隔离型双向AC-DC矩阵变换器闭环控制方法研究

根据隔离型双向AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC Matrix Converter,IAMC)没有中间电容缓冲环节,输入和输出变换器控制之间存在耦合,研究提出了IAMC两级功率变换器的控制方法。通过对全桥变换器进行闭环控制进而实现对直流侧输出电流和功率的直接控制;三相-单相矩阵变换器实现对有功和无功功率的独立控制,以满足网侧功率因数的高精度控制。所提控制策略有效降低了两级变换器的耦合强度,保证了系统的良好性能。在MATLAB中进行仿真,结果表明,所提出的控制方法在使系统电能质量得到提高的同时,可以实现单位功率因数可调,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于单级AC/DC脉冲激励源的电容式无线输电系统

电容式无线输电(CPT)系统的原边激励源通常是由工频整流器和高频逆变器组成的级联变换器,使用的半导体和无源元件数量较多,导通损耗也较高。该文提出了一种新型的单级AC/DC变换器,与传统的变换器相比,该变换器只使用2个开关管和2个二极管,可以将工频交流电变换成CPT系统所需的直流脉冲激励源。该文介绍了该变换器的工作原理,提出了实现高功率因数、软开关的设计方法。最后,通过硬件实验证明了该变换器在电容式无线输电系统中的可行性,实现了开关管的零电压导通,具有高输入功率因数。

双向AC/DC变换器的单相系统控制与建模

基于单相双向AC/DC变换器的状态空间平均模型及输出波形特点,提出一种适用于建立系统控制模型的"平均值分离法"和"半周期平均法",通过解析分析和线性化处理,推导出其有关交流侧电流幅度和直流侧输出电压的传递函数模型和离散化控制模型,并进行稳态理论分析,为系统设计提供依据。通过样机实验波形证实了所得控制模型及理论分析结果的正确性与可行性。

三相AC-DC非接触供电电路设计

用单相全桥整流电路将3路单相交流电分别整流成脉动直流电并将其斩波得到高频交流电,通过非接触供电线圈传递电能,3个副边线圈分别与电容并联构成电流源,3路电流源分别向倍压整流电路输出能量构成充电泵电路,将这3路充电泵电路的输出端并联,滤波后得到稳定的直流电压。该方案省去了传统的AC-DC功率因数校正电路,且实现了交流电源的线电流正弦化。实验证明所提出的系统工作可靠且效率最高可达90%以上。

压电发电机AC-DC输出性能的优化与仿真研究

交流-直流(AC-DC)转换电路对压电振动发电机的输出性能影响较大,为提高压电发电机AC-DC转换电路的输出性能和能量转换效率,该文首先给出了压电振动发电机系统等效电路模型,基于该模型利用力学平衡原理和电路理论推导了发电机稳态运行时AC-DC输出电压和输出功率表达式。以输出功率最大化为优化目标,通过微分计算对发电机AC-DC转换电路在不同负载电阻下的输出功率进行了优化分析,分别得到了发电机在开路谐振和短路谐振状态下优化的负载电阻、振动位移、输出电压和输出功率。仿真与对比分析了发电机优化后的输出性能,结果表明,优化AC-DC转换电路的输出性能可提高压电振动发电机的整体输出性能和能量转换效率。

用直接功率转换改善单级PFCAC/DC变换器性能

深入地分析了现有的应用直接功率转换(DPT)技术的单级PFC AC／DC变换器,阐明了它们的直接功率转换的原理和实现方法。分析表明,应用DPT技术不仅有效地降低单级PFC AC／DC变换器直流母线电压,而且较大程度地提高了效率,使其在小功率的应用中具有更大的前景。

采用改进单周控制技术的开关式DC／AC转换器

在分析单周控制技术原理的基础上，提出了一种新的非线性控制技术——改进的单周控制，解决了单周控制技术对负载扰动抑制能力弱的缺点。本文中，在接近零交叉点附近的控制畸变被放大，提出了一种减小这种畸变的方法。通过仿真和实验，验证了该新的控制技术的可行性。

6.6 kW双向AC/DC T型三电平变换器研究

针对动力电池充电第一级AC/DC电路,采用了T型三电平结构实现双向能量传输,其中正向使用数字单周期控制以简化控制算法。分析了电路工作原理与双向控制方式,推导了正向系统传递函数,并进行仿真,最后搭建6.6 kW试验平台,结果验证了电路结构与控制方式的可行性。

考虑光伏随机性的交直流混合配电网鲁棒机会约束安全域模型

为实现高比例光伏接入下交直流混合配电网的安全评估,构建了交直流混合配电网的鲁棒机会约束安全域模型。首先,提出一种基于区间划分的自适应带宽核密度估计方法,以获取光伏预测误差概率分布,构建光伏出力机会约束不确定集合;其次,采用功率与节点电压幅值比值为状态变量,在已有交流线性化潮流模型的基础上推导一种交直流混合配电网线性化潮流模型;然后,提出交直流混合配电网鲁棒机会约束安全域的概念和模型,结合列与约束生成算法和径向迭代搜索算法生成可观测的鲁棒机会约束安全域空间。最后,算例分析验证了所提模型能够在鲁棒机会约束安全域上准确、直观的反映光伏出力的随机性,进而为交直流混合配电网的准确安全评估提供支撑。

含VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算

利用等值电压源方法对电压源换流器进行等效,从而导出了适合于优化计算的电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)系统模型。该模型能够考虑换流器的各种控制方式及运行限制,且可用于多端直流系统。建立了含有VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算模型,在模型中考虑了对换流器控制变量的多种优化方式,并应用序列二次规划法对模型进行求解。通过对修改后的EPRI-36节点交直流系统进行仿真计算,验证了所提出模型的实用性及算法的有效性。

ADC误差对系统性能影响的分析与研究

在数据采集系统中 ,模数转换器 (ADC)的误差对系统性能的影响是至关重要的。本文主要从直流特性、误差源、温度效应及交流特性等方面 ,详细讨论了ADC误差对系统性能的影响 ,并提出了部分校正措施。

无线能量传输整流天线技术研究进展

近年来,无线电技术不断发展,其中无线能量传输技术可以实现无线供电,引起了广泛关注,具有很高的研究价值和应用前景。无线能量传输系统中的整流天线用来将接收到的电磁波转换为直流电,其转换效率是衡量系统能量传输能力的一个重要指标。文中首先介绍了无线能量传输技术的基本原理,接下来阐述了无线能量传输整流天线的研究进展,总结了近年来整流天线设计的主流技术方案,包括多频段和宽带整流天线、谐波抑制整流天线、高增益整流天线、双极化整流天线、大功率及负载范围整流天线、基于电磁超材料的整流天线等,并讨论了不同方案的关键技术及优势,展望了未来的发展趋势。

强干扰环境下交直流微电网电能计量误差控制研究

由于交直流微电网计量结果与实际电能情况存在较大的误差,误差控制的有效性较差,进而影响了交直流微电网经济效益的保障。为了加强电能计量的精准度,该文提出了强干扰环境下交直流微电网电能计量误差控制研究。通过建立信号模型解析了交直流微电网运行环境中受到的谐波干扰以及电磁干扰,构建三角波调制下的调幅电路数学模型。通过定义调节因数感知微电网的运行态势,结合电能计量误差值及环境干扰参数补偿相应的误差,实现电能计量的误差控制。通过实验可知,该方法功率比例偏差值较小,控制精度较优,满足了实际的电能计量需求。

特高压交直流输电线路带电作业安全防护及碳减排效应分析

特高压(ultra high voltage,UHV)交流与直流线路同廊道运行时带电作业区域电压高、场强大,交直流混合电场比单一电场更为复杂。为确保作业人员安全,结合实际±1100 kV直流和1000 kV交流线路,建立了包含输电导线、杆塔及带电作业人员的三维计算模型,通过分析开展带电作业时人员的体表混合场强、电位转移电流及暂态能量,对作业人员安全防护进行研究。结果表明:随着作业人员不断接近直流线路,体表场强受交流线路影响越明显,最高可使作业人员体表场强增大约9%,达到1920 kV/m;交流线路的存在将导致电位转移电流增长约7%,但对暂态能量影响较小。通过对特高压线路不停电检修所减少的碳排放量进行进一步计算,验证了特高压带电作业对减少碳排放具有促进作用。

考虑风电不确定性的VSC-MTDC互联系统两阶段交直流最优潮流

考虑不确定性风电通过多端柔性直流(VSC-MTDC)并网对交流系统运行的影响,提出了计及风电不确定性的VSC-MTDC互联系统的两阶段交直流最优潮流模型。围绕多端柔直参与实时调度的优化展开,基于“多级协调、逐级细化”的调度思路,在日内滚动阶段根据风电短期预测数据优化发电机的运行成本。在实时调度阶段根据风电超短期预测数据不断调整优化VSC换流站的控制指令和缓冲机组出力,及时修正风电短期预测误差对交流系统网损与电压水平带来的影响。将所提出模型应用于IEEE30和IEEE118节点算例中,验证了所提模型的有效性和可行性。

考虑控制系统的LCC-HVDC直流电流暂态特性分析与交流短路电流近似解析方法

短路电流是电网规划的关键依据之一,特别是在交直混联系统中。当混合输电系统的交流侧发生故障时,直流电流的变化对交流短路电流有着直接影响,此外由于LCC-HVDC的直流控制系统对故障后直流电流暂态过程有着重要影响,因此该文针对LCC-HVDC受端交流系统故障,提出计及控制系统的直流电流暂态全过程的时域分段近似解析计算方法。首先分析受端交流母线发生三相短路故障后逆变侧换流器的换相失败暂态过程,并阐述故障后直流系统向逆变侧交流系统贡献直流电流的原理。其次,根据直流控制系统的结构和暂态响应特性,分段建立其传递函数模型。最后,将受控量的频域表达式经过拉式反变换,得到时域下的直流电流分段解析式,并进一步得到考虑直流电流贡献的逆变侧交流短路电流的近似解析结果,通过与实际仿真进行对比,验证提出的直流电流计算方法的正确性。该近似解析结果能够较为准确描述故障后逆变侧交流电流的暂态全过程,为线路保护定值和断路器相关参数的选取和整定提供一定的依据。

基于熔断器的组合式直流开断技术研究与验证

直流断路器是交直流混合配电网组网的关键,然而在考虑技术经济性时,当前直流配电断路器仍沿用高压直流输电等级断路器拓扑方案的思路不再适用,亟需开发经济型直流开断技术,实现中压直流配电断路器成本和性能的平衡。文中针对交直流混合配电网直流侧故障电流经济高效开断这一关键问题,基于直流熔断器和强迫过零开断技术,提出一种基于熔断器的组合式直流开断方案,该方案采用直流熔断器与转移开关并联后再与直流负荷开关串联的形式,利用低成本的直流限流熔断器开断大电流,减轻直流负荷开关的开断要求,进而降低整机成本,在兼顾经济性的同时实现了电流的全范围开断。通过PSCAD仿真计算,和在LC振荡回路中进行的15 kA开断实验结果表明,提出的组合式直流开断方案可以满足交直流混合配网直流侧故障快速切除的需求。

基于深度神经网络的直流充电桩远程计量性能检定方法

为实现对直流充电桩计量性能远程、节约、高效的检定,基于深度神经网络(DNN),采用现场电动汽车直流充电桩充电的大量数据,在对充电过程中各变量与累计电能进行相关性分析的基础上,建立了直流充电桩累计电能计算的DNN模型,提出了一种可用于直流充电桩的远程计量性能检定方法。实例验证结果表明:电池荷电状态对累计电能计算的影响最大,电流的影响最小;建立的DNN模型可准确计算待测桩的“实际”输出电能,模型计算结果的示值误差与实际检定示值误差间差值的绝对值小于1%;提出的直流充电桩远程计量性能检定方法可实现高效的直流充电桩计量性能评估。

基于磁通门原理的零磁通交直流电流传感器

文中基于磁通门技术和零磁通原理研究了一种交直流传感器。其利用聚磁环将一二次电流产生的磁场聚集并叠加,通过嵌入在聚磁环内部的高灵敏度磁通门传感器进行磁场检测,再通过高增益高带宽的功率放大电路输出,形成与一次电流相对应的二次电流。一、二次电流在聚磁环中产生大小相等、方向相反的磁场,最终能使聚磁环中的磁场为零,一、二次电流安匝数相等。同时,采用两个对称分布在聚磁环两边的磁通门传感器,提高系统对外界磁场的抗干扰能力。文章对传感器进行了交流误差、直流误差、阶跃响应、频率特性等试验测试,结果表明其在交直流下均满足0.01级要求。

计量用TA在直流偏磁条件下传变特性的实验与分析

直流偏磁会改变计量用电流互感器(TA)的传变特性,直接影响仪表测量、电能计量的精度。地磁风暴、直流输电系统、线路故障、人为加入直流分量等都会使TA产生直流偏磁。理论分析表明,直流分量不产生变化磁通,其作为励磁电流改变铁心工况,产生各次谐波,影响TA的正确传变。以计量仪表常用的0.1级TA04-5 A/5 mA为例,通过实验数据来分析研究直流偏磁对TA传变特性的影响。研究表明,直流偏磁使计量用TA的比差向负方向变化,角差向正方向变化,并且这种影响随着直流偏磁电流的增大而增大,尤其是角差呈非线性快速增长,直流偏磁最终导致电力仪表测量、电能计量偏小。