Study on characteristics of acoustic signals generated by different DC discharge modes

Acoustic signals contain rich discharge information.In this study,the acoustic signal characteristics of transient glow,spark,and glow discharges generated through DC pin–pin discharge were investigated.The signals were analyzed in the time,frequency,and time–frequency domains,and the correlation between the electric and the acoustic signal was studied statistically.The results show that glow discharge does not produce measurable sound signals.For the other modes,with a decrease in the discharge gap,the amplitude of the acoustic signal increases sharply with mode transformation,the short-time average energy becomes higher,and the frequency components are more abundant.Meanwhile,the current pulse and sound pressure pulse have a one-to-one relationship in the transient glow and spark regimes,and they are positively correlated in amplitude.A brief theoretical analysis of the mechanism of plasma sound and the trends of signals in different modes is presented.Essentially,the change in the discharge energy is closely related to the sound generation of the plasma.

基于VDCG的直流微电网退役锂电池SOC均衡方案

为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡,而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems,RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题,提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-P_(m)关系式并引入SOC均衡因子,能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配,并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明:所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS的SOC均衡,具有良好的可扩展性。

V2G车网互联的双向AC/DC变换器直流阻抗模型及特性分析

双向AC/DC变换器的控制及直流输出阻抗是电动汽车充电桩并网运行及稳定性分析的关键。首先,提出含直流下垂环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,并利用上层功率指令实现双向AC/DC变换器直流电压的无差调节。然后,建立VSM功率控制环小信号模型,分析有功功率传输、有功功率指令与直流电压间的交互作用及影响。接着,建立双向AC/DC变换器在直流下垂VSM控制策略下的直流输出阻抗模型,详细分析阻尼系数、惯性系数、直流侧电容、传输功率、直流下垂系数等关键参数对直流输出阻抗的影响。最后,通过仿真及阻抗测量验证了所提直流下垂VSM控制策略的有效性和阻抗模型的正确性。

F级燃气机组DCS标准时间钟国产化研究

针对F级燃气机组分散控制系统(DCS)系统使用的某型号进口网络授时服务器的国产化研制进行了研究。该型号网络授时服务器的国产化研制,不是对原进口产品的功能和技术简单的仿制,而是结合了国家对于设备安全和生产方面的要求,将DCS网络授时服务器设计成一种可以满足各类应用场合,同时能够在不同应用等级的授时系统之间起到承上启下作用的统一的授时平台。

核电厂智能化DCS数据管理系统建设

本文针对福清核电DCS系统,因不同平台的技术差异,图纸、组态和接口数据量大,文件复杂,使用和管理过程效率低下,人因风险高。基于此,提出了一种以面向内容为核心,以计算机数据库技术为基本方法,依托设计输入文件和运行过程数据,构建要素间普遍联系的DCS数据管理系统。有效梳理了相关业务所需要的各类数据和文件的获取与处理方式,实现数据组织、图纸与组态数据的精确关联,并设计和建设了一站式检索平台,对数据和图纸进行深度分析,实现自动化风险提示的变更管理,以服务于现场执行控制系统相关工作和检查的各个过程。本文详细论述了需求分析和项目建设办法,为类似项目的建设、维护提供经验。

并联DC-DC变换器网络控制系统的信号量化研究

针对并联DC-DC变换器网络控制系统(NCS)因无法及时处理冗长信号而导致系统均流输出性能较差的问题,结合滑模控制(SMC)策略提出一种NCS均匀量化设计方法。以并联Buck变换器为例,首先设计了其主从均流SM控制系统;后在连续域内对含SMC的NCS进行均匀量化设计,并根据量化误差分析了系统的稳定性能;再考虑到变换器在实际数字控制系统中的应用,采用零阶保持器研究了均匀量化SMC系统的离散化效应并给出了稳定性条件;最后,利用仿真分别分析了连续和离散域中不同参数条件下系统的输出性能,得到当量化步长与采样时间分别取0.1与0.1 ms时系统输出性能最优,并在该最优参数下进一步通过实验证明,所设计均匀量化SMC系统能够将并联Buck变换器的输出电压与均分电流稳态误差分别控制在0.117 V与0.008 A内,验证了所提设计方法的正确性。

便携式车载高增益DC-DC变换器大信号稳定控制策略:基于扰动观测器的反步技术

充电效率低和可用里程短等问题严重阻碍了电动汽车的进一步发展。由于前级电动汽车输出电压较低,需采用便携式高增益DC-DC变换器实现电动汽车间快速能量交互。该文以交错并联双升压变换器为研究对象,采用基于扰动观测器的反步控制算法,提高变换器抵抗内外干扰的能力。扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高了系统抵抗内部参数扰动的鲁棒性;同时实时估计输出功率和输入电压,减少使用传感器以降低系统成本。利用扰动观测器的输出,进一步设计了反步控制器,以严格保证系统大信号意义上的稳定性。此外,文中采用相电流平衡补偿器,解决了六通道之间的均流问题,减少热损失并提高了设备的使用寿命。最后,仿真和实验结果验证了提出控制器的有效性。

车载AC-DC变换器的模糊无差拍控制策略

针对车载充电机前级AC-DC变换器工作时,网侧电流存在严重畸变以及系统的动态响应性能不足的问题,提出了一种模糊控制和无差拍控制相结合的功率因数校正控制策略。在小信号建模的基础上,对传统PI平均电流控制进行分析,将其电压环改用模糊PI控制,以增强直流侧电压的动态响应性能;将电流环改用无差拍控制,以提高交流侧电流质量、减小谐波损耗。同时对无差拍控制进行了改进,通过预测第k+2时刻采样电流和第k+1时刻参考电流,改善了实际系统的时间延时和相位滞后问题。采用MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明该控制策略有效地减小了网侧电流的总谐波失真,并提升了输出侧的动态响应指标。

MMC-HVDC的直流振荡特性及抑制措施研究

柔性直流输电系统(MMC-HVDC)直流振荡现象的内在机理比较复杂,可能的影响因素较多。针对该问题,基于MMC的等效数学模型,采用小信号分析手段,建立了MMC直流侧回路的等效模型,基于该等效模型对MMC-HVDC的直流侧回路进行频域动态响应分析,并结合某实际工程遇到的直流侧低频振荡现象,考虑工程中控制系统的实际特性,对引起直流侧低频振荡的因素进行了分析,设计了抑制直流电流振荡的控制策略,并基于RT-LAB实时仿真平台搭建了相应的仿真模型对其进行了研究,仿真结果验证了理论分析的合理性及控制策略的有效性。

基于Modbus_TCP协议的S7-1200与JX-300 DCS系统间的数据通讯与实现

DCS分布式控制系统和PLC可编程控制器是工业生产过程中的重要控制设备,但是两者分属不同的生产厂家,在两设备进行信息通讯时缺乏详细的技术支持。本文通过使用Modbus_TCP协议实现了JX-300 DCS与S7-1200 PLC之间的数据通讯问题,实现了工业生产过程中DCS和PLC之间的信号传递与传输,为工业生产复杂繁琐的信号传递问题提供了可行的实施方案。

核电厂建造阶段DCS跨控制器网络传输信号优化

由于分布式控制系统(DCS)网络通信设计、信号传输方式配置不合理,导致了国内核电厂多起由于DCS网络故障引发的机组非计划停机、停堆。为解决这个问题,对核电厂DCS设备设计和集成阶段开展跨控制器网络传输信号优化研究。从核电厂DCS网络设计和信号传输设计入手,深入分析原因并明确优化方向,全面排查了1900多项跨控制器网络传输信号、制定了硬接线传输的审查原则和优化方案,落实了130项参与机组重要控制、保护和联锁的跨控制器网络传输信号的优化项。此项研究有效避免了机组商运后的大量技术改造和验证工作,提高了机组商运后运行的安全性、稳定性和经济性。

基于改进等效电路模型的直流微电网大信号稳定性分析

对高阶非线性直流微电网进行简化建模是大信号稳定性分析的有效方法。传统简化模型主要关注LC滤波器和线路阻抗等参数,难以分析换流器控制参数的影响,所建立的判据存在难以准确反映直流微电网稳定域的问题。因此,该文提出直流电压下垂控制换流器的具备完整状态变量集的改进等效电路模型,相比于传统简化模型,能更准确地刻画系统低频响应特性。基于混合势理论推导了直流微电网大信号稳定判据及其稳定域,并结合LaSalle不变集定理得到能量指标,以反映系统稳定性变化趋势。建立的稳定判据可指导控制参数优化,且能拓展到多端直流微电网的大信号稳定性分析。在多场景下仿真验证了所提改进等效电路模型和大信号稳定判据的有效性。

核电厂DCS柜间传输信号供电缺陷分析及改进

核电厂BUP是主控室工作站不可用的后备,也用于执行一些安全相关的功能。为了应对保护系统故障,BUP根据多样化的设计要求,用于控制设备和显示信息;为解决在实现MCM控制模式到BUP模式控制的过程中,BUP报警投用及退出IIC控制开关信号在控制柜间传输时,其供电设计存在的两路电源供电冲突的问题,首次对核电厂非安全级DCS控制柜柜间传输信号供电缺陷及信号传输路径优化进行了研究,在保证满足设计功能的前提下,先后制定了两种解决信号传输时供电缺陷的优化方案,最终推动落实了更加安全可靠的供电设计方案,有效避免了机组商运后由于柜间传输信号供电设计缺陷造成的DCS系统功能不可用导致对机组控制失效的情况,提高了机组商运后运行的安全性和稳定性。

提升“华龙一号”核电机组DCS可靠性的研究

漳州核电1、2号机组应用了7大类数字化仪控系统平台,其中非安全级DCS、安全级DCS、DAS/SA、BOP集控系统均为国内商用核电首次应用。为提升国产化全厂DCS可靠性,提升“华龙一号”核电机组经济性,漳州核电厂仪控团队在国内首创流程创新和技术创新,在工程制造前期,对漳州核电1、2号机组跨控制器网络传输信号缺陷、重要瞬态采集系统缺陷、安全级DCS中间点位强制功能缺陷、首出故障功能等多项功能进行专项优化。经过多项技术优化后,全面提升漳州核电全厂DCS可靠性,避免了后续可能出现的3~5次非计划停机、停堆,显著提高了“华龙一号”核电机组数字化控制系统的可靠性和安全性,为后续新建核电机组DCS可靠性优化提升提供参考。

某核电机组DCS一层网络拆分逻辑信号分析

介绍了某核电机组非安全级DCS一层网络(下文无特殊说明,“DCS”均指“非安全级DCS”,“网络”均指“非安全级DCS一层网络”)拆分方案的可靠性和经济性,绘制了前后的网络拓扑结构,描述了本次网络拆分采用的通讯卡通讯的具体方法,重点分析了逻辑信号拆分和增加API站的通讯方案,以及拆分过程中产生的问题和注意事项。机组已经过一年的稳定运行,未发现拆网相关的问题或隐患,再次验证了本方案的可靠性。

超导磁储能装置提高柔性直流配电系统稳定性的研究

柔性直流配电系统中定功率控制的换流器具有恒功率负载特性,会降低系统阻尼,对系统的稳定性产生不利影响。针对该问题,在直流配电系统中加入超导磁储能SMES(superconducting magnetic energy storage)装置来提高系统的稳定性。推导了柔性直流配电系统的反馈控制模型,采用频域分析法研究了换流器恒功率负载特性对系统稳定性的影响,并结合数学模型和频域分析,指出SMES装置能够为电网提供正阻尼,增大了系统开环传递函数在剪切频率处的相位裕度,从而改善了系统稳定性。为防止超导磁体两端电压过高,SMES装置与直流配电网连接的DC/DC换流器需具备一定的电压调节性能,因此研究了采用模块化多电平DC/DC换流器DC-MMC(modular multilevel DC/DC converter)的SMES装置,通过调节子模块个数灵活设置换流器电压变比,在实现换流器能量双向流动的同时控制超导磁体两端电压,以保护储能装置。最后通过时域仿真波形验证了采用DC-MMC的SMES装置在提高柔性直流配电系统稳定性方面的可行性和有效性。

多源多负荷直流微电网的稳定裕度分析及控制参数优化设计方法

为研究多源多负荷参数间的耦合交互对系统稳定运行的影响,该文建立多源多负荷直流微电网的小信号模型,基于系统振荡模态以及参与因子进行电压稳定性分析。在考虑同类参数耦合的系统稳定裕度分析中,发现全新规律为三台电源供电时,源侧线路长度采用“两长一短”比“两短一长”时系统稳定裕度更大。在考虑异类参数交互的系统稳定裕度分析中,详细解释了多源中下垂系数和虚拟惯性系数的交互作用。基于多控制参数的耦合交互影响,提出控制参数优化设计方法,实现系统稳定裕度最大,并使多源具有提供较大惯性的能力。最后,实验结果验证了上述分析的正确性。

基于低压直流断路器的机械故障机理分析与特征提取技术研究

直流断路器是轨道交通直流牵引供电系统的核心保护设备,是直流供电系统安全运行的保证,确保其稳定运行至关重要。文中针对直流牵引断路器机械结构特点,进行了断路器机械故障模拟实验,选取分合闸线圈电流及振动信号作为监测物理量,研究其机械故障机理与特征提取方法。研制信号采集硬件装置,搭建直流断路器机械故障模拟实验平台,模拟6种常见的机械故障。采集不同故障下的线圈电流及振动信号进行特征提取后进行故障机理分析,为低压直流断路器机械故障诊断提供理论支撑。

船舶综合电力系统绝缘电阻在线检测方法

当前采用中压直流供配电的船舶综合电力系统,在发电机端和负载端均存在接地电阻,对其电网绝缘电阻的在线检测产生较大影响。为此,提出一种改进注入法在线绝缘检测方案,通过外加电源和负载状态量获取的方式,排除系统接地电阻带来的影响。首先,在整流发电机接地电阻处,分别正向和反向并联直流电源,采用电源叠加法得到系统绝缘电阻解析表达式;然后,利用实时获取的变频器接地电阻柜的开关状态,折算直流母线实时的绝缘电阻值;最后,搭建了全系统仿真模型并进行了验证。研究结果表明:所提方案测量精度满足工程需求,为综合电力系统母线绝缘的在线检测提供了理论基础。

基于直流电压同步的构网型变流器低频振荡分析与阻尼控制

基于直流电压同步的构网型变流器能够在稳定直流侧电压的同时实现变流器自同步,然而直流电压动态与控制环相互作用可能会引起系统低频振荡。为了研究低频振荡产生的机理,建立了计及直流电压同步控制环与交流电压环的构网型变流器“功率-功角”稳定性分析模型,分析发现直流电压同步相比于功率同步会引入更多的相位滞后,同时交流电压环也会在环路中引入相位滞后,导致系统环路增益在具有高幅值的低频范围内存在-180°相位穿越,进而引发低频振荡问题。基于低频振荡机理分析,提出两种对直流电压同步控制进行相位补偿的方法,通过重塑系统环路低频高增益区的相位,实现对低频段的阻尼控制和振荡抑制。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。