锂离子电池不同工况下充电效果对比及用户充电方法选择研究

合理地选择充电方法对于满足电动汽车用户需求、提高充电效率、延缓电池衰退至关重要。该文以3.6 A·h磷酸铁锂动力电池为研究对象,以30 min内充满电池额定容量的80%为基准,制定了五种不同的电池充电工况。为了适当加速电池的衰退,在45℃下共进行1000个循环实验,以100个循环为间隔,在常温25℃下开展性能实验,对比分析锂离子电池五种充电工况的充电效果,考虑充电起点、等待时间和目标充电容量等需求,合理选择充电工况。对比不同充电工况发现:1000个老化循环后,容量衰退速率最慢的是复合充电工况;导致电池容量衰退的主要原因为正负极活性材料的减少和活性锂离子数量的减少;以起始充电SOC=20%,充电时间为10 min为例,充电能量最大的工况为变电流间歇工况。该文得到的结论为五种典型充电工况的优化选择提供了理论依据。

基于压力平衡条件下“戴帽”固井注水泥技术探讨

在地热井漏失地层进行“戴帽”固井注水泥难度大,往往因挤入的水泥浆偏离设计位置而导致固井失败。本文提出了漏失层“戴帽”固井的技术思路,即利用井内液柱压力与地层裂隙压力保持平衡以有效控制固井水泥浆柱移动位置,通过控制挤注排量以防止水泥浆被稀释。在具体实施中,可以采用开放固井和封闭固井两种方式。前者在注替浆过程中,井筒与外界大气、上下井筒之间始终相通。当上下套管级差较大时,水泥浆柱在平衡过程中下移距离较长,位置不易控制,且易稀释,但是所需工具简单,适合应用于上下套管级差较小的条件,尤其是在同级套管内。对于后者而言,需采用特殊密封工具封闭下部套管,在注替浆过程中,上下井筒始终是不通的。可以避免水泥浆柱下移距离长、位置不易控制、易稀释等缺点,适合各种套管级配条件下固井注水泥作业,在套管级差较大时更显其精确封固优势。

基于差额功率转换的锂电池储能系统建模与可靠性分析

相较电池储能系统的传统全功率直流转换方案,差额功率转换拓扑构架可以降低功率变换器设计容量、成本及运行损耗,提升锂电池能量存储性能。现有文献对差额功率储能系统容量优化设计、数学模型、可靠性对比及电池充放电特性的深入研究较少。为此,文章通过量化分析锂电池电压范围实现差额功率变换器容量优化设计,建立稳态电路模型及频域模型分析系统可控性、动态特性及稳定性。在此基础上,建立可靠性模型,对比不同储能系统平均失效时间,评价可靠性差异。仿真结果表明,差额功率储能方案可靠性高于传统全功率直流转换储能方案。最终,研制基于全桥移相双向DC-DC变换器的24V差额功率储能系统样机,通过10A恒流充放电实验,验证差额功率储能系统动态特性及充放电运行稳定性。

三元甲醇辅助质子转移的动力学旁证:硝基联苯酚激发三重态的瞬态吸收研究

羟基芳烃化合物是一种典型“光酸”,在催化合成和生物过程中具有广泛应用、由于激发单重态寿命较短,大多数具有中等激发态酸度的羟基芳烃化合物无法在非水溶剂(如醇)中解离.硝基联苯酚中的硝基可增加激发单重态和三重态间的自旋轨道耦合,通过超快的系间窜越产生最低激发三重态,且具有较高量子产率.本文利用瞬态吸收光谱和动力学分析发现:尽管三重态硝基联苯酚具有中等酸性,但由于其寿命较长,能够与甲醇发生质子转移反应,三重态硝基联苯酚连.续与三个甲醇分子反应形成氢键复合物是质子转移的决速步骤.这--发现表明,具有较长激发态寿命的光酸可以通过具有足够碱性的醇类低聚物诱导其解离.

适用于多端直流输电系统的模块化多端口直流潮流控制器

针对多端直流输电系统潮流控制技术问题,提出了一种模块化多端口直流潮流控制器(MM-DPFC)。与现有DPFC相比,其在保留无需配备外部电源、输电线路功率双向可控以及多端口输出等优势的基础上,保证了DPFC各端口输出电压可基于本地进行独立控制,避免了传统多端口DPFC对输电系统主换流站直流输出电压调节的依赖,增强了其控制方式的灵活性与系统的可靠性。同时,其采用标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。文中首先详细分析了该控制器的拓扑结构与工作原理;然后,设计了相应的控制策略,保证了控制器的有效运行;最后,通过仿真与实验对其进行了多种工况下的验证。

网压不平衡下环流注入对模块化多电平换流器的影响分析

在网压不平衡工况下,采用开关函数、三维图分析及函数拟合的方法,给出合理的环流注入策略,实现模块化多电平换流器(MMC)桥臂电流峰值、模块电压波动的降低。分析环流注入对桥臂电流峰值、有效值以及模块电压波动的影响,得出环流注入降低桥臂电流峰值的最佳相位与不同工况下注入环流幅值的限定公式,以及环流注入降低模块电压波动的最佳相位及其注入幅值的限定公式。综合考虑桥臂模块电流、电压耐受能力后,提出一种可以实现桥臂电流峰值限定及模块电压波动限幅的环流注入控制方法。最后通过Matlab/Simulink仿真与实验平台验证了理论分析的正确性以及提出方法的有效性。

新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究

直流潮流控制器作为柔性直流输电系统的关键设备之一,实现其多端口输出能有效提高装置的潮流控制范围与能力。针对现有直流潮流控制器应用的局限性,该文基于电容线间能量交换的思想提出一种新型多端口直流潮流控制器。其拓扑结构简单,且避免了传统多端口直流潮流控制器对输电系统定直流电压站直流输出电压调节的依赖,增强了系统可靠性。同时,其采用模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。首先通过对现有方案的对比分析提出控制器拓扑结构并阐述其工作原理;然后,基于脉宽调制设计包含不同控制模式的通用控制策略,并详细分析不同控制模式下系统各状态变量之间的关系;最后,在基于RT-lab的实时模型在环仿真测试系统中搭建五端柔性直流输电系统模型,对所提控制器的性能与控制策略进行多种工况下的验证。

输入串联输出串联型双向DC/DC变换器自适应均压控制策略研究

多模块输入串联、输出串联（input-series output-series,ISOS）型双向DC/DC变换器尤其适用于如直流电网等输入、输出电压等级都较高的场合,模块间的输入/输出侧能否均压是制约其可靠运行的关键问题。提出了一种基于输入/输出侧电压双下垂的自适应均压控制策略。该控制策略利用电感电流补偿值与输入/输出电压之间的下垂特性实现了自适应均压控制,但下垂控制会带来不可避免的静差问题。补偿改进控制策略消除了静差并进一步提高了系统模块化程度,改进后,输入/输出侧均压效果和动态性能良好。利用小信号建模分析系统稳定性,通过根轨迹分析得到控制参数稳定范围,最后通过仿真和实验验证了策略的可行性。

适用于模块化多电平储能变流器的分布式控制策略

分布式控制可以有效降低主控制单元的通信与运算压力,便于增强系统的扩展能力与热插拔能力。针对模块化多电平储能变流器(MM-ESC)控制系统计算量大、通信量大、整定复杂等不足,提出一种减少通信和运算的分布式控制系统架构以及适用于该控制系统的子模块荷电状态(SOC)下垂均衡控制策略。该分布式控制架构由一个中央控制单元与若干个子模块控制单元组成,中央控制单元进行交直流功率解耦控制;子模块控制单元根据本地子模块信息进行SOC下垂控制。通过分析子模块相间和相内功率差异化特性,分别设置下垂系数,从而实现子模块电池能量均衡。通过搭建五电平MMC储能变流器仿真系统以及实验平台对所述理论及控制方法进行验证,结果表明,与已有的控制系统相比,该控制架构中处理器计算量小、运行所需通信量小,同时可以满足系统运行要求。

统一电能质量调节器在新能源发电场的虚拟同步特性分析

在可再生能源电场并网点处增设统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC),能够在不改变新能源发电装置原有控制的前提下使其具备传统同步发电机的频率和电压支撑能力,可以认为是一种提高可再生能源并网稳定性的有效措施。为此,主要研究UPQC的虚拟同步发电机控制策略及特性,该方案仅需在可再生能源电场出口处进行外部改造。首先介绍了接入新能源场站的UPQC输电系统运行方案,在此基础上建立了该系统的功率数学模型,设计了基于UPQC的虚拟同步发电机控制策略;然后阐述了不同工况下UPQC内部功率流动机理,探讨了影响串、并联变流器视在功率的限制因素,并进一步设计了在特定情况下的系统容量参数指标。最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建了UPQC的输电模型并进行验证,仿真结果表明,所提控制策略可以实现UPQC的虚拟同步化控制。

应用于直流电网的新型直流自耦变压器

为了满足直流电网对直流变压器高效率、低成本的迫切需求,改进传统直流变压器设计容量大、效率低的不足,研究了一种基于改进的双向隔离型DC/DC变换器串并联结构的新型直流自耦变压器(DC AUTO)拓扑,只有部分功率经过变压器传输,可部分降低变压器的容量和设计成本,可依据两侧直流系统的电压等级灵活地对子模块进行串并联组合。采用交错并联控制减小了子模块的滤波电感和电容值从而降低了子模块体体积和成本。为了确保系统稳定运行,采用电容电压均衡控制和平均控制实现系统均压及均流。根据两侧是有源或无源特性提出2种整体控制策略。最后,对所提出的拓扑和控制策略进行仿真分析和实验验证。

VSG型的UPFC容量优化及控制策略

具备虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)调节能力的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可以为电网提供额外的惯性和阻尼,提高UPFC在新能源输发电领域的竞争力。然而不匹配的换流器输出电压偏移角会增加设备制造成本和额外功率损耗。阐述了VSG型的统一潮流控制器系统,在讨论电压偏移角的大小对UPFC视在功率以及设计参数的影响后,分析了3种典型的电压偏移角控制方案的参数设计。提出了最小容量的参数设计方案以及在上述参数指标限制下以最小功率为目标的偏移角控制策略,并利用数学统计软件(statistical product and service solutions,SPSS)将离线计算得到的偏移角与电压峰值、频率的关系拟合成数学函数,达到简化实时运算的目的;设计了VSG型UPFC的额外储能环节容量参数。最后将提出的参数优化设计以及电压偏移角控制策略与3种典型的电压偏移角算法比较,证明了提出的方法可以进一步优化UPFC设计参数并降低视在功率。

直流侧故障时模块化多电平变换器运行特性分析

基于半桥子模块(HBSM)级联的模块化多电平变换器(MMC)广泛用于中高压直流输电工程。分析了直流侧短路和直流单极接地故障的暂态特性,并提出了相应保护策略。分析直流侧短路故障,将三相桥臂等效成为1条支路,给出了桥臂电流与系统电气参数的关系;分析系统交流侧接地时的直流单极接地故障特性,描述了交流三相出口电压和直流母线电压;在RT-LAB平台上搭建21电平的MMC模型进行验证,并对上述2种故障分别提出了保护策略。

河北沧县深部盐矿勘探孔盐水泥浆技术

在沧县石盐矿普查的施工中,ZK001勘探孔终孔深度3451m,裸眼段长度达2950m,由于大段连续取心钻进,施工时间大幅增加,对泥浆护壁技术提出挑战。根据地层特征在节约成本的前提下,施工中分别使用了淡水泥浆与盐水泥浆,特别是取心过程中,盐水泥浆护壁起到很好的效果。本文主要介绍了淡水泥浆-盐水泥浆转换需要注意的问题和盐水泥浆的特点与应用。通过施工检验,盐水泥浆性能稳定,易于维护,有效控制了地层坍塌、缩径等复杂问题,保证了钻进安全,适合工区应用。

津南区分层标组地质鉴别孔松散层取芯施工技术与效果分析

津南区分层标组工程建设中,首先进行了地质鉴别孔D1孔的施工,用以探明标站地层结构和岩性特征。D1孔采用XY-5地质岩芯钻机施工,终孔深度806. 15 m岩芯平均采取率94.9%,终孔孔斜2.4°。创造了我队XY-5地质岩芯钻机施工深度之最。本文总结了津南区分层标组工程建设中地质鉴别孔D1孔施工方法和经验体会,工程验证结果表明,该钻孔施工中所采用的施工方法与钻进参数选取得当,应用效果良好,达到了预期设计效果。

沧州盐矿古近系塑脆性地层取心钻头选型研究

沧州盐矿普查项目完成了3眼勘探孔,钻探深度3000~3451 m,取心总长度3791 m,取心层段主要为古近系塑脆性岩石。根据钻进特性,针对工区弹塑性层段和脆性层段提出了钻头选型原则。结合施工实践,经过多次试验、改进,在累计使用的硬质合金、复合片、巴拉斯3类15种钻头中,通过典型钻头结构型式、碎岩机理以及使用效果进行综合分析,优选出H-4-Ⅱ、F-3、F-6型3种钻头,在古近系地层取心钻进中效率高、取心质量好,适合工区地质条件,建议推广应用。

含储能的电力电子变压器拓扑及控制策略研究

为实现电力电子变压器端口间功率解耦,提出了一种含储能系统的电力电子变压器（energy storage system-power electronic transformer,ESS-PET）拓扑,与传统的电力电子变压器相比,它可以实现各端口功率独立控制,实现变压器端口间功率解耦。同时,标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余,进而提高系统的运行性能。文中首先对所提拓扑结构与工作原理进行详细的论述;在此基础上,设计了相应的主从控制策略保证了系统的有效运行;最后通过仿真及实验验证ESS-PET的性能。结果表明,该拓扑可以实现不同端口间的功率解耦,同时,能够实现对储能单元功率的合理分配。

含智能软开关的主动配电网3阶段鲁棒电压控制方法

为了解决大规模光伏接入主动配电网后引起的节点电压越限和波动的问题,提出了一种含智能软开关(soft open point,SOP)的主动配电网3阶段鲁棒电压控制(three-stage robust voltage control,TSRVC)方法。该方法的第1阶段考虑了长时间尺度下光伏出力和负荷的不确定性,对有载调压变压器的分接头位置和电容器组的投切组数进行了鲁棒优化;第2阶段根据光伏和负荷的短期功率预测结果,对各个SOP的有功功率和其电压-无功下垂曲线进行了优化;第3阶段根据节点电压的实时测量值和上一阶段优化得到的电压-无功下垂曲线,动态地调整各个SOP的实时无功功率输出。最后,在改进的IEEE 33节点算例上进行了仿真,结果表明:所提3阶段鲁棒电压控制方法可以充分应对光伏出力和负荷的不确定性,将节点电压有效控制在理想范围内的同时,能够显著降低系统的运行损耗,实现含高渗透率光伏配电网的电压控制。

变频控制LLC变换器的新型参数设计方法

针对低压直流系统用变频控制LLC谐振变换器,本文提出一种基于矢量分析的新型电路参数设计方法。首先介绍了全桥LLC变换器的基本工作原理和基波等效电路的增益特性,并描述了传统的LLC电路参数设计方法;然后,在频域上进行矢量建模,推导出各谐振参数的限制条件和数学表达式,提出基于矢量分析的电路参数设计方法和步骤,该方法大大简化了传统LLC参数设计过程,并且排除了传统设计方法中设计者对工程经验的依赖;最后,依据上述方法完成一台特定工况下全桥LLC变换器样机的参数设计,并且通过仿真和实验平台验证了该参数设计方法的正确性和有效性。

高速低开关频率下永磁同步电机的解耦控制

针对在同步旋转坐标系下,电流反馈控制依赖电机参数的问题,提出一种利用电流环输出估计电感值方法。然而在低开关频率下,数字延时在同步旋转坐标系中可以等效为角度延时和时间延时两部分,其中角度延时会影响电流环的输出,造成辨识电感出现误差。通过绘制系统零极点分布图可发现时间延时会影响电流环的解耦性能。为了消除数字延时的不利影响,通过引入超前相位角消除角度延时对电感辨识的影响,又提出具有预测控制的电流反馈控制消除时间延时,实现了电流环转矩分量和磁链的解耦控制。最后通过仿真和实验验证所提方法的可行性和有效性。