基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法

电压暂降是电力系统中最令用户困扰的电能质量问题,对其特征参数进行准确测量是电压暂降评估和治理的首要前提。然而,当前电压暂降检测算法存在参数检测准确度低、实时性差以及缺乏相位跳变信息等不足。为此,提出一种基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法,以实现其特征参数的快速、准确检测。该方法首先利用有效值滑窗差分算子准确获取电压暂降的起止时刻。接下来,依据暂降起止时刻对原始信号分区,并对不同分区的信号进行加窗插值快速傅里叶变换(FFT)运算。而后,对采样序列重构并进行相位校正。最后,得到电压暂降的持续时间、暂降深度和相位跳变等特征参数信息。在暂降幅值和相位同时变化、不同谐波分量、不同信噪比噪声等情况下的仿真实验结果表明,所提方法具有准确度高、实时性好和鲁棒性强等优点。实际构建硬件测试平台的测试结果满足GB/T 30137-2013中电压幅值误差≤0.2%、相位跳变误差≤1°以及暂降持续时间误差不超过一个周期的要求,验证了算法的有效性和可行性。

基于电路分解模型的三有源桥电流有效值优化控制策略

三有源桥DC-DC变换器(TAB)作为可再生能源、电动汽车和储能等灵活接入直流电网的有效解决方案,在直流电网中应用前景十分广阔。该文针对TAB在单移相控制(SPS)下电感电流有效值较大,而移相加脉宽控制(PS-PWM)下数学模型复杂难以求解的问题,提出一种基于电路分解模型的TAB电感电流有效值优化控制策略。首先分析TAB在PS-PWM下的工作原理,建立PS-PWM下的电路分解模型,得出不同工作模式下各端口功率和电感电流有效值的统一表达式,然后,构建TAB各端口的电感电流有效值二次方和的优化数学模型,并采用遗传算法求解最优移相角。仿真和实验结果表明,所提分析方法和控制策略能够降低模型的复杂度及计算难度,有效减小各端口的电感电流有效值二次方和,并提高系统效率。

双有源桥直流变换器三电平扩展移相控制下电感电流有效值最优跟踪控制策略

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平扩展移相控制策略下各工作模式下的数学模型,根据拉格朗日乘数法得到各可行域内部最优极值点处移相比之间的相互关系;然后,分析边界最优点,通过比较内部最优极值点和边界最优点处电感电流有效值,得到全局最优工作点;最后,根据传输功率与全局最优工作点处移相比的变化关系,得到全局最优工作点跟踪控制策略,克服寄生电阻和开关损耗对最优工作点的影响。将三电平扩展移相优化调制策略与两电平扩展移相控制、单移相控制以及峰值电流优化控制进行对比实验,实验结果验证了所提该优化策略能够有效减小电感电流有效值并提高变换效率。

正(余)弦交变电流峰值与有效值关系教学探讨

正(余)弦交变电流的峰值与有效值的关系是高中物理教学中的难点.学生缺乏理论推导的数学基础,也难以通过传统实验进行探究.文中依据课标要求,分别通过理论推导方法和实验方法较全面地探讨了研究正(余)弦交变电流峰值与有效值关系的方法及其优缺点.结合教学实践发现,“等效法”是最简洁的理论推导方式,使用DIS光照度传感器探究交变电流峰值与有效值是目前最适合推广的实验探究方案.

基于真有效值的电网功率测量系统研究与设计

随着“双碳”目标的推进,风电、光伏发电等新能源并网比重逐渐增大,由此引发的随机波动对电网频率的稳定提出了更高的要求。针对火电机组发挥涉网调频功能问题,通过一种基于真有效值的电网实时功率高精度测量法,可大大提高电网功率测量的实时性和精确度,为火电机组进行一次调频提供关键参数。真有效值测量功能由采集装置硬件系统实现,功率算法则部署在PC端上位机软件系统。测试结果表明,系统对电网的电压及电流有效值测量精度达0.01%,实时功率测量精度达0.03%。

验证正(余)弦交流电电压峰值和有效值关系

教材所介绍的正(余)弦交流电电压峰值U_m和有效值U的关系为U_m:U≈1.414,但未经实验加以验证,故而部分学生对此结论心存疑惑对相同小灯泡分别施加交变电流的峰值电压和恒定直流电压,使其各自发光,照射固定的太阳能发电板产生相同的输出电压,通过DIS系统测量交流电的峰值电压U_m和恒定直流电压值U,验证两者的定量关系为U_m:U≈1.414。该创新实验结果误差小,结论可信,用定量观测代替理论说教,颇具说服力,学生易于理解交流电峰值与有效值的关系。

基于共模电压有效值的间接矩阵变换器调制策略对比分析

间接矩阵变换器(indirect matrix converter, IMC)是一种无中间直流环节的AC-AC变换器,具有正弦输入输出特性,且功率密度大、运行效率高,在风力发电、交流传动等领域应用前景广阔;但IMC在调制运行过程中不可避免会产生共模电压,对电机造成损坏,影响系统的可靠运行。为了提升IMC运行可靠性,抑制其输出共模电压,文章以逆变级相邻四有效电压矢量调制、逆变级相邻三有效电压矢量调制、整流级相邻三有效电流矢量调制、整流级120°两有效电流矢量加零电流矢量调制和整流级加权三有效电流矢量调制共5种经典抑制IMC共模电压峰值达42.3%的调制方法为研究对象,通过对其输出共模电压有效值进行建模,考虑电压传输比对共模电压有效值的影响,量化分析共模电压有效值的变化规律,比较不同调制方法对共模电压的抑制能力。从5种调制方法的共模电压有效值对比分析结果可知,采用逆变级相邻四有效电压矢量合成的空间矢量调制方法对IMC共模电压有效值的抑制效果最佳。仿真和实验结果验证了上述理论分析结果的正确性。

有效值在振动加速度、速度、位移之间转换方法研究

目前,风电机组齿轮箱状态监测系统CMS采集的振动量多为振动加速度值,而《风电机组振动状态评价导则》等指导文件又常常以振动加速度、速度、位移三者的有效值作为参考指标。本文研究使用振动加速度采集量计算振动速度、位移有效值的方法,可以低成本、快速地实现有效值在振动加速度、速度、位移之间的转换。

高精度交流电压有效值测量技术研究

为提高交流电压有效值的测量精度,对高精度交流电压有效值测量技术进行了研究,采用交流数字采样的方式,基于等效采样的积分算法与过零检测采样,通过基抖动误差抑制实现交流电压有效值测量不确定度为40 ppm的指标。通过实验测试验证,所开发的交流数字采样系统工作稳定可靠,可以实现高精度交流电压有效值的测量。

一种真有效值测量方案设计与验证

针对目前国内真有效值(RMS)测量芯片依赖进口的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字式高精确度的真有效值测量方案。首先利用FPGA设计有限长单位冲击响应滤波器(FIR)对AD采样后的数据进行滤波,然后采用改进的有效值计算式计算信号的真有效值,最后取连续8个周期真有效值的平均值作为最终的测量结果。通过设计串行的开方运算、除法运算的算法,降低FPGA的使用资源。经过样机实际测试表明,测量结果与信号真值的相对误差低于0.5%。该方案测量精确度高,一致性好,使用资源少,对于真有效值数字测量芯片的设计和真有效值测量具有一定的参考价值。

基于遗传算法的多模块IPOP双有源全桥DC-DC变换器总电流有效值优化策略

单模块双有源全桥DC-DC变换器,可通过最优移相策略来保证电流有效值最优。然而,当多模块并联运行时,由于模块间电气量无法完全匹配一致,不同模块间的电流有效值特性将有所差异,导致传统的均功率控制无法做到总效率最优。基于此,该文提出一种基于遗传算法的多模块输入并联输出并联(IPOP)双有源全桥DC-DC变换器总电流有效值优化策略。首先,该文结合遗传算法对单模块双有源全桥变换器的电流有效值特性进行分析与优化,该算法集成了单、双、三重移相控制的优势,同时可自然实现三种移相策略的无缝过渡。其次,针对输入输出并联的多模块变换器系统,提出一种基于离线计算在线查表,总电感电流有效值最优的控制策略。不同于传统的均功率控制方法,该策略可根据模块间辅助电感的差异化对总功率进行优化分配,以实现系统的总电感电流有效值最优。最后,搭建一台基于碳化硅器件的8 kW/100 kHz三模块并联样机对优化控制策略进行验证,实验表明,基于优化控制策略,样机峰值效率可达98.8%,与传统均功率控制策略进行对比,在降压和升压工况下,平均效率分别提升了1.2%和0.84%,验证了该文所提控制策略的有效性。

一种电压有效值的低温漂、高精度测量方案

电力参数电压有效值的测量一般都是采用真有效值来测量,测量中人们关心的是测量准确度和测量稳定性,即温度漂移特性。本文利用专用高性能真有效值(RMS)测量芯片AD736,并结合单片机技术给出了一种高精度、高稳定度、低温度漂移的交流电压有效值测量方法。

面向嵌入式系统的有效值快速算法

ADC采样交流波形是嵌入式系统的一项重要应用,当采集到的电压波形并非标准函数波形(如正弦波、三角波等)的畸变波形时,不能直接通过简化数学公式或平均响应法求得其均方根值;为得到任意波形的均方根值,首先需要求出该波形的频率(或周期);在传统算法中,需要进行FFT(快速傅里叶变换),该算法需要大量内存空间和较高时间复杂度,且只能进行2N个点运算,精度和分辨率受限;因单片机片上资源有限,该算法并不适合多路实时运算;为改进以上不足,设计了一种峰值(谷值)查找算法,该算法拥有O(n)时间复杂度,实时性好;通过该算法寻找采样波形中三个峰值点,确定波形的其中一个周期,进而计算得到均方根值;相比FFT算法,该算法运行速度提升93倍,空间复杂度降低为FFT的1/300,且在实际应用中运行稳定可靠,平均误差低于0.6%。

基于真有效值法测量交流电压信号有效值的仿真研究

本文通过对真有效值法的数学定义式进行恒等变形,利用变形后的定义式搭建了以精密整流电路、对数运算电路和指数运算电路构成的自反馈式模拟电路,实现测量交流电压有效值的目的。基于Multisim仿真软件搭建仿真电路,对50Hz^50k Hz的交流电压信号以及畸变电压信号进行测量,经仿真测量最大误差维持在0.1%~0.3%,证明可行性和准确性。

有效值——直流转换器AD536A

介绍了有效值——直流转换器AD536A的工作原理及使用方法

基于真有效值检测的高频电容式土壤水分传感器

土壤水分的测量是精细农业中实施节水灌溉的基础。基于真有效值检测技术,利用土壤的介电特性,设计了一个高频电容式土壤水分传感器,主要由电源滤波电路、100MHz有源晶振、XC74UL14AA、探针电极和AD8361组成。其中,探针电极由印刷电路板制成并与主印刷电路板一体化成型。传感器以直流电压输出,分别在空气和去离子水中测得其输出范围为工作电压的20%～70%。通过2-异丙氧基乙醇、二氧六环和去离子水3种溶液配制了一系列不同等效土壤体积含水率的待测溶液,在不同工作电压下,对传感器进行了标定以及在5～40℃范围内以24.8℃基准进行了温度变异性试验。试验结果表明:传感器对工作电压有明显的依赖性,在特定含水率下传感器的输出电压随工作电压的升高而增加;特定工作电压下传感器的输出电压与土壤体积含水率呈线性负相关,其决定系数R2>0.987;温差越大则传感器的测量偏差也越大,最大偏差为4.44%。并配制土样对传感器进行了验证,最大误差为4.95%。

用小波变换和有效值算法实现电压凹陷的准确测量

随着各种敏感用电设备的广泛应用 ,电压凹陷问题已成为近年来各方面关注的焦点。电压凹陷的衡量指标包括幅值、持续时间、频次和畸变度等 ,其中幅值和持续时间的精确测量是电压凹陷实时监测中首先要解决的问题。文中详细研究了小波变换模极大值原理在电压凹陷检测中的应用 ,提出了小波变换与有效值算法相结合的电压凹陷测量方法 ,克服了有效值算法不能精确测量持续时间的不足 。

基于触发角识别的脉动直流剩余电流有效值检测方法

针对电力电子设备发生漏电故障时的脉动直流电流信号进行傅里叶分析,得到不同触发角下脉动直流电流各谐波分量幅值的变化趋势,并能通过谐波分量的幅值比对触发角进行识别;根据剩余电流互感器在不同触发角下脉动直流电流信号的传变误差对二次侧电流进行补偿计算,从而得到一次侧脉动直流电流有效值;对剩余电流互感器进行试验测试分析,在脉动直流剩余电流下,二次侧信号与一次侧信号存在较大传变误差,而采用补偿计算方法后最大误差不超过4.5%。因此所提的触发角识别方法和脉动直流剩余电流补偿计算方法有效,可以提高脉动直流剩余电流检测精度。

基于傅里叶级数建模的双有源桥DC-DC变换器电流有效值分析

采用傅里叶级数求和的方法建立双有源桥DC-DC变换器在移相控制下统一的数学模型,针对双有源桥DC-DC变换器直流侧电压不匹配时在传统单移相控制方式下电感电流有效值过大的问题,提出了优化电感电流有效值的双重移相控制方式。对工作在升压、降压、电压平衡状态下的双有源桥DC-DC变换器在传统单移相、双重移相控制方式下电感电流有效值随传输有功功率变化的情况进行对比分析。在此基础上根据变换器工作在升压、降压状态,提出对应的双重移相控制方式,以达到优化电感电流有效值的目的,使工作在该状态下的变换器具有更小的通态损耗,提高了变换器的效率。实验验证了该双重移相控制方式的有效性和优越性。

一种电流真有效值测量智能传感器设计

提出了一种采用智能传感器进行电流真有效值测量的系统设计方案。介绍了智能传感器与霍尔传感器的结构和工作原理。系统不仅可以对电流真有效值进行精确测量 。