基于准Z源的高增益DC-DC变换器拓扑研究

为了解决传统的DC-DC升压电路电压增益较低,以及光伏发电、风力发电等新能源输出电压低且不稳定,从而影响后级逆变等操作的问题,将准Z源网络与高增益DC-DC拓扑相结合,提出一种基于准Z源的非隔离型高增益DC-DC变换器拓扑;充分利用准Z源网络的高电压增益特性,有效解决DC-DC拓扑在升压方面的不足;为了深入研究变换器的性能,对其在连续导通模式下的拓扑结构、工作原理进行详细分析;同时基于状态空间平均法,建立变换器的小信号模型,并推导其开环传递函数。通过与其他新型拓扑的性能对比,得到该变换器不仅显著提高了电压增益,同时具有较低的开关电压应力。最后搭建仿真及实验平台来验证拓扑理论分析的正确性。

地铁杂散电流干扰变压器多场传播模-态分析

针对城市地铁杂散电流干扰临近电网接地变压器出现的偏磁异常,基于电磁-机械-声耦合原理,提出变压器多场干扰传播时域模-态数学模型。仿真不同场景下变压器多元时空信息,建立多元干扰传播特征信息库。分析典型场景中杂散电流对磁通、电磁力、振动及噪声等传播特征的影响,归纳物理特征信息的耦合关联规律,对比杂散电流时变分量与直流分量的干扰差异。结果表明,杂散电流时变分量对变压器的干扰与直流分量情况类似,但时变分量导致多场参数变化具有更加复杂的时序波动性。搭建动模实验平台,测量不同干扰下变压器的电流、振动及噪声数据,并与仿真结果对比,验证该文模型与结论的正确性和有效性。基于多元特征信息库构建多元模-态空间,划分四类干扰传播域,并形成干扰判据,为城市电网变压器抵御轨道交通杂散电流干扰的安全态势感知与异常辨识提供依据。

发卡式填充结构的直线式移相变压器设计及其磁场分析

在原有直线式移相变压器的基础上,借鉴直线电机相关理论,设计了一款发卡式填充结构的直线式移相变压器,有效地解决了原有结构绕线方式复杂、体积大、不易进行模块化串并联等问题,同时改善了模块化连接时,连接处半填充槽引起的一次侧激磁电流密度降低、气隙磁场畸变等问题。简要介绍了直线式移相变压器系统的工作原理;借鉴直线电机以及旋转电机设计方法,提出了半填充槽结构的直线式移相变压器的设计方法;同时采用了发卡式结构消除连接处半填充槽结构引起的一系列问题;最后通过有限元仿真进行验证对比。结果表明,对于所设计的发卡结构的直线式移相变压器,输出波形较好,气隙磁场畸变较小。

550 kV大型主变压器储油柜油位异常的分析与处理

储油柜油位正常与否,直接关系到主变压器的安全稳定运行,针对某550 kV大型主变压器储油柜油位异常的问题,分析确定了储油柜内实际油位过高而油位计显示器显示偏低的原因,提出了一种简单快速的判断和处理方法,实际应用表明该方法的有效性。

基于联合功率量/载波调制的DC-DC变换器功率/数据复合传输方法

DC-DC变换器可以同时进行功率变换和数据传输。针对较低通信速率限制功率/数据复合传输(power/data multiplexing transmission,PDMT)应用的难题,提出一种联合功率量/载波调制(joint power/carrier modulation,JPCM)的新方案。与传统二进制PDMT方案不同,JPCM同时对功率量/载波进行2FSK调制,实现两种数据并行传输,可以看作一种四进制FSK,有效提高通信速率。相较于传统四进制PDMT方案,JPCM方案解调环节所需带通滤波器数目可减少一半,且软件开销更低。首先,证明PDMT在理论上的可行性;然后,根据4种不同电压纹波频率配置不同码元,并设计了包含高低数据位调制的JPCM和基于滑动傅里叶变换的数据解调方案;此外,重点分析输出参考电压突变对通信的影响,动态调整阈值可有效抑制误码;最后,搭建一个由2个Buck变换器并联的实验装置,实验结果表明在稳态、负载突变和输出参考电压突变的工况下,JPCM方案均能实现20 kb/s的通信速率,验证了该方案的有效性。

基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器

配电台区新型源/荷占比逐年提升,使得高/低电压、谐波放大、三相不平衡等配电终端电能质量问题凸显。提出一种基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器,具备电能质量综合治理、交/直流混合配电等功能,可以满足配电终端用户高品质供用电以及新型源/荷友好接入需求。介绍了高频隔离型混合配电变压器的拓扑结构并推导了数学模型。结合拓扑结构特点,设计了连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)策略和延时模型预测控制策略,CCS-MPC通过计算最优化占空比,实现前端变换器输出具有固定的开关频率和开关序列,减小寻优计算量。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了一套10 kV/0.4 kV电压等级的高频隔离型混合配电变压器系统,验证了所提拓扑结构电能质量综合治理能力的有效性。

高功率载荷卫星供配电系统安全性设计及在轨验证

卫星供配电系统一旦发生短路或断电等故障,可能造成整星失效的灾难性后果,卫星供配电安全性是在轨可靠运行的基本保障条件。针对某承载高功率高压载荷卫星的供配电高风险的特性,采取了平台载荷双独立母线、蓄电池组放电过压保护、限流保护、卫星放电开关安全控制等多种安全性设计措施,确保卫星能源安全。卫星在轨运行情况表明,卫星供配电在轨状态稳定可靠,系统安全性良好。

离子推进器屏栅电源稳压控制方法研究

为了解决离子推进器屏栅电源在负载突变过程中产生的过压、过流等问题,对LLC谐振变换器采用移相-变频控制(PS-PFM)稳定输出电压,当采样电压低于设定值下限时,进入变频控制模式,当采样电压高于设定值上限时,进入移相控制模式。实验证明,相比于常用的调频控制,移相控制的加入能够解决轻载或空载模式下的电压飘高问题,通过PID参数的调整,可以实现负载跳变时的稳定快速调节,使输出电压保持在设定值;通过PCB布局与磁性元件优化设计,所研制的原理样机在额定情况下效率高达98.9%,功率密度可达6.47×10^(6)W/m^(3),在同等级的电源产品中具有优势。

基于云边协同的充电设施协调控制系统设计

随着大规模充电设施的接入及其相关分析计算的日益精细化,原有的监控系统无法适应相应的大规模数据处理需求,因此文章提出基于云边协同的充电设施协调控制系统,结合云边协同特点和充电设施控制需求,构建了云端、边缘、充电设施聚合网关功能定位及交互模型,云端对边缘、聚合网关进行统一管理,接收采集信息并对控制系统分析计算服务进行管控和调度,边缘对分布式充电设施进行数据采集和实时控制;云边系统通过Docker容器技术实现服务器资源进行管理,并提出了基于最小变化率的容器部署调度算法实现服务器负载均衡以及资源的高效利用;所提系统实现了大数据通信压力下资源的有效分配,满足电力系统数据采集和多时间尺度控制的需求;最后给出所提系统的应用效果,进一步通过实例验证了Docker容器及其部署调度算法在资源管理方面的适应性和高效性。

10kV配电变压器二次回路设计优化和改进

本文介绍10kV配电变压器二次回路的传统设计方案,对其设计中存在的不足之处进行详细阐述。在某大型石化项目详细设计阶段,对本项目10k V配电变压器二次回路的设计方案进行优化和改进,从而提高了某石化公司供电系统的可靠性。

虚拟负电感控制的高频段参数整定方法

随着直流微电网电力电子化程度的提高,多变换器在硬件和算法上的深度耦合会直接影响电网电压的稳定。为了分析恒功率负载引起电压振荡的机理,建立直流微电网复频域模型并推导电压稳定的约束条件。在此基础上构建虚拟负电感补偿环节以抵消LC滤波器电感对电压稳定的影响,从而满足约束条件并抑制系统的电压振荡,并对虚拟负电感的高频段补偿方法和工程设计方法及参数选择依据进行研究。最后,采用奈奎斯特判据分析直流微电网的稳定性,并通过实验验证了所提算法的有效性。

考虑磁滞效应的非晶合金-取向硅钢组合铁心双非线性励磁特性研究

非晶合金-取向硅钢组合铁心可以综合传统纯非晶合金和纯取向硅钢铁心的优势,在配电变压器领域具有广阔的应用前景。对含有2种非线性软磁材料的组合铁心励磁特性进行分析是实现其结构优化设计的前提。首先,建立组合铁心在开路励磁条件下的等效电路模型,并根据基尔霍夫第二定律列写其回路电压方程;其次,根据组合铁心的结构特点建立其等效双非线性磁路模型,并基于安培环路定律和磁通连续性原理列写其磁路方程;再次,根据导数变换将磁路方程耦合至回路电压方程中的电动势项,并采用Jiles-Atherton磁滞模型表征非晶合金和取向硅钢的非线性磁化特性,从而建立考虑磁滞效应的组合铁心双非线性电路-磁路耦合模型;最后,基于该耦合模型,求解组合铁心的励磁电流、磁通密度分布和空载损耗,通过与实测结果进行对比,验证所提方法的准确性。

光声光谱技术在变压器油中溶解气体检测研究

变压器油中溶解气体在线监测装置采用先进的红外光声光谱技术,针对我国智能电网发展事业中对变压器油中溶解气体检测仪器需求,开展了变压器油中故障气体的检测研究,通过谱线优选和斩波器滤光轮的集成设计,该检测系统对CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6 )和H_(2)的检测灵敏度分别为0.22 ppm、0.03 ppm、0.3 ppm、0.3 ppm、0.95 ppm、0.1 ppm和1.2 ppm解决了变压器事故及其导致的停电问题,全面维护我国电力系统长久稳定运行.

智能电网中电力开关设备智能化发展研究

配电网在现代生活中扮演着至关重要的角色,而其中的开关设备则是配电网运行的核心。随着信息化技术的不断发展,人们正在逐步推动智能化开关设备在配电网中的应用。旨在通过对配电网智能化开关设备的类型分析,研究现有设备应用中存在的问题,并结合时代技术发展的特点,探讨配电网智能化开关设备的应用方法,这对配电网的发展和智能化设备的应用具有重要意义和现实价值。

面向多元负荷和优质供电的虚拟增容配电变压器:概念、应用与展望

随着海量分布式新能源、柔性负荷、储能接入配电网,配电变压器在增强配电网多元负荷适应性及供电质量等方面将面临更严峻的挑战。为系统地梳理现有配电变压器在技术性、经济性等方面的优劣和异同,该文总结了其拓扑结构、关键技术、应用场景及局限性。在考虑储能技术规模化应用的基础上,以现有配电变压器配合储能为硬件基础,提出对现有配电变压器进行“虚拟增容”的新概念——虚拟增容配电变压器,以探索传统配电变压器与储能元件信息物理融合的新模式、新场景。该文对虚拟增容配电变压器的概念进行了定义,并阐述了其拓扑结构与功能架构,进而探讨了虚拟增容配电变压器的应用场景与关键实现技术,以期为我国智能配电变压器的发展与研究提供新思路。

储能系统串联升压型部分功率均衡器及其控制

为了解决储能系统并联电池簇环流问题,提出一种串联升压型部分功率均衡器,通过引入部分功率变换技术优化均衡器的传输效率与功率密度.针对部分功率均衡器中2种不同功率流控制问题,提出一种基于占空比控制的功率流控制方法,并详细分析在所提出控制方法下均衡器的工作状态,实现对基础功率流和调节功率流的有效控制和双向流动;针对由电池簇不一致性导致的系统性能退化,提出一种并联电池簇功率均衡控制方法,抑制并联电池簇之间的功率环流.实验结果验证了所提出部分功率均衡器及其控制方法的有效性.

10 kV电力电缆故障查找及定位技术探究

电缆查找定位技术是一种用于准确定位和找到电缆故障点的技术手段,它利用各种电力测试仪器和方法,结合电缆特性和故障类型的分析,通过测量电缆参数、分析电缆波形和信号传输特征等手段,以实现对电缆故障位置的精确定位。常用的电缆查找定位技术包括电位测量法(如声测法、电表检测法等)、高压闪络测量法、电桥法、行波法等。这些技术各具特点,能够应用于不同类型的电缆故障定位。通过采用合适的技术手段,可以快速、准确地找到电缆故障点,为电力系统的维护和故障修复提供技术支持,保障电力供应的连续性和可靠性。

外置式散热模块对配电变压器热点温升的影响

对于电网季节性过载引起的配电变压器温升过高情况,文中提出在油浸式配电变压器的散热片上安装外置式散热模块强化变压器散热能力,以降低热点温升。为验证该方法的可行性,以一台S13-M-200/10型配电变压器为研究对象建立三维模型,在变压器模型的散热片上建立外置式散热模块。改变散热模块建立的位置与数量从而形成4个不同计算模型。通过有限体积法计算4个模型在不同负载状态下的热点温升。对部分仿真结果使用短路法温升试验验证,仿真与计算误差小于3 K。试验与仿真结果表明合理的安装外置式散热模块可以使油浸式配电变压器的热点温升降低10 K左右,为配电变压器的温升降低提供一种新的思路。

混合式配电变压器功角优化控制

针对现有同相位控制无法使混合式配电变压器(HDT)损耗达到最小的问题,提出了HDT的最小损耗模式,以实现功角优化控制,从而降低其运行损耗。首先,建立HDT的相量关系,导出可变损耗与负荷、功率因数角、网侧电压波动系数、功角之间的函数关系;然后,导出最优功角的解析公式,据此建立最小损耗模式的计算流程,从而提出HDT功角优化控制策略。该策略的突出特点在于实时检测电网及负荷工况,进而在线算出实现最小损耗的最优功角;理论分析指出,负荷越轻、越接近纯阻性,电压同相位模式更接近最小损耗模式;反之,电流同相位模式更接近最小损耗模式。仿真及实验结果表明:在网侧电压波动及负载电流畸变工况下,所提出的功角优化控制策略能在实现网侧电流正弦单位功率因数控制及负载电压正弦稳定控制的前提下,有效减小HDT的损耗;轻载工况下,相比电流同相位模式,仿真和实验最小损耗模式能减小可变损耗的60%和42%;在额定负载下,相比电压同相位模式,仿真和实验最小损耗模式能减小可变损耗的46%和37%。

基于IAR‑CI模型的配变重过载预测方法

随着电力系统的数字化和智能化发展,配变重过载预测成为了实现智能状态检修的关键技术之一。配变过载时空因子在现实场景中通常呈偏置分布。其中,部分高风险罕见(high risk and rare,HRR)因子一旦出现,将对变压器造成无法逆转的伤害。为此,该文提出一种基于提高关联规则关键重要性(improved association rules‐criticality importance,IAR‐CI)模型的配变过载预测方法。首先,考虑内部与外部因素,收集多个数据源并建立配变运行状态数据库,且通过ICA识别与配变重过载强关联的罕见高危时段与HRR;其次,基于关键性重要度(criticality importance,CI)度量计算,设计一种因子权重计算方法,准确衡量因子的风险权重;最后,应用TBFP‐Growth算法,增强模型的运行效率。采用中国南方某地区电网数据进行算例仿真。研究表明,该方法能够提升配变重过载的预测性能,有助于后续巡检、检测策略的合理统筹和科学规划,可在降低电力设备运维检修成本的同时提高供电的可靠性。