基于FSM的并联谐振中频电源整流逆变调功控制

并联谐振晶闸管中频双控感应加热电源调功系统由整流和逆变两部分构成。调节整流单元的移相角,改变逆变单元的功率因数角都可影响谐振槽路的中频电压的输出,进而控制输出功率。在分析槽路中频逆变电压同晶闸管整流装置的移相角、逆变单元的功率因数角关系的基础上,提出了基于有限状态机(FSM)的并联谐振晶闸管中频电源整流-逆变调功方案。该方案采用控制层与调度层结构。控制层将中频电压作为闭环控制对象,分别以整流环节和逆变环节作为执行单元,设计具有鲁棒稳定性的移相整流控制器和锁相逆变控制器;调度层采用FSM结构,可根据加热工艺需求实现整流-逆变轮换调功和联合调功。该方案已经应用于多台大功率并联谐振晶闸管中频电源中,其可行性和有效性得到验证。

稠油电加热嵌入式控制装置设计及其试验

为提高稠油井电加热系统的加热效率,解决油田中频电源加热运行控制主要依靠人工经验设置和低效的自动控制造成电能浪费的现状,本文设计了稠油电加热嵌入式控制装置。基于非嵌入式获取的油井生产电信号,以稠油开采电机的电功率为闭环反馈信号,获取油液最优温度的参考输入。在此基础之上,通过井口油液温度的微分反馈环节,改善温度迟滞效应,实现中频电源的节能优化控制。通过对嵌入式硬件核心电路模块的设计和主要软件功能的开发,不仅实现了稠油井电加热过程的动态控制,还实现了各项运行指标的现场及云端的实时监测。稠油井场试验分析表明,所设计的稠油电加热嵌入式控制装置符合井场节能安全的生产需求,节约能耗可达20%。

交、直流机车混跑线路车网谐振机理分析及宽频域谐波综合治理研究

在交-直-交电力机车和交-直电力机车混跑线路的牵引供电系统中,存在丰富的宽频域谐波电流,且易产生车网谐振问题。文章首先采用谐波阻抗分析法建立了牵引网谐波阻抗电路模型,推导了牵引网谐振阻抗与谐波频率及供电臂长度的函数关系,分析车网谐振产生机理和谐振特性,给出了车网谐振治理方式及装置安装位置的选择;然后,针对目前牵引网的宽频域谐波,提出一种地面加装有源电力滤波器(active power filter,APF)和无源高通滤波器(high pass filter,HPF)的综合治理方法,并给出“APF+HPF”装置的工程设计方法;最后,结合国内某铁路牵引网案例进行仿真验证。仿真结果显示,采用该方法后谐波电流总畸变率由75.29%下降到1.58%(“APF+二阶HPF”滤波器)和2.55%(“APF+阻波HPF”滤波器),证明该方法对宽频域谐波具有良好的治理效果,能有效抑制车网谐振现象并消除其危害,保障了牵引供电系统的安全运行。

接触轨融冰用电磁感应加热电源应用研究

开发了一种接触轨融冰用中频感应加热电源,输入为380 V/50 Hz的三相正弦交流电,输出为频率固定中频20 kHz,功率大小可调。首先分析了该中频感应加热电源系统的工作原理及产生的伴随效应,其次介绍了感应加热电源的结构,提出了一种基于移相PWM调功与频率跟踪相结合的复合控制方案,最后,建立了电源MATLAB/Simulink仿真模型和试验模型,通过仿真结果和试验结果证明了所开发的中频感应加热电源的可行性。

基于Flowmaster的小流量供水设备调节性能模拟

现有的二次供水研究对小流量工况关注较少,小流量工况下主泵低效运行、频繁启停问题正成为制约城市供水“最后一公里”低能耗、高质量发展的痛点。为此,建立Flowmaster仿真模型对“工频辅泵+气压罐”小流量供水模式进行模拟,探究了需求侧不同小流量下气压罐的调节性能。结果表明,“工频辅泵+气压罐”可很好减少水泵启停次数,保持系统稳定。进一步研究了气压罐预充压力对调节性能的影响,阐明了预充气泄漏带来的负面影响,并提出相关工程建议。

离子推进器屏栅电源稳压控制方法研究

为了解决离子推进器屏栅电源在负载突变过程中产生的过压、过流等问题,对LLC谐振变换器采用移相-变频控制(PS-PFM)稳定输出电压,当采样电压低于设定值下限时,进入变频控制模式,当采样电压高于设定值上限时,进入移相控制模式。实验证明,相比于常用的调频控制,移相控制的加入能够解决轻载或空载模式下的电压飘高问题,通过PID参数的调整,可以实现负载跳变时的稳定快速调节,使输出电压保持在设定值;通过PCB布局与磁性元件优化设计,所研制的原理样机在额定情况下效率高达98.9%,功率密度可达6.47×10^(6)W/m^(3),在同等级的电源产品中具有优势。

光伏接入铁路牵引供电系统谐振特性分析

针对光伏接入牵引供电系统后可能存在的谐振风险,对加入光伏发电系统的牵引供电系统谐振特性进行研究。采用阻抗分析法及传递函数分析法对接入光伏的牵引供电系统建立谐波阻抗模型,采用频率扫描仿真研究光伏系统背靠背变流器中控制参数、滤波参数对牵引供电系统谐振的影响,发现潜在谐振风险。研究得出:光伏发电系统的接入将使牵引供电系统的阻抗频率特性发生改变,导致谐振点数量增加,同时光伏系统中的控制参数K_(p2)对第一、二谐振的阻抗幅值具有强负向影响,而对谐振频率的影响较弱,K_(r)对谐振无明显影响,滤波参数L_(1)、L_(2)、C均对第一、二谐振的谐振频率呈强负向影响,对第二谐振的阻抗幅值呈强正向影响,L_(1)对第一谐振的阻抗幅值呈强正向影响,而L_(2)、C对第一谐振阻抗幅值的影响与L_(1)相反。因此,以转移谐振频率或降低阻抗幅值为目的对以上参数进行合理设计,可以预防谐振事故的发生。

超高压油浸式电抗器的耐压试验方法研究

油浸式电抗器作为超高压变电站的关键设备,其绝缘状态的现场考核是确保电力系统安全的重要环节。文章针对超高压变电站油浸式电抗器的耐压试验方法进行了深入研究,首先调研了电抗器的典型绝缘缺陷及其现场绝缘考核技术,然后介绍了串联谐振耐压试验和振荡电压耐压试验的基本原理和装置类型,并对比分析了两种试验方法的优缺点。研究结果表明,串联谐振耐压试验方法更适合于变电站中油浸式电抗器的现场绝缘考核。

低频电源柜专用测试平台的设计及实现

鉴于棒控棒位系统低频电源柜的信号特性独特、插件接口多样化,传统的测试仪器往往难以全面满足其测试需求。为了确保低频电源柜在出厂前经过充分的测试和验证,设计了一套专用测试平台。该平台可以针对低频电源柜的低频电源插件、配电插件以及整体低频电源柜提供必要的外部输入,并自动校验输出的正确性,从而实现对测试需求的全面验证。该平台已在某核电项目低频电源柜的功能性能测试上成功应用,不仅缩短了测试周期,降低了测试成本,还提高了测试准确性。测试结果完全满足上游设计输入要求,为后续棒控棒位系统成套设备自动测试平台的开发提供了参考。

新型调频式谐振特高压试验电源的参数设计与实现

随着我国交流特高压电网的发展,交流特高压输电技术的试验研究以及交流特高压设备的绝缘考核都需要特高压交流试验电源。针对传统调频谐振式特高压试验电源(UHV frequency tuned resonant test power supply,UHV-FTRTPS)的缺点,结合现有的电力电子技术,对其整体拓扑结构进行了设计,在深入分析整个系统频率特性的基础上,确定频率上、下限分别为30和300Hz,提出特高压试验电源的主要组成部分的参数设计方案,并以该方案为基础设计一套调频谐振式特高压试验电源装置。实验结果表明,以该方法设计的特高压试验电源装置参数合理,符合设计要求,可满足交流特高压试验研究的需求,对其工程应用及产品化还可起到一定的指导和借鉴作用。

35kV/0.7A高压变频恒流充电电源

介绍了一种适用于电容器快速充电的高压变频恒流充电电源,它采用智能功率模块IPM和全桥串联谐振式变换电路,依靠电流反馈信号来控制开关频率的升高以保持充电电流的恒定。实际运行表明该电源恒流效果好,工作稳定可靠。

智能型高压变频串联谐振试验电源设计

设计了一种智能型高压变频串联谐振试验电源发生装置，利用LC串联谐振原理，DSP核心板输出PWM波和SPWM波分别控制Buck电路和逆变电路；通过智能矫正算法和PI算法实现智能调频调功；通过对励磁变压器二次侧电压采样以及FFT运算实现自动搜寻谐振点：通过调节装置外部电抗器和电容器的参数改变谐振点频率．从而改变电源电压的输出幅值。该智能型高压变频串联谐振试验电源发生装置可在30～300Hz范围内连续调频，输出电压等级达到高压、超高压级别。

40kW高功率密度数字化控制充电电源

研制了基于串联谐振和高频逆变技术的40 kW/10 kV数字化控制高频高压脉冲电容器恒流充电电源;采用合理谐振参数设计和高频高压变压器优化设计,使得40 kW充电电源功率密度达到0.5 MW/m3;研究了高压充电电源的保护技术,通过采取多种保护方法及安全措施,提高了充电电源的安全性能;在40kW数字化控制充电电源基础上,介绍了实现充电电源远端控制和并联运行的方案;给出了1 MJ/10 kV脉冲电容器负载上的单台充电电源的实验结果。

AC/DC/AC调频式谐振高压试验电源控制策略

传统的调频式谐振高压试验电源采用模拟器件产生幅值、频率可调的正弦信号,由大功率三极管组成的多级放大电路得到大功率正弦信号,电路复杂、不易维护。提出以大功率开关器件IGBT产生局部放电试验或交流耐压试验所需的正弦信号。新型调频式谐振高压试验电源的系统主要由三相PWM整流电路、H桥逆变电路、输出滤波器、检测单元、DSP控制器及人机接口(键盘、液晶)组成。针对电压调节提出应用自适应PI的以电网电流为内环、直流电容电压为外环的双闭环控制策略,对于电压调节由三相PWM整流电路实现;针对频率调节提出应用比例积分锁相自动调频控制策略,频率调节由H桥逆变电路实现。采用Matlab/Simulink仿真工具搭建了系统的仿真模型,仿真及试验结果表明,所提出的控制方案动、静态性能良好,鲁棒性强。

可控谐振的DBD型臭氧发生器电源

基于DBD型臭氧发生器的负载特点及其系统中固有谐振的问题,提出了一种可控谐振的DBD型臭氧发生器的电源结构及控制方法。利用系统的固有谐振特性,采用同步控制的方法,让谐振的过程受控,从而避免了固有谐振给DBD系统带来的危害。给出了可控谐振DBD系统的工作原理,并讨论了此DBD系统的特点和性质。在DBD臭氧发生器样机的基础上给出了DBD系统的控制策略,并结合试验讨论了可控谐振的DBD型臭氧发生器电源系统的频率选择和电源系统效率等问题,给出了具体的设计建议。结合电路的特点和具体的试验结果,讨论了DBD系统电源的软开关特性及其对电源效率的影响。通过原理分析和试验验证情况,可以证明可控谐振电源适用于DBD型臭氧发生器系统的使用,并克服了系统固有谐振带来的影响。

调频式谐振特高压试验电源最优PWM波形分析与实现

针对新型调频式谐振特高压试验电源(UHV frequencytuned resonant test power supply,UHV-FTRTPS)输出信号频率较宽,不易获得最佳波形这一问题,提出了一种新的特高压试验电源方案。在167～300 Hz高频率段,采用同步正弦脉宽调制(sinusoidal pulse-width modulation,SPWM),把载波比N的数值选择与输出滤波器本身结构相结合,得到合理的最佳N值和滤波器最小视在功率。同时,在30～167 Hz低频率段,采用特定次谐波消除方法在线计算各开关角度,消弱低次谐波,把低次谐波转移到高次谐波,以利于输出滤波器滤除。最后,在输出滤波器电容上串联1个虚拟电阻,在不增加硬件及不改变输出滤波器结构的基础上,从软件控制方法上来增强其阻尼性,使之更好地滤除高次谐波。仿真及试验结果验证了该方案的正确性和有效性,对新型特高压试验电源的工程应用及产品化具有一定的指导和借鉴作用。

高频谐波导致谐振过电压的分析与抑制

变频调速牵引系统向电网注入大量高频谐波,容易诱发谐振过电压,使电力设备损坏。使用阻抗扫描法和频谱分析法分析了某条电力机车牵引试验线路过电压事故,并提出一种有效且经济的解决措施。首先使用电能质量测试仪和高速示波器测量接触网上的谐波和过压波形;然后建立牵引供电系统谐振模型,绘出系统阻抗扫描图,计算系统自振荡频率为3.9 kHz与变流器高频特征谐波构成谐振回路,与测试数据相吻合;最后通过改变牵引变压器绕组接线方式,减少电源阻抗,增加系统稳定性同时破坏谐振条件。现场测试表明,谐波减轻、谐振过电压消失,接触网电压有效值从原来的28.26 kV降至25.5 kV,证明了该方法有效。

特高压GIS现场工频耐压试验与变频谐振装置限频方案原理

对于特高压GIS现场工频耐压试验，工频谐振装置的现场适应性问题以及变频谐振装置的工频严格性问题将更为突出。通过对试验频率范围进行分类和探讨，指出在试验工频（45-65Hz）范围内，耐压试验具有工频严格性，并在此基础上，提出变频谐振装置限频（限制频率范围）方案原理：通过在试验工频范围内调节频率实现试验回路的调谐，并配置并联电容器以并入或不并入两种不同方式来扩大对试品电容的调谐范围。同时为简化试验装置，提出特高压GIS现场工频耐压试验方案的基本原则：通过合适的试验设备及参数配置，将试验频率限制在试验工频范围内或尽量将其限制在试验工频附近的一定范围内。

高频高压脉冲电源充电软开关技术

提出了一种用于高频高压脉冲电源充电系统中的软开关技术。该技术利用L-C谐振原理,使开关管在零电流下关断来降低关断损耗,无需附加有源辅助开关和谐振网络,使开关管能可靠运行在高频状态,避免了在高频高压脉冲电源充电过程中出现的半导体开关器件过流、过压问题。实验结果表明,软开关技术能使整个电路高效、可靠运行,并且能在较宽的负载范围内实现软开关充电,结构简单,容易控制,对高频脉冲电源的高频化具有指导意义。

特高压交流试验电源特点探讨及比较

特高压输电技术的试验研究以及特高压设备的绝缘考核对交流试验电源提出了更高的要求。通过对试验变压器、串联谐振设备以及电力变压器等三种可供选择的交流试验电源各自的技术经济特点进行分析比较,指出其不同的适用范围。试验变压器适用于相对较小容量试品的短时高电压试验;串联谐振设备适用于容性试品的单相高电压试验,并能满足相对较大容量要求;电力变压器作为高电压试验设备,在结构和容量上并不经济,但作为交流试验电源,却具有较强的适应能力。因此,当试验变压器和串联谐振设备这两种常规方案不能满足特高压交流试验电源的基本要求时,应考虑电力变压器方案。