基于阻抗角的交直流输电系统交互影响分析

采用短路比对交直流输电系统的交互影响分析只考虑了交流系统等值阻抗模值的大小,为了更准确地评估系统稳定程度,需要考虑阻抗角对系统稳定裕度的影响。以单馈入和两馈入直流系统为基础,研究阻抗角和耦合阻抗角对直流系统输送功率极限的影响,并且在CIGER标准模型的基础上,保持系统短路比不变,研究阻抗角对受端交流系统暂态过电压的影响。仿真分析结果表明,当受端交流系统等值阻抗角较小时有利于提高直流系统输送功率极限,增大稳定裕度和提高最大直流功率,同时也有利于改善系统故障后的暂态过电压。

基于视在阻抗角的失步解列判据改进研究

当电网结构存在隐患时,易因事故诱发系统失步振荡。阻抗角失步解列判据作为应用最广的失步判据,其优势十分明显,同时也存在一定缺陷,即在短路暂态过程中易发生误判。通过对典型视在阻抗角判据理论的深入研究,提出一种采用电压包络线上沿门槛作解锁条件的判据改进方案。该方案能严格区分短路与失步过程,提升视在阻抗角失步判据对特定工况及新型电网结构的适应性。最后在PSCAD/EMTDC中通过简化的实例模型验证改进判据的有效性。

视在阻抗角失步解列判据的改进

通过对等值双机系统失步振荡时联络线潮流和视在阻抗角变化特征的研究,发现当系统失步较快、系统在电磁暂态过渡过程中进入失步运行状态时,视在阻抗角失步解列判据易于误判振荡周期次数,并通过仿真发现其发生的现象和原因,从而提出了通过设置合适的有功门槛,应用联络线上的有功功率过零次数计算振荡周期次数的方法。工程实践证明,该方法可以更有效地检测出振荡周期小的失步振荡次数。

基于补偿点阻抗的阻抗角特性的串补线路距离保护方法

将保护安装处到串补电容间线路阻抗与测量阻抗之差定义为补偿点阻抗,深入分析了串补电容前后金属性故障时补偿点阻抗的阻抗角特性。在电容前金属性故障时,补偿点阻抗的阻抗角介于70°～90°之间;在电容后金属性故障时,补偿点阻抗的阻抗角介于90°～270°之间。据此提出了串补线路故障点位置识别方法,结合传统距离保护形成了适用于串补线路的距离保护新方法。与传统的电平检测方案相比,该方法明显提高了串补线路距离保护的保护范围。EMTP仿真验证了该方法的正确性和有效性。

直线感应电机的次级阻抗角计算及对涡流损耗的影响

为了解决电机涡流损耗过大对电机性能的影响,通过分析直线电机次级阻抗角,对电机涡流损耗进行研究.考虑了横向边缘效应,得到直线电机初级和次级耦合区气隙磁感应强度的解析表达式;建立电机的等效电路及次级涡流损耗分析模型,得到了次级阻抗角及涡流损耗的解析表达式.定量分析了次级阻抗角与次级涡流损耗的关系,定性分析了次级阻抗角对推力和侧向力的影响.以一台直线感应牵引电机为例,分别使用解析法和有限元方法对次级板的涡流损耗进行了计算,得到涡流损耗随频率变化的特性曲线.对比了两种方法的结果基本拟合,验证了本文解析表达式的正确性和易用性.

改进的正交相关超声换能器阻抗角测量新方法

蜂窝复合材料超声切割中，超声波电源与换能器的阻抗匹配失效导致材料的加工质量和加工效率极度降低，甚至损坏超声设备，实时、在线对阻抗角度进行检测，实现动态匹配是解决该问题的关键。在正交相关原理的基础上，提出了一种与采样是否同步无关的阻抗角度检测新方法，并采用微处理器及传感器测量电路实现了阻抗角的在线检测。仿真与实验均证明，该方法适用于超声频信号的同步与非同步采样，为实现动态匹配奠定基础，且计算量小、实时性强、测量精度高，改进后测量误差接近0．0551°。

土壤阻抗角的频率特性及其影响因素

土壤的阻抗特性直接决定了接地系统的性能,为此通过搭建土壤导电的频率特性试验电路,测量了我国常见的黄土壤、赤红壤和红壤这3种典型土壤的阻抗角随频率的变化规律,以及水分质量分数、土壤粒径对土壤阻抗角频率特性的影响。研究发现:当电流频率较低时,土壤试样的阻抗角总小于0,呈现为容性特征,且随着频率的增加,其阻抗角快速上升;但当频率上升到1 000 Hz以上时,土壤阻抗角的变化速度变缓;当水分质量分数较高时,土壤试样的阻抗角总小于0,且随着水分质量分数的降低,其阻抗角先增大到大于0,然后随着频率的进一步上升逐渐下降到0。通过对该现象进行分析提出,土壤中离子在电场下的迁移运动是造成土壤阻抗容性特征的主要原因,孔隙水形成的离子通道的感抗是造成土壤阻抗感性特征的主要原因,二者共同作用形成了土壤阻抗角的频率特性。研究结果证明多孔介质具有独特的导电特性,其机理有待更为深入的研究。

闪变计算中阻抗角工程实用估算方法

由于风速和风向变化具有随机性,随着风电容量在系统的中的比例越来越大,风电并网后引起的电压波动、畸变率和闪变对系统电能质量造成的影响也会越来越大。本文在考察了闪变计算公式中网络阻抗角数值大小的影响作用后,提出了一种闪变计算中阻抗角工程实用估算方法。通过10机39节点系统对该算法的验证,表明了该算法的有效性。

基于环路阻抗角的高压电器设备错误接线自动检测方法

传统系统存在执行主体行为不明确的问题,无法精准检测设备错误接线情况,为防止误操作事故发生,提出了基于环路阻抗角的高压电器设备错误接线自动检测方法。分析高压熔断器、高压隔离开关、电流互感器和电压互感器的错误接线方式,将检修中的线路视为高压电器设备接有电抗器的空载线路,根据空载线路无损传输分布形式,计算入口阻抗方程。根据在空载线路额定频率阈值内,入口阻抗大小与空载线路长度之间的变化关系,分析高压电器设备错误接线被清除情况。分析实验结果可知,该方法在设备不同接线情况下,与实际电压值基本一致,虽然存在一定误差,但最大误差仅为6V,说明该方法具有有效性。

基于低测试阻抗角的高频电感绕组损耗测试与分析

随着第三代半导体功率器件的迅速发展,功率变换器中更高频磁元件的应用将越来越普及,国内外频率高达MHz的磁元件损耗评测量鲜有研究。现有高频绕组损耗测量方法难以体现磁元件实际工况对绕组损耗的影响。通过深入分析传统交流功率测量法在高频磁元件损耗测量的主要影响因素,提出一种可以降低测量阻抗角的高频电感绕组损耗测量电路和方法,详细论述了测量电路的工作原理,研究测量过程影响测量精度的关键因素。采用3D打印的环形骨架制作的空心电感作为被测电感,进行了不同频率下绕组损耗测量的实验。实验结果表明,所提方法可以有效地减小测量阻抗角,实现高频励磁下绕组损耗的准确测量,且在频率50~700 kHz范围内与阻抗分析仪测量的损耗偏差在10%以内。

带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术

孤岛检测是分布式光伏并网发电系统稳定可靠运行的关键技术之一,而传统的主动式孤岛检测技术难以平衡检测准确性和电能质量之间的矛盾。因此,详细分析了负载特性对孤岛检测的影响,针对并/离网逆变器模型提出了一种带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术,通过反馈实时负载阻抗角改变注入的电流频率扰动,提高了单台逆变器和多逆变器光伏并网发电系统孤岛检测的准确性,消除了检测盲区。同时,通过提出的孤岛检测方法进行分段式改进,降低了由非线性因素引起的并网电流谐波畸变率,改善了系统的电能质量。仿真和实验均验证了所提孤岛检测方法的有效性和可行性。

基于阻抗角差异性的柔性直流电网耐过渡电阻快速保护方案

柔性直流电网快速保护方案在高阻故障下普遍存在死区问题,而后备保护在速动性上又有所欠缺,使得高阻故障难以得到快速、准确的判别。针对上述问题,该文展开耐过渡电阻快速保护方案研究。通过对区内高阻故障与区外金属性故障下线路端口阻抗模值的相似性分析,揭示保护死区存在的原因,并进一步探究两类故障下线路端口阻抗角的差异性。利用交叉小波变换(cross wavelet transform,CWT)对阻抗角差异性进行提取,设计识别区内高阻故障的保护判据,提出耐过渡电阻快速保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC四端柔性直流电网模型中对所提保护方案进行验证,仿真结果表明,该保护方案可实现快速、准确的高阻故障判别,无需线路两端通信,并具备较强的鲁棒性。

一种基于阻抗角差对地电容测量方法

对于自动跟踪补偿消弧线圈的控制,主要在于对地电容的准确测量。针对消弧线圈串电阻接地系统,提出了一种根据阻抗角差巧用阻抗三角形的等面积原理,求解系统的对地电容。通过改变消弧线圈的电感值或者改变消弧线圈的串联电阻值,测量调节前、后的零序电流的幅值和相位,据阻抗角差构造等面积三角形,利用求解不平衡电压计算对地参数。使用Matlab建立模型进行计算,表明该方法调节方便、计算简单,满足在线测量的要求。

超声换能器阻抗角的在线检测

超声治疗设备中超声换能器的阻抗特性在工作时发生变化而导致静态匹配失效,采用固定频率下的动态匹配可解决此问题,实时、在线对超声换能器阻抗角进行测量是实现该方法的关键。在过零计数法的基础上,提出了一种多周期同步计数法,并采用单片机及外部分频电路等实现了超声换能器阻抗角的在线检测。该方法具有硬件电路简单、测量精度高、频带宽等优点,当测量频率为500 kHz时,误差小于0.1°。

视在阻抗角失步解列判据的改进研究

基于两机等值系统来分析在失步状态下视在阻抗角的变化特征,并利用视在阻抗角的变化区域来判断系统是否失步。为了避免系统受到大扰动时容易出现错误判断失步振荡周期的情况,利用有功功率过零2次来进行检测;并基于无功功率的原理来确定失步中心是否落在本线路上。通过对2012年华东电网中安徽机组失稳模式进行仿真分析,验证了该判据的正确性。

引信无线装定中负载阻抗角对能量传输性能影响

引信装定接收电路作为装定系统负载,其阻抗角特征对磁共振耦合无线装定系统的能量传输性能具有重要影响,针对该问题,首先基于互感耦合理论,分析了负载阻抗通过阻抗映射对中继线圈等效参数的影响,然后仿真结合实验研究了能量传输性能、收发端耦合磁场空间分布特征随负载阻抗角的变化规律。仿真实验结果表明,系统传输性能随负载阻抗角绝对值的增大而下降,对于负载阻抗中电阻部分相同的装定系统,若负载阻抗角相同,则不论电抗部分构成如何,其传输性能也相同,收发端线圈耦合磁场空间分布特征随负载阻抗角的变化规律与能量传输性能变化规律相对应。

磁耦合回路激励源频率与阻抗角关系研究

为了探究电动汽车无线充电频率跟踪式调谐系统,首先通过构建磁耦合回路模型研究了其激励源频率与其阻抗角之间的定量关系。发现当模型工作在过耦合状态下,存在3个频率点能使初级回路的阻抗角为0。接着,根据这3个频率点不同的物理意义分别给出了中心谐振频率点和侧谐振频率点的定义。在此基础上对比了系统分别工作在这3个频率点上时的能量传输效率和负载吸收功率。然后,得出当系统工作在侧频率点时系统传输效率与输出功率保持稳定的结论,并依此提出将侧谐振频率点作为频率跟踪对象的频率跟踪策略。最后,通过Multisim仿真验证了上述结论。

基于阻抗角特性的超声电机驱动控制研究

驱动控制对于超声电机的推广和应用十分重要。根据超声波电机的工作特点,该文分析温度变化对超声电机运行状态的影响,开发了一种基于驱动电压和电流相位差的驱动控制器,分析了各个控制部分的作用和设计方法,并进行了比较实验,结果表明这种控制系统能够达到稳定超声电机运行状态的目的。

基于正序阻抗角的海上DFIG定子绕组匝间短路故障辨识

为了保证海上双馈风力发电系统的安全可靠运行,提高海上DFIG定子绕组匝间短路故障辨识的精准度,文中提出一种以定子侧正序阻抗角为故障特征量的定子绕组匝间短路故障辨识方法。由于故障后各序分量不再对称,首先基于DFIG定子匝间短路故障状态下的序分量模型,推导得出DFIG定子侧正序阻抗角的表达式;然后分析电网电压不平衡、负载和转差率变化等非理想工况对该故障特征的影响规律,提出合理的故障辨识阈值。仿真与实验结果表明,该故障特征对电网电压不平衡具有鲁棒性,且通过合理设置故障阈值可实现对海上DFIG定子绕组匝间短路故障的精确辨识。

增强序分量选相元件适应性的光伏并网逆变器序阻抗角重构方案

光伏电源的拓扑结构和控制方法与同步发电机有着显著差异,故其故障特性相较同步发电机产生了实质性的改变,恶化了传统序分量选相元件的动作性能。推导了将抑制负序电流作为控制目标时光伏电源的序阻抗表达式,详细分析了序分量选相元件受光伏电源影响的机理。提出了一种新型光伏电源控制方案,通过重构光伏并网逆变器的序阻抗角来模拟同步发电机的故障特性,从而辅助序分量选相元件正确判断故障类别。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了所提控制方案的有效性和可靠性。