免牵引封锁,提高机车运行的可靠性。

2.45 GHz倒F型弯折印刷天线研究与应用

针对无线通信节点的小型化需求及已有印刷版倒F天线归一化阻抗较差,增益较小的问题,设计一种应用于无线终端节点且中心频率为2.45 GHz的印刷倒F型弯折天线。采用Ansys HFSS建立天线模型,根据理论对天线参数仿真研究,通过参数扫描分析获得最优参数。在此结构参数下,谐振频率2.45 GHz处天线的归一化阻抗为(0.979 1-0.188 2 i)Ω,最大增益可达到3.81 dB,回波损耗为-20.42 dB。同时应用于CC2530无线通信节点,测试表明:加载该天线的节点在一定条件下丢包率约为0.2%,优于同类天线。

基于变压器模型的可控电抗器电磁特性统一性研究

可控电抗器作为一种基于磁控原理的无功补偿装置,其电磁特性直接关系整个设备的参数设计与运行性能。文章以变压器模型为载体,通过改变其负载侧激励对不同工况下不同类型可控电抗器进行原理性模拟,从而对可控电抗器电磁特性统一性进行研究。建立变压器模型的电磁网络模型,推导各求解单元磁通及绕组电流计算通式,得出不同负载激励下绕组电流波形和电磁特性曲线,并采用有限元法作以验证,进而对复杂工况下交流磁化和交直流叠加磁化下可控电抗器的电磁特性进行分析。结果显示,基于电磁网络模型的各复杂工况下变压器模型绕组电流与磁通的计算结果与有限元计算结果具有良好一致性;交流助磁式可控电抗器可通过控制侧短路的方式来改变主磁路等效磁导率,直流压源和流源均可实现直流助磁式可控电抗器的直流励磁;不同工作机理可控电抗器在不同工况下运行于铁芯的不同磁化阶段。文章关于可控电抗器电磁特性的分析更加基础,适用于所有基于磁控原理的可控电抗器,能够为深入理解可控电抗器及可控电抗器的结构设计与优化提供一定帮助。

基于MATLAB的磁饱和式可控电抗器的仿真模型参数及过渡时间分析

建模仿真方法和过渡时间计算是磁饱和式可控电抗器研究中值得关注的2个重要问题。根据磁饱和式可控电抗器的饱和特性,通过对小斜率磁化特性的分析,找到了电抗器额定容量、额定电压、自耦比和绕组电阻之间的定量关系,明确了基于MATLAB的磁饱和式可控电抗器仿真模型参数的设置方法。通过对小斜率磁化特性的分段线性化,把从空载到满载的过渡过程分为直流磁链随时间线性增加和控制电流根据线性RL电路充电规律变化这2个过程,得到了比较准确的过渡时间计算公式。实例仿真结果说明所提分析方法简捷有效。

电气化铁路并联型铁路功率调节器控制策略的仿真研究

为解决电气化铁路牵引供电系统中三相网侧谐波、无功和负序等电能质量问题,同时满足电气化铁路补偿容量大的要求,提出了采用并联型铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)配合降压变压器的综合补偿方案,具体研究了并联型RPC的控制策略并进行了仿真分析。提出了对RPC的指令电流检测采用平衡补偿电流检测法,对RPC的补偿电流控制采用基于比例谐振(proportion resonance,PR)控制器的三角波比较控制方式,同时将载波相移(carrier phase shift,CPS)技术应用于RPC的控制。最后,利用MATLAB/Simulink搭建了由2个RPC并联构成的补偿方案的仿真模型。仿真结果表明:RPC投入运行后,三相网侧电流为与电网电压同相位的三相正弦对称电流,只含有开关频率整数倍次的高次谐波;通过进一步采用CPS技术,开关频率奇数倍次的高次谐波被有效滤除,三相网侧电流总谐波畸变率由8.04%降低为2.24%。仿真结果验证了并联型RPC在解决牵引供电系统中三相网侧电流谐波、无功和负序等电能质量问题方面的可行性与优越性,为并联型RPC的工程应用提供了有价值的参考。

磁饱和式可控电抗器的等效物理模型及其数学模型

概述了磁饱和式可控电抗器的基本结构和工作原理。根据磁饱和式可控电抗器两个铁心及绕组的结构完全对称以及它们工作状态在正负半周里呈镜像对称的特点 ,利用傅里叶级数分析方法分析了各支路电流谐波分量及其关系。通过对两种结构形式的磁饱和式可控电抗器电磁方程的推导和比较 ,发现它们的数学本质是一致的 ,由此得到了磁饱和式可控电抗器的一种比较简单的等效物理模型。通过引入绕组端口等效磁通的概念建立了它的数学模型。该数学模型概念清晰 ,重点突出 ,形式简单 ,有利于磁饱和式可控电抗器理论的统一分析 ,且对设计研究具有一定的理论指导意义。

磁饱和式和变压器式可控电抗器的电压控制方法及其仿真分析

为比较磁饱和式可控电抗器(MSCR)和变压器式可控电抗器(CRT)的电压控制性能,根据电力系统电压控制原理,建立了可控电抗器电压控制系统传递函数框图,并采用工程设计方法,给出了比例积分控制器参数计算公式。建立了基于MATLAB/SimPowersystems的可控电抗器电压控制系统的仿真模型,并分别对由MSCR和CRT构成的电压控制系统进行了实例仿真与对比分析。其主要结果表明:在负荷发生突变后,分别由MSCR和CRT所构成的电压控制系统都能使线路稳态电压保持为额定电压不变;CRT电压控制系统动态性能优于MSCR电压控制系统;提出的可控电抗器比例积分电压控制方法能够满足系统电压控制的需要,而且易于工程实现。

交流电机坐标变换理论的研究

对交流电机坐标变换理论进行了综述 ,认为交流电机坐标变换在电机学、空间解析几何和矢量代数学以及控制论 3个方面应该具有内在联系 ,是统一的 .通过分别采用物理概念的方法、空间解析几何和矢量代数方法以及正交相似变换方法推导交流电机任意速旋转三相 /二相坐标变换矩阵 ,得到了完全相同的结论 ,这为从多学科角度理解。

级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制方法

直流侧各模块电容电压的稳定控制是保证级联H桥静止无功发生器(static var generator,SVG)正常运行的重要条件。推导了级联H桥SVG与电网交换的有功功率数学模型,得出了相间与相内各模块吸收有功功率的关系,总结了相内各模块直流侧电容电压不均衡的原因。为解决由脉冲延时造成的级联H桥SVG直流侧电容电压不平衡,提出了在全局调制信号的基础上叠加一个与补偿电流同向的有功电压来动态调节各模块有功功率的方法,并运用有功–无功解耦全局控制策略保证SVG设备实时无功补偿。仿真结果验证了所提方法的有效性。

变压器式可控电抗器谐波系数定义与其控制级数的关系

变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)的控制级数由功率递增系数确定,而谐波系数又决定着功率递增系数。定义了3种谐波系数,并定量分析了3种定义下的谐波系数与其控制级数之间的关系,给出了计算公式;进行了比较分析和算例计算。结果表明,在满足谐波电流有效值要求的前提下,分别由3种谐波系数定义计算的CRT控制级数依次减少,大谐波电流有效值依次增大;并指出,从谐波电流有效值来看,由第1种谐波系数定义计算会导致过多的控制级数,是不合理的,而由第3种谐波系数定义计算的控制级数少,是合理的。论文工作为简化CRT结构奠定了理论基础,也为类似电气设备设计和谐波分析提供了参考。

中央发送两端电流接收式无绝缘轨道电路的断轨态分析

分析中央发送两端电流接收式无绝缘轨道电路,必须考虑电流传感器参数及其接收电路等效阻抗对轨道电路的影响。通过电路变换,推导轨道电路接收端及轨道电路的等效电路,建立轨道电路断轨态等效电路及其二端口网络模型。根据等效电路,推导断轨态数学模型,给出传输矩阵参数以及接收端钢轨电流、感应电压和转移阻抗的计算公式。算例结果表明:电流传感器参数及其接收电路等效阻抗对轨道电路的影响,可以通过分析传感器等效阻抗参数对轨道电路的转移阻抗的影响得到;传感器等效阻抗越小,转移阻抗越小,则电流传感器处钢轨电流及其感应电压越大;当传感器等效阻抗为零时的算例结果与文献[4]的有关结果一致,说明给出的分析方法和结论是可信的,并且说明文献[4]是本文在传感器等效阻抗为零条件下的特例。

基于MATLAB多绕组变压器模型的磁饱和式可控电抗器仿真建模方法

根据磁饱和式可控电抗器(MSCR)的结构特点,提出了基于MATLAB多绕组变压器模型的MSCR仿真建模方法。通过对MSCR基本参数关系和铁芯磁化饱和特性的分析,找到了MSCR额定容量、额定电压、额定频率、自耦比和绕组电阻等参数与MATLAB多绕组变压器模型参数之间的定量关系,明确了基于MATLAB多绕组变压器模型的MSCR仿真模型参数的设置方法。实例仿真结果说明,所建MSCR仿真模型不仅可以对绕组、晶闸管、二极管等MSCR元器件的电压和电流,以及晶闸管、二极管之间的换流过程进行仿真分析,而且具有直观简单、不依赖于MSCR结构参数和准确有效的特点。

变压器式可控电抗器绕组电流分析

为提高变压器式可控电抗器的工作效率,对绕组电流进行了分析。为此,基于顺次单支路工作模式下的绕组分级原则,在考虑所有绕组自、互漏抗影响的基础上,推导出了不同工作状态下的绕组电流、额定电流利用率与等效漏抗的函数关系,并给出了能使电抗器高效工作的等效漏抗设计要求。通过算例说明等效漏抗会影响控制绕组电流的分配,导致额定电流利用率低下,并由此提出电抗器设计需满足"小漏抗"原则。结果表明,当等效漏抗小于由功率递增级数、绕组额定电流利用率设计值、第1级控制绕组容量比、绕组个数及短路电抗确定的最大值时,控制绕组额定电流利用率可以满足设计要求,即变压器式可控电抗器可工作于高效状态。

变压器式可控电抗器的谐波分析和功率级数计算

阐述了变压器式可控并联电抗器CSRT(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type)的基本工作原理,指出 CSRT 本质上是工作于分级短路状态的多绕组变压器,具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点。文章定义了容量递增系数,当CSRT的额定容量已知时,级间容量递增系数决定了各级容量,是分析CSRT的一个重要概念。在考虑了绕组之间耦合的情况下,应用傅立叶级数分解方法对工作绕组电流的谐波含量进行了分析,推导了谐波因数的计算公式。这些公式揭示了谐波因数与容量递增系数和晶闸管触发角之间的定量关系,由此可得到满足电网谐波要求的功率控制级数和各级容量的计算公式,为CSRT的分析、设计打下了基础。

磁饱和式和变压器式可控并联电抗器

分析对比磁饱和式(MCSR)和变压器式可控并联电抗器(TCSR)的基本工作原理、主要工作特性、国内外研究现状以及应用前景。指出MCSR和TCSR具有无功功率连续可调和制造成本低、运行费用少的显著优点,而TCSR较MCSR又有较小的谐波电流、响应时间和功率损耗。

磁饱和式可控电抗器的等效电路及仿真分析

利用等效电流的概念得到了磁饱和式可控电抗器比较简明的数学模型。把两个完全相同变压器的一次侧绕组顺串联 ,二次侧绕组反串联 ,得到了磁饱和式可控电抗器的等效电路 ,该等效电路准确反映了数学模型所揭示的物理规律。以Matlab提供的电力系统模块集 (PSB)为平台建立了磁饱和式可控电抗器的仿真模型 ,并用其先进的算法进行了仿真分析。

实时断轨检测方法综述

随着不同轨道电路的新型列控技术的应用,对实时断轨检测方法的研究愈发显得重要和紧迫.本文分别阐述了牵引回流实时断轨检测方法、准轨道电路实时断轨检测方法、光纤实时断轨检测方法、应力实时断轨检测方法、声波实时断轨检测方法的工作原理、优缺点和关键技术.指出牵引回流实时断轨检测方法和准轨道电路实时断轨检测方法所涉及的理论和技术相对成熟,容易实现,具有一定的开发价值,但其工作状态受道床条件的影响;光纤实时断轨检测方法和应力实时断轨检测方法的工作状态不受道床条件影响,但其安装维护困难,开发价值较小;而声波实时断轨检测方法具有不受道床条件影响和安装维护简单的优点,是一种实际应用前景较好的检测方法.

基于磁集成技术的变压器式可控电抗器的结构设计与分析

为了实现变压器式可控电抗器(CRT)"高阻抗、弱耦合"的设计目的,基于磁集成技术,提出了阵列式磁集成CRT结构。通过分析此结构各绕组磁通关系以及建立其等效电路,推导出各绕组的短路阻抗与短路电流的计算式,并进行绕组短路阻抗与短路电流的举例计算。磁通分析与举例计算结果表明,所提出的阵列式磁集成CRT结构将控制绕组与限流电感集成在一起,将各控制绕组的短路电流维持在了额定值,在满足CRT"高阻抗"设计要求的同时减少了分立磁件数目;此外,随着后续控制绕组的投入,已经投入运行的控制绕组电流保持不变,即达到了各控制绕组间完全解耦的目的,满足CRT"弱耦合"的设计要求。

基于虚拟同步发电机控制的光/储/燃料电池微电网能量管理

为提高微电网自主参与电网运行和管理的能力,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光/储/燃料电池微电网。针对逆变器VSG控制与前级分布式电源及附加储能单元的协调配合问题,以储能荷电状态(SOC)为依据,分别设计了光伏和燃料电池VSG的能量管理策略,使微电网响应电网需求参与一次调频且提供惯性的同时,实现了光伏发电的最大功率输出、燃料电池发电的燃料平衡调节以及储能单元SOC的安全可控。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,验证了所提能量管理方案能够实现VSG控制与分布式电源及储能的协调配合,在并/离网下都能保证微电网安全可靠运行。

基于负载电流谐波特征的并联型有源电力滤波器交流电感额定值计算公式

交流电感是并联型有源电力滤波器(APF)的关键参数之一,并与所补偿的电流谐波特征有关。在给出满足电流跟踪能力的APF电压约束方程的基础上,推导出了APF交流电感的取值范围。根据所选交流电感应尽量小的原则,进一步给出了APF交流电感的额定值计算公式。同时讨论了直流电压的选择方法,并给出了直流电压额定值的计算公式。所给出的公式具有能够满足特定负载类型所有工况下的补偿要求、易于考虑所补偿的电流谐波特征以及便于计算和理论分析的优点。通过与其他文献结果比较,说明所提思路及其结果是正确有效的。