基于任务剖面的光伏逆变器寿命预测研究

以单相单级式光伏并网逆变器为研究对象,提出一种基于任务剖面的光伏逆变器寿命预测方法。将实际环境温度和光照强度作为任务剖面,向PLECS软件中导入绝缘栅双极晶体管(IGBT)的热阻模型,进行多次热仿真后得到结温数据。通过插值查表法得到1年的IGBT结温剖面,并通过雨流计数法以及解析寿命模型预测单个IGBT的寿命。最后,采用蒙特卡罗模拟法得到单个IGBT的寿命分布函数,通过串联框图法得到单相单级式光伏并网逆变器的4个IGBT即IGBT系统的不可靠度分布函数。预测结果符合光伏逆变器的使用寿命通常在15 a以下的实际情况。

微电网改进负荷功率分配策略与并网稳定性分析

由于低压微电网孤岛运行受线路阻抗特性等因素的影响,采用传统下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理分配功率,且孤岛微电网的电压和频率与大电网不同,并网前需进行同步控制。在分析并联逆变器功率分配机理的基础上,提出了改进的负荷功率分配控制策略。重新设计了Q-U下垂控制环,增加无功误差积分修正项,优化了微电网内部的功率分配。对微电网进行了并网同步控制,并建立了控制系统小信号模型,对改进负荷功率分配策略与并网同步控制的系统稳定性进行了分析。仿真结果表明采用所提控制策略后,无功功率可被合理分配,并网暂态过程平滑稳定。

电力系统中谐波源的建模方法

电力系统中非线性负载的广泛使用使得谐波分析必不可少,其中建立适当的模型来表征谐波源特性尤为重要,结合相关文献综述了现有的各种谐波源模型,并对其建模方法进行了分析、比较。考虑到支持向量机在高维数据模型构建中良好的泛化能力,针对一个低压民用电器整流电路进行Matlab仿真获取训练数据,并用最小二乘支持向量机(leastsquares support vector machine,LS-SVM)建模。结果表明模型输出谐波电流与实际仿真结果基本一致,使用上述方法建立的模型精度高,验证了最小二乘支持向量机是一种有效的谐波源建模方法。

断续导通模式下Buck变换器的混沌分析及其滑模控制

为了分析工作在断续导通模式下的Buck变换器因负载变化而产生的分岔现象,首先建立了闭环脉宽调制Buck变换器的离散迭代映射,基于此映射绘制了输出电压随负载变化的分岔图,然后利用MATLAB仿真绘制了输出电压、电感电流波形及相应的相图,与分岔图相互印证并直观地反映了系统以倍周期分岔至混沌的过程。为了保证变换器工作的稳定性,根据滑模控制的基本思想,采用了自适应滞环调制策略,使系统稳定工作在单周期态。仿真结果表明,用滑模变结构法可以有效地避免因负载变化所产生的混沌态,使控制过程具有良好的动态响应特性及鲁棒性,且算法简单,易于实现。

基于三级模糊自适应PI控制的VSC-HVDC控制器设计

研究了基于传统模糊控制的VSC-HVDC控制系统,提出了一种新型的控制策略。基于线性反馈化理论,对内电流环进行了精确建模。同时,在设计外环控制时,将整个系统的控制过程细分为三个阶段,不同的阶段采取不同的控制方法。分析了该方法实现的机理,并基于Matlab与PSCAD仿真软件的互连,对其进行了软件仿真验证。结果表明,该方法能在保持传统模糊控制具有良好动态性能的同时,提高系统启动阶段控制性能,消除传统模糊控制产生的抖振现象从而改善稳态控制的效果,具有优良的综合性能。

电力电子主电路故障诊断方法研究

提出了采用小波分析和神经网络诊断电力电子装置故障诊断的方法,分析了三相桥式可控整流电路的故障波形特点,将利用小波变换模极大值和多尺度分析理论提取的故障特征输入神经网络诊断故障。归纳了故障诊断需知的3个条件以实现控制角的检测、故障的分类和定位。仿真表明该方法有效。

VSC-HVDC双积分滑模解耦控制器设计

针对传统的双闭环矢量电流控制(VCC)动态响应与解耦性能不佳、电流谐波畸变率高等不足,首先建立了VSC-HVDC系统在同步旋转坐标系中的暂态数学模型.然后结合直接功率控制(DPC)和积分滑模控制(ISMC)的特点,提出了双积分滑模直接功率控制(DISM-DPC)策略,设计以瞬时功率偏差为系统状态的双积分滑模面并推导了相应的解耦控制律.最后在PSCAD/EMTDC中建立系统的仿真模型.结果表明:此方法不仅实现了功率解耦,而且算法高效简捷,提高了系统的动静态品质和鲁棒性,并有效抑制了滑模控制因开关切换动作而产生的抖振现象.

新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器

提出了一种新型零电流转换(ZCT)移相全桥DC/DC变换器拓扑。该变换器通过在原边增加一个由电容和电感构成的有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,可实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),消除IGBT拖尾电流引起的开关损耗,同时减小了二极管的反向恢复损耗。辅助电路结构不会增加开关管的导通损耗,还能一定程度上克服传统零电压开关(ZVS)全桥变换器原边环流损耗大和占空比丢失严重的缺点。详细分析了该新型全桥变换器的工作原理以及实现零电流开关的条件,给出了主电路拓扑结构及相关参数选取,根据所选取参数对主电路进行仿真研究,给出了主要仿真波形,结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。

基于神经网络的三相全控桥整流电路故障诊断

电力电子电路的诊断具有相当的复杂性,主要原因之一是由于功率器件的损坏造成主电路结构的改变。而晶闸管是整流装置中最容易损坏的器件,因此,晶闸管的故障诊断成为电力电子电路故障诊断的首要重点。提出一种用前向神经网络来诊断三相全控桥整流电路晶闸管故障的方法。对电路发生故障时输出的波形进行分析,用故障波形的采样数据制作的样本对神经网络进行训练,将训练好的神经网络用于故障诊断。仿真和实验表明该方法是有效的。

一种改进的ZVZCS全桥PWM变换器

针对当前零电压、零电流全桥DC/DC变换器需要在辅助电路中增加有源或有损器件及二次侧整流二极管电压应力增大的问题,提出一种改进的电路拓扑结构并对工作过程进行了分析。电路超前臂零电压工作的实现方法与其他传统电路相同,采用外加辅助电容实现;滞后臂的零电流工作条件由2个二极管和1个电容构成的辅助电路实现。辅助电路中不含有源、有损器件,不会增加电路的额外损耗,相比其他拓扑结构,具有更高效率。由于与变压器二次侧抽头并联的钳位电容数值较大,将变压器副边的电压钳位,所以不会增加二次侧的整流管的电压应力。仿真结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。

布尔函数非线性度界的问题

对目前有关布尔函数非线性度的界已有结果作了较全面的比较和分析,指出关于非线性度的界尚需解决的问题.尤其对满足平衡性、相关免疫性和同时满足平衡相关免疫性函数的非线性度的界分别进行了研究,利用非线性度和相关免疫阶之间的关系,给出相关免疫函数非线性度的一种新的上界.

基于拓扑解耦的矩阵式高频链逆变器控制新方法

针对矩阵式高频链逆变器复杂的拓扑结构,提出了一种基于拓扑解耦思想的新型控制策略。根据高频逆变桥生成高频电压波形的极性,将单相交流变换到三相交流的矩阵变换器拓扑解耦成2个常规的三相电压源逆变器,从而可将常规电压源逆变器的控制策略引入到对矩阵变换器的控制中。与应用矩阵变换器的交/直/交等效模型和优化控制算法相比,拓扑解耦控制策略从矩阵变换器拓扑本身入手,原理实现简单,并能极大简化对矩阵变换器的分析过程。为便于系统理论分析,提出了"双向桥臂"概念。应用Saber仿真软件进行了仿真研究,并搭建实验样机进行了实验验证,结果表明该控制方法能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制策略的正确性。

Boost PFC变换器快时标分岔的控制方法

基于对峰值电流型Boost功率因数校正(PFC)变换器的离散建模,得到变换器电感电流的频闪映射图,并利用相轨迹更好地揭示了输入电压和电感电流稳定性的关系。为了避免分岔,使变换器稳定工作在单周期态,分别采用参数微扰法和双积分滑模法进行分岔控制。仿真结果表明,与参数微扰法相比,双积分滑模法不需要施加外部扰动,具有更好的鲁棒性,能有效地避免因输入电压变化所产生的分岔现象,还弥补了参数微扰法在快时标分岔控制效果中的不足,并获得更高的功率因数值。

脉冲移位PWM控制ZCS电流型半桥变换器

提出一种改进的电流型零电流半桥电路拓扑。与传统的电流型半桥电路相比,该拓扑电路增加了一个由辅助开关管、二极管以及电容组成的辅助支路,采用脉冲移位PWM控制方法,避免了直流偏磁的产生,使开关占空比在一定范围内可调的情况下实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),同时实现了整流二极管的软换流,使得整流二极管反向电压等于输出电压。在分析该变换器的工作原理基础上,研究了其工作特性,进行了对主开关管实现ZCS条件的讨论和对电流占空比丢失的分析,并且基于Saber仿真软件对该电路进行了仿真验证。结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。

基于经验模式分解与人工神经网络的短期电力负荷预测

为了有效预测具有一定周期性和随机性的非平稳时间序列的电力负荷,提高预测精度,提出了一种基于经验模式分解(EMD)和人工神经网络(ANN)的电力短期负荷预测方法。该法利用EMD的自适应性,自动地将目标负荷序列分解为若干个独立的内在模式分量(IMF),对各分量分别进行分析,可准确把握负荷变化特性和环境因素影响。对这些分量采用相匹配ANN模型进行预测,综合得到负荷序列的最终预测结果。仿真试验表明,与传统BP神经网络预测方法相比该方法具有较高的精度和较强的适应能力。

火工品药剂自动压药工艺的关键技术

针对火工品药剂对象的压药控制过程具有严重的非线性时变和难以建立精确数学模型的特点,通过分析火工品药剂的压药特性,提出用一种具有线性特性的缓冲器(O型弹簧)来改善对象特性的新方法,用以降低对象压力的控制难度,从而提高火工品药剂压药压力的控制效果和火工品产品的质量。同时,分析线性缓冲器在火工品药剂自动压药工艺中的其他作用。利用ANSYS软件对线性缓冲器进行了静载强度和屈服极限的有限元分析计算, 并将计算结果和试验结果进行比较,具有很好的一致性,可用于指导和改进线性缓冲器设计。在火工品自动压药中的实际应用表明,该方法切实可行,能有效地提高火工产品压力控制精度和密度的一致性,并为提高航天火工品生产自动化的工艺水平奠定了基础。

电压型buck-boost变换器的混沌控制

由于科学技术发展水平的限制,还无法利用处于混沌态的DC-DC变换器来达成一些期望的目标,所以对于DC-DC变换器中的混沌现象几乎都是抑制它的出现.本文针对工作在断续模式的电压型buck-boost变换器的混沌分岔现象,分别采用两种方法控制系统稳定工作在单周期态.第一种是无源延时反馈控制,它具有动态响应速度快、不改变系统频率的优点,但它在扰动过大时失效.第二种是改进的滑模控制,它具有动态响应特性好、鲁棒性好的优点.仿真结果表明,两种控制方法都能使buck-boost变换器稳定工作在单周期态,达到抑制其进入混沌态的目的.

一种新型并联型零电流全桥DC／DC变换器

提出了一种新型的含并联辅助电路的零电流转换(ZCT)全桥DC/DC变换器拓扑结构。该变换器采用脉宽调制(PWM),通过在原边增加一个由电容和电感构成的并联有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,实现了主开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),也实现了输出整流二极管的软换流,使整流二极管承受的电压相对较低,即为输出电压,特别适合于开关器件为IGBT的高电压大功率场合,消除了IGBT拖尾电流引起的开关损耗,改善了电路性能。分析了变换器的工作原理及零电流开关的实现条件,给出了主电路拓扑结构和谐振网络相关参数设计。根据所选取的参数对主电路进行了仿真研究,结果验证了电路分析的正确性和可行性。

基于运动检测的变电站遥视技术

针对当前无人值守变电站遥视系统由人工监视的弊端,提出了在无人值守变电站遥视系统中加入视频分析的新构想,以提高监控水平和效果。在比较了当前多种常用视频分析算法优劣的基础上,择优选用了一种基于柯西分布统计模型的运动检测算法,并对模型的建立和维护进行了改进;采用ARM+Linux构成嵌入式系统进行了实验,实验结果表明这种系统具有较好的效果。

基于模糊机会约束规划的输电系统规划方法

可持续发展的输电系统规划对传统的规划问题提出了新的挑战,而模糊机会约束规划是解决包含随机模糊性的不确定因素优化方法,为输电系统规划提供了新的解决途径,为此将这一方法引入到输电系统规划研究。通过对规划中不确定性问题的分析,建立了规划的数学模型,将模糊随机模拟和遗传算法相结合,实现了解决这类规划的新方法。最后,用算例证明了方法的可行性。