新型磁控电抗器特性谐波研究

为了提高谐波抑制效果,提出了一种具有圆台型磁阀结构的磁控电抗器。根据电路等效的思想对提出的新型磁阀结构磁控电抗器进行了理论分析,推导了相应的磁化曲线,通过傅里叶变换建立了其输出谐波的数学模型,理论计算结果表明新型磁阀结构磁控电抗器的谐波特性优于传统磁控电抗器,并建立Matlab模型进行实例仿真,进一步讨论了该新型磁控电抗器的结构参数θ对其输出电流、各次谐波含量和响应时间的影响。

非对称马赫-曾德尔干涉仪型不等带宽光学梳状滤波器

为提高光交错复用器系统带宽的有效利用率,满足系统中不同传输速率对带宽的要求,针对信道间隔为50 GHz的输入信号提出了新的非对称MZI型不等带宽光学梳状滤波器,研究了该系统的输出谱和制作方法。基于光纤传输理论分析了设计构成,给出了输出谱表达式及设计中所需要的实验参量。当滤波器的两对光纤干涉臂长度差相等,各耦合器的耦合系数选取适当时,该器件实现了奇偶信道上不等带宽输出,可分别用于10 Gb/s和40 Gb/s传输,信道间隔为0.8 nm,信道隔离度>25 dB;分析还发现该器件对3个耦合器的耦合参数不敏感。实验表明:该器件不仅能实现不等带宽输出功能,在实际制作过程中还由于器件对耦合器的耦合参数要求不是十分严格而降低了器件实际制作难度,因此具有实用价值。

应用于城轨列车混合储能系统的能量管理策略

针对城轨列车频繁的启动与制动对直流牵引网电压造成的较大冲击,提出一种由超级电容与蓄电池组成的混合储能系统,该系统可以满足城轨列车对于高能量和高功率的要求,能够维持直流牵引网电压的稳定,保证城轨列车的安全运行。在同时考虑储能元件过充、过放和补偿范围的情况下,对混合储能系统设计了功率分配策略。该功率分配策略在低通滤波法的基础上,结合超级电容的荷电状态(SOC),通过低通滤波器对混合储能系统进行功率和能量的分配与管理,由超级电容负责变化的高频功率,蓄电池补偿相应的低频功率。仿真结果表明:直流牵引网电压能够在1500 V上下波动,蓄电池和超级电容可以在各自的荷电状态范围内工作,储能元件均不会出现过充、过放的情况,并且超级电容的存在能够使蓄电池免受较大冲击,增加蓄电池的使用次数。所提出的混合储能系统以及控制策略不但能够保证直流牵引网电压在要求的范围内波动,还能够延长储能元件的使用寿命,并且能将城轨列车的回馈能量收集起来,提升能量的利用率。

四级方向耦合器组成的全光纤波长交错滤波器

提出了一种由两个2×2和两个3×3光纤耦合器级联组成的全光纤Mach-Zehnder干涉仪型波长交错滤波器,由光纤传输理论,得到光谱的输出表达式。分析结果表明:组成滤波器干涉臂的第三对臂长差为第一对臂长差的2倍时,耦合器分光比取一些定值可得到输出波形通带平坦、透射率形态近似于方波的波长交错滤波器,谱线峰间的波长间隔约1.6nm。通过实验所得的结果与理论相吻合。

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。

非对称M-Z型Interleaver输出光谱特性分析

分析了两级串联非对称马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉型Interleaver的透过率函数的输出形态,采用梯形波近似理论,利用傅里叶级数展开的方法选取适当的干涉臂的光程差比例和耦合器耦合比,可得到输出波形通带平坦,透射率形态近似于方波,同时分析了两个臂长差对输出光谱的影响.模拟结果表明:此结构的Interleaver的输出光谱的平坦特性对两耦合器的耦合比不敏感;两个臂长差对输出光谱的影响程度不同,控制严格的干涉臂的光程差比例是输出光谱的保证平坦特性的关键,模拟结果同实验测试曲线相吻合.

用两级方向耦合器组成的全光纤型法布里-珀罗腔

提出了用两个方向耦合器组成全光纤型法布里珀罗腔的设想,给出了其基本结构形式,推导了各种结构的光场量和强度的反射和传输系数,并对其输出特性和Mach Zehnder干涉仪进行了分析和比较,其结果可以为今后该器件的制作及关键技术的解决提供参考.

蚂蚁数和α、β的设置在求解函数优化中的影响

蚁群算法的参数设置一直是依靠经验和实验来确定,造成实验工作量大且难以得到最优的参数组合,影响了算法的使用。从基本蚂蚁算法出发,结合实验结果,讨论了α、β及蚂蚁数的变化对实验结果的影响,提出了相应的参数选择方案,有较好的实用价值。

基于ANSYS有限元的磁阀式可控电抗器的磁路模型研究

针对磁阀式可控电抗器的铁心结构,推导了电磁数学模型,并在ANSYS有限元软件中对不同铁心结构的磁阀式可控电抗器在饱和工作状态下的磁场进行了系统地仿真、比较、分析。在此基础上,提出了一种能明显消除边缘效应且漏磁与总损耗也明显下降的磁阀串联分布方式。研究结果表明:磁阀式可控电抗器铁心饱和度只与磁阀截面积有关,与磁阀长度无关。仿真结果与理论分析相一致,说明了仿真方法的正确性。仿真结果说明了这种分布串联磁阀结构电抗器具有巨大的实际应用价值。

利用三个3×3耦合器串连构成干涉型三波长波分复用器

针对三通道波分复用技术,本文提出了一种利用三个3×3光纤耦合器级联组成的全光纤Mach-Zehnder干涉仪型三波分复用器,运用光纤传输理论和矩阵理论,得到光谱的输出表达式。通过数值模拟分析了各3×3耦合器耦合比和光纤臂长差对该三波分复用器的影响,并进行了实验。结果表明,当组成的全光纤Mach-Zehnder干涉仪型三波分复用器的三条光纤干涉臂两两之间分别存在长度差ΔL和2ΔL时,在耦合器分光比取一些定值时即可实现三波分复用功能,三端口输出谱线理想,波长间隔仅仅取决于ΔL的大小,且该器件的输出谱线对耦合器的耦合比不太敏感。实验样品采用的波段为1.55μm,波长复用间隔为0.8nm,实验所得的结果与理论相吻合。

不对称双脊波导特性计算

运用有限差分法分析了不对称双脊波导传输特性,给出了不对称双脊波导的主模截止波长、单模带宽、场结构,并且与对称双脊波导的传输特性进行了比较,计算结果与对称的双脊波导相比较,不对称双脊波导减小了截止波长和单模带宽,因此可作为有效的双脊带宽滤波器,在微波工程中具有重要意义.数据对设计不对称脊波导具有重要参考价值.

具有低谐波的三相双级磁控电抗器特性研究

针对三相磁控电抗器建立以5次和7次谐波含量为目标的数学表达式,通过优化计算,获得了谐波含量达到最低时对应的双级磁阀的最佳截面积比值和长度比值,理论分析了在最佳比值下对应的谐波含量.结果表明:5次和7次谐波含量峰值理论上不超过额定输出电流的0.8%和0.6%,大大降低了谐波含量.同时基于ANSYS软件仿真模拟了双级磁阀处的磁场分布,分析发现磁阀有利于铁芯的饱和,但漏磁有所增加.

基于馈线终端的配电网可自愈系统研究

10 kV线路发生故障时,经常出现变电站馈线出口开关、线路分段和分支开关同时跳闸的情况,这表明线路开关定值上下级配置不合理。因此,按照变电站馈线出口开关越级跳闸的保护动作类型,对发生越级跳闸的原因和故障类型逐一分析,提出了针对变电站馈线出口开关不同越级跳闸情形的优化方案,缩小了故障造成的停电范围并减少了停电恢复时长。在此基础上,提出了基于馈线终端(FTU)的极差保护+电压电流时间型馈线自动化保护的整定方案,实现了配电网故障自愈功能,针对某县域内经常发生越级故障的线路,应用所提方案后取得了预期的效果。

一种新型限流型高压直流断路器拓扑

随着柔性直流输电技术的不断成熟,直流输电变得越发普及,而高压直流断路器作为直流输电系统的关键部分,其重要性不言而喻。针对现有高压直流断路器存在故障时短路电流大、分断速度慢、避雷器吸收能量过高等问题,提出了一种具有限流能力的新型高压直流断路器拓扑,该拓扑在传统直流断路器换流支路基础上增加了H型桥限流部分,利用平波电抗器与限流部分共同限流,可以显著降低故障时电流的上升速率与峰值。文中详细说明了新型拓扑的基本工作原理,对故障分断过程进行理论分析并给出相关参数的影响关系及选取依据,通过搭建基于Pscad/Emtdc仿真软件的新型限流型断路器模型,与已有限流型断路器方案相比,避雷器能量吸收降低了62.8%,故障分断时间减少了0.8 ms,并具有良好的可靠性与经济性,仿真结果验证了所提新型限流型直流断路器拓扑可适用于当前柔性直流电网。

“电工与电子技术”多层次实验教学研究

针对"电工与电子技术"非电类公共课中选课的特色班和普通班的学生的学习和动手能力的差异化,除了在课堂上采用差异化教学方式外,在实验教学环节上采取分层实验教学模式,对教学班级和课程实验内容构建了由基础仿真验证型—基础实际电路验证型—综合设计型组成的多层次的实验教学举措。实践表明,该过程能够促进各类学生消化和巩固理论知识,使各类学生的实践动手能力得到了充分的提高,增强了自主创新能力,实验教学效果和反馈效果明显。

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间,存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡,且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能,提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制(multi-vector model predictive control, MVMPC)策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题,建立等效零矢量模型;为保证直流电压的稳定,采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压;多矢量模型预测控制方面,每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量,这使得等效合成矢量方向幅值均可调,扩大了等效合成矢量的作用范围,提高了系统的控制精度。仿真结果表明,电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行,对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果;与传统的模型预测控制策略(conventional model predictive control, CMPC)相比,所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量,且开关频率恒定,谐波电流分布规律。

三相LCL并网型逆变器谐波抑制策略

针对LCL型并网逆变器谐振问题,选用电容电流反馈的有源阻尼法是解决他的有效方法。与双PI调节器控制相比,准PR调节器具有响应速度快、鲁棒性能好,并且更加有效的控制并网电流。为了在LCL型并网电流基础上再次降低谐波含量,本文提出了一种在电网电压微分前馈基础上加入了多谐振控制的控制方式。对于并网电流谐波抑制,进行适当的等效变换。然后,针对电网电压对电流内环干扰的消除,正弦变化的信号无差跟踪,可以采用多谐振的准PR控制器。最后,对这种谐波抑制策略进行Matlab/Simulink仿真,验证了所提策略的合理性和有效性,同时系统的动态性能和稳态性能以及抗干扰能力大幅提高,并且使并网电流的谐波含量得到了有效的降低。且该策略对三相电容的检测可以省略,节省费用。

磁饱和电抗器绕组电流分析

电抗器绕组电流分析计算是磁饱和式可控电抗器实际设计研究中值得关注的问题。根据磁饱和式可控电抗器的磁饱和特性,通过对等效电路的分析,当触发角在0。导通时,电抗器容量最大,各绕组流过的电流最大,找到了电抗器绕组电流计算的定量关系。通过MATLAB进行实例仿真,结果说明电流计算公式正确;根据各绕组电流有效值的不同,其分析结果可用于指导实际设计过程绕组线径的选型。

基于三光纤系统的波长交错滤波器的耦合容差分析

一个由两个3×3单模光纤耦合器组成的三光纤系统的马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪型波长交错滤波器采用光纤传输理论和傅立叶级数的方法分析了输出谱特性,当干涉仪的三条光纤干涉臂两两之间分别存在长度差ΔL和-ΔL时,干涉仪形成了一个波分复用间隔相等的三波分复用器,通过数值优化得出了两光纤耦合器耦合比的最佳值,并对两个光纤耦合器的耦合容差进行了严格的理论分析,发现作为输入端的耦合器有较好的耦合容差,这对器件在制作有一定的实际应用价值.

基于CDIO的《电路基础》实验教学模式的实践

基于CDIO工程教育理念的改革思路,针对实践教学内容进行改革,将CDIO教育理念融入具有实践性课程的设置和教学过程中。实践证明,该项改革在课程体系建设和培养学生实践能力方面均取得了良好的效果。