舰船电力推进负载试验技术研究

介绍了电力推进系统负载试验的要求、螺旋桨负载特性和试验特性的选择,分析比较了几种不同的推进负载试验技术的利弊,提出了双馈电机模拟推进负载的方案,分析了该方案工作原理、功率流动关系、工作模式和系统的基本构成并进行了仿真分析.该方案具有动态负载性能控制好,变流器容量小,节约能量等特点,对舰船电力推进系统的负载试验和其他机械负载试验具有参考指导意义.

大容量电力电子装置中板式水冷散热器的优化设计

为提高水冷散热器的散热能力、控制其温度均匀性,在散热器外形尺寸及流量一定的条件下,从理论上对层流范围内平板式水冷散热器的三个通道参数(通道数、散热片高度、散热片占空比)与散热器量纲一散热热阻的变化关系进行了推导。提出可根据这些变化关系来对任意尺寸平板式水冷散热器的各通道参数进行优化选择,在工程设计上具有很好的指导意义,仿真和试验结果证明了方法的有效性并表明:小通道尺寸的平板式水冷散热器对于解决大热流密度器件的散热更为有效,散热效率更高;在同样的参数情况下,流量增大则散热器效率降低,应综合考虑散热器流阻和流体平均温升的控制要求来选择流量。

随机SVPWM技术在背靠背变流系统中的研究与应用

电力电子功率变换器产生的开关频率谐波是重要干扰源之一。为有效抑制开关频率谐波,除采用常用的低通滤波技术外,可以结合在电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)中引入随机因子的方法,减小变换器输出电压、电流的开关频率谐波。通过对两种随机方案的理论分析与比较,开关周期随机化较脉冲位置随机化对抑制开关频率谐波有更好的效果。将随机因子引入开关周期中,形成随机周期电压空间矢量脉宽调制技术(RPSVPWM),并将其应用在背靠背变流器中。对有、无随机化的SVPWM的实验数据进行对比和分析,结果证实了该方法的有效性和可行性。

混合电磁结构磁性部分元等效电路建模技术的解析及实验研究

磁性材料在电磁结构中广泛应用,而传统(标准)部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)方法对包含磁性材料的各种结构进行分析时已无能为力。针对基于几何平均距离和空间磁介质均匀化处理的新型磁性PEEC建模方法(magnetic PEEC,MagPEEC),该文提出使用同轴电缆解析计算以及大型钢板耦合与邻近效应实验对该建模方法进行验证。利用解析法对给定同轴电缆单位长度电阻与电感参数进行了计算,并将计算结果与由MagPEEC建模计算的结果进行了比较;分大型舰船钢板差模回路耦合和共模回路耦合干扰两种情况,对MagPEEC建模计算的耦合阻抗进行了实验验证;利用所研制的钢板地电流测量装置在钢板中部进行测量,并将测量结果和MagPEEC理论计算的结果进行比较,从而实现金属壳体地电流测量和MagPEEC理论计算方法的直接验证。利用该文所提供的解析方法和3种实验方法,对MagPEEC建模技术进行了充分证明,为MagPEEC建模技术的推广使用奠定了基础。

电力电子变换器级联系统阻抗全系统算法

电力电子变换器级联系统静态稳定性分析一般采用Middlebrook阻抗判据,运用该方法的关键是输入输出阻抗的计算。由于传统计算方法必须建立系统的小信号等效电路模型,难以解决复杂电力电子系统的阻抗计算难题。因此,首先提出了电力电子变换器级联系统端口处的数学描述方法,然后在此基础上,提出了全系统输入输出阻抗计算方法,并通过实例与传统计算方法的结果进行了比较,验证了该算法的正确性。

电力集成技术

阐述了电力集成技术的产生及其基本概念,结合实例提出了电力集成中的主要关键技 术,阐明了电力系统集成技术的研究现状、发展趋势及应用前景。

交直流电力集成技术

建立了新型电机的数学模型 ,为解决关键技术问题提供了理论基础。查明了发电机整流系统特有的低频功率振荡的机理 ,得出了稳定判据及解决稳定问题的技术措施 ;通过合理设计 ,可控制直流电压的浮动范围 ;综合治理整流过程引起的交流谐波和直流脉动 ,提高了系统的EMC性能 ;巧妙地处理了系统的强非线性 ,从而得出了直流短路和交直流同时短路的冲击电流解析式 ;提出了根据整流装置输入、输出电压波形进行实时在线故障诊断的原理和方法。在此基础上 ,将定子 3相绕组、 12相绕组、整流装置、励磁系统、励磁调节器等集于一体 ,成功研制出性能优良的交直流发电机 ,能同时提供高品质交直流电源 。

混合电动汽车用逆变器关键技术研究

根据混合电动汽车的特点开发了异步电机变频调速系统,对逆变器设计过程中的关键技术进行了详细说明,同时也对其可靠性设计进行了分析。实车试验和运行结果证明,根据上述思想设计的混合电动汽车用逆变器具有可靠性高,维修方便的特点。

基于直流区域配电的舰船综合电力系统智能保护方式研究

相对于传统的舰船电力网络,直流区域配电电力网络具有容量大、电能密度大、网络拓扑结构复杂等特点。本文分析了基于时间电流原则的传统保护方法对于直流区域配电电力网络保护的局限性。并从系统论的角度分析了智能保护系统的结构和功能,即数据采集和实时数据库系统实现故障信息的采集、处理,专家系统调用实时数据库、专家数据库,输出决策指令,执行系统快速实现对网络的重构,保护。实例分析表明了该保护方法实现了较好的保护功能。

单相电力变压器高频传输特性研究

本文对单相电力变压器高频信号传输特性进行研究。首先建立了描述变压器高频传输特性的电路模型,模型考虑了变压器的高频寄生参数的影响。针对不同频段各种寄生参数对变压器传输特性的不同影响,将等效电路化简为不同频段的简化低阶谐振电路,并得出主导谐振点的频率计算公式。根据谐振频率法求取变压器的寄生电容参数,同时对电感参数及电阻参数也进行提取。试验与计算结果的对比验证了在50Hz～500kHz频率内所建立的电路模型具有较好的准确性。

一种高速大功率电子开关测试系统的建模与试验研究

分析了高速大功率RSD(Reversely Switched Dynistor)电子开关开关暂态电流试验平台的构建原理、试验回路的简化模型和基于自积分式罗氏线圈检测系统的工作机理。为便于优化包括RSD开关暂态电流试验平台和罗氏线圈检测装置的整个系统的电气参数,利用MATLAB/SINMULINK仿真环境,建立整个系统的仿真模型,并利用该模型开展试验验证。研究表明,文章获得的描述基于自积分式罗氏线圈整个试验测试系统的仿真模型是可行的,它可以为开关试验状态电流测试试验提供一套合适的计算机仿真平台,有利于优化试验回路和检测系统的电气参数,确保试验成功。

12/3相双绕组感应发电机励磁系统的控制方法和动态特性的研究

12/3相双绕组感应发电机是为了实现适合于原动机高速运行特性而设计的一种特殊电机。系统在电机上增设了一个励磁绕组,使用静止励磁装置对电机进行励磁控制。该文对励磁装置的电路原理进行了分析,对控制原理进行了讨论,给出了系统动态等效模型。最后给出了仿真和试验研究结果。

双dq变换软件锁相环的数学模型研究

对于三相并网型PWM变换器,要求锁相环能够准确、快速地检测出电网在不对称、畸变等情况下的基波频率与相位等信息,为控制系统及时提供准确的相关信息。本文根据双dq变换软件锁相环(SPLL)的基本原理,分析、推导了三相电源基波正、负序分量与锁相角和实际电压相位之间的数学关系,建立了基于该数学关系的双dq变换SPLL模型。仿真和实验均表明该模型适用性强,能够快速有效地提取三相电源在三相不对称、三相畸变、三相不对称且畸变等情况下的基波频率、正负序分量的大小与相位。

12/3相双绕组异步发电机自激起励时谐波谐振问题研究

12/3相双绕组异步发电机是将交直流双绕组发电理论应用到异步发电中、作为独立电源而提出的。这种电机在定子上布置了两套绕组,即一套4Y移15°十二相整流绕组和一套三相静止励磁绕组(或称补偿绕组)。其中整流绕组经整流桥向直流负载供电,而励磁绕组提供无功功率,以保持负载时整流绕组端电压不变。当发电机十二相绕组并接起励电容后起动时发生了高次谐波谐振,导致无法建立基波电压。该文分析了发生谐振后的电机内气隙磁场的特点,查明了发生谐波谐振的原因,提出了研究双绕组异步发电机自激起励时谐波谐振问题的数学模型,并得出了发生谐振后的稳态等值电路,最后得到谐振频率的计算公式。计算结果与试验数据的比较表明该文提出的数学模型是正确的。

多段初级直线感应电机静态纵向边端效应研究

多段初级直线感应电动机(linear induction motor,LIM)由于在通电初级绕组外还存在较长的不通电初级铁心,因此这种结构的直线感应电动机的磁场边界条件与传统直线感应电动机不同,静态纵向边端效应对电机性能的影响也存在较大差异。从多段初级LIM的三相互感不平衡现象及规律出发,依据电磁场理论和ANSOFT有限元计算2种方法对电机的不对称机理及影响因素进行分析,并重点考虑了静态纵向边端效应对该类电机的电磁推力、轭部磁场和电机电磁参数带来的影响。针对分段初级LIM样机进行了实验研究,实验结果与理论分析吻合。结论为此类电机的设计与应用提供了理论依据。

带有静止励磁调节器的双绕组感应发电机的研究

介绍了一种新型的作为独立电源的双绕组感应发电机。这种电机在定子上设置两套三相绕组,即一套功率绕组和一套调节励磁绕组,并根据其工作原理给出了两套绕组容量比的设计原则,其中功率绕组经整流桥向直流负载供电,而励磁绕组接一PWM电压型静止励磁调节器,通过电流跟踪的方式调节其输出电流来稳定所需控制的电压。试验和仿真结果都表明该发电机系统具有快速的动态响应性能。

3/12相双绕组发电机数学模型研究

介绍了3/12相交直流同时供电(双绕组)发电机的结构特点。在某些近似假设条件下,将 12 相4Y互移15直流绕组等效为一个3相Y绕组,然后通过适当处理两套绕组之间的耦合,得出了与耦合有关的参数间的相互关系,从而简化了d-q-0 系统的数学模型、导出了简明的电压和磁链方程及相应的d和q轴等效电路,为分析该类电机的各项性能奠定了坚实的理论基础。该文所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机。

多重化双向DC-DC变换器复合校正双闭环控制策略研究

利用状态空间平均法建立了双向DC-DC变换器的平均状态空间模型。在该模型基础上提出一种新颖的基于变量代换和参数估计的复合校正电流内环、电压外环双闭环控制策略。所采用变量代换的方法实现电流、电压双闭环内部的解耦。电流、电压环调节器均采用串联校正环节加PI调节器来将系统模型整定为标准二阶系统,并得到了控制参数计算公式,分析了电压外环的抗扰特性,为具体的控制参数的选择提供一定依据。对所采用的上述控制策略进行了仿真和实验研究。该控制策略控制简单,易于工程实现,仿真结果表明采用该控制策略为三重化双向DC-DC变换器所设计的调节器参数能满足各项动、稳态性能指标,工况间切换良好,且对负载大范围扰动、输入电压突变及电感值变化均具有良好的鲁棒性。

3/12相双绕组发电机交直流同时突然短路研究

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链和电压方程以及等效电路,该文用解析分析和电路模型仿真两种方法详细研究了交直流同时突然短路的过渡过程,得出了定转子短路时间常数和交流侧短路电流的完整表达式;通过适当的近似,进一步给出了适合工程应用的交流侧短路电流的近似和简明表达式以及直流侧最大短路电流的估算公式。另外,还研究了线路电阻对短路电流的影响,结果表明:在分析和测试交直流同时突然短路时,线路电阻,尤其是 直流侧线路电阻必须考虑。仿真和实验验证了该文所得数学模型及分析方法的准确性。

印制板式Rogowski线圈研究

为了增强印制板式Rogowski线圈拾取感应信号的能力,有效提高其信噪比,将具有相同结构的Rogowski线圈顺次串联并分别获得顺串单、双面板Rogowski线圈后,分析了由单面板构造的顺串单面板传感器的计算模型和等效模型,对比研究了顺串单、双面板Rogowski线圈的阻抗、相频、自感系数和内阻等重要电气参数随着被测电流频率的变化特性,推导了顺串单、双面板Rogowski线圈的最佳阻尼电阻的计算模型,提出了用于判断顺串单、双面板Rogowski线圈测量脉冲大电流的结果有效性的方法及其判据。研究表明,取印制板线圈的顺次串联方式有利于提高传感器的信噪比。