不同补偿方式下MCPT系统功率传输特性研究

针对运动式非接触电能传输系统(MCPT)运行过程中负载、互感波动变化的问题,建立了互感电路模型,对不同拓扑补偿方式下功率传输特性进行了研究。由运动式非接触电能传输系统的互感电路模型推导出不同拓扑补偿方式下的传输功率表达式,并由传输功率特性曲线得出:一次侧采用串联补偿方式时传输功率较大;对一次侧采用串联补偿形式的2种补偿方式从传输效率方面进行比较,并通过仿真电路进行验证,得出了采用SS补偿方式时其传输效率稳定性较好;最后确定了运动式非接触电能传输系统应采用SS补偿方式。

弱电网下采用SVC与SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析

在大规模新能源集中接入电网时,因弱电网线路的无功消耗会导致新能源并网点电压下降。为保证新能源的有效送出,在新能源并网点会集中接入SVC/SVG等无功补偿装置。然而,无功补偿对新能源并网变换器在弱电网条件下功率传输能力的提升力度及关键影响因素尚不明确。该文以新能源并网变换器为研究对象,首先分析它在不考虑无功补偿条件下并入弱电网时的功率传输特性,并重点探讨其极限输出功率的形成机理及其关键影响因素;其次,分析所接入的2种典型无功补偿装置(静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和静止无功发生器(static var generator,SVG))的工作机理,研究考虑无功补偿后新能源并网变换器的功率传输特性,并分析其极限输出功率与短路比、无功补偿装置容量、无功补偿装置类型的约束关系;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证论文理论分析的正确性。

时变幅频电势激励下基于贝赛尔函数的电力网络建模及其功率传输特性分析

随着大量电力电子变换器接入电力系统,与之相关的宽频振荡问题日益突出。电力网络与各变换器控制环在电磁时间尺度上相互耦合,分析振荡机理时必须将网络动态特性纳入考虑。建立网络传输功率与节点电势幅值/频率的解析关系(即网络功率传输特性方程),是研究网络动态特性的基础。系统振荡过程中,网络节点电势的幅值/频率具有明显的时变特征。传统电力系统的功角特性方程以“准稳态”和相量法为前提,不再适用于时变幅频电势激励下电力网络的功率特性分析。针对上述问题,文中将幅值/频率正弦变化的节点电势表示成一系列幅值符合贝赛尔函数分布的不同频率分量的叠加,基于相量运算建立网络的功率传输特性方程,并提出贝赛尔降阶法和泰勒简化法对原始方程进行两次简化,该方程能够反映各节点电势幅值/频率变化对网络传输功率变化的影响,兼顾精度高、适用于宽频振荡系统、数学形式简洁等优点。最后,通过时域仿真验证所建网络功率特性方程的准确性,并讨论节点电势幅值/频率非正弦变化时的研究思路。

中压配网PLC负载阻抗对功率传输特性的影响

中压配网电力线载波通信(PLC)的信道建模与信道特性分析是PLC阻抗匹配、调制解调算法、组网等问题的研究基础。现有载波信道特性分析多局限于电压衰减特性,但功率传输特性更能体现信道质量。现采用局部反射理论建立信道模型,在此基础上分析PLC纯阻性负载以及阻感性负载对信道功率传输衰减特性的影响。仿真表明,纯阻性PLC负载不影响功率传输特性峰值位置,仅影响其幅值;阻感性负载会使功率传输特性呈现明显的高频衰减趋势。

降低负载变化对无线电能传输功率的影响

电动汽车锂离子电池的老化,充电过程中电池内阻的变化,负载温度的变化等均会引起WPT系统中负载电阻的变化,这会对系统功率传输的稳定性产生显著的影响。为解决这一问题,分析了负载电阻变化对功率传输的影响,并得到了一个能够降低负载变化对WPT传输功率影响的最优耦合范围。在此基础上,根据最优耦合范围确定了两线圈横向偏移、纵向偏移、同轴偏转的允许范围,并搭建实验平台进行验证,实验结果表明,在最优耦合范围内可将功率的变化值由0.6 kW缩减至0.05 kW以内。

考虑气象和地理因素的电网传输特性计算及灵敏度分析

针对气象和地理因素对电网功率传输特性的影响,提出了有效的分析模型与算法。首先,将输电线路热平衡方程与常规潮流方程联立,把架空输电线路周围的气象和地理信息以变量形式引入潮流计算,推导拓展雅可比矩阵以及牛顿迭代格式,构建了考虑环境因素的电热耦合统一潮流模型及其求解算法。然后,对比分析了风速、海拔高度和环境温度的差异对线路电阻、温度、有功和无功损耗的影响程度。算例表明环境因素的变化影响了架空导体的电热平衡,改变了线路阻值,从而对电网潮流分布、有功和无功损耗产生显著影响。依托中国新疆维吾尔自治区14个位置的温度数据,利用Pearson相关系数衡量不同位置日平均温度的时空关联特性,分析了不同季节下电网功率传输特性的变化及差异。最后,基于改进的潮流模型中的拓展雅可比矩阵,提出计及环境因素的V-Q灵敏度分析方法,并与传统模型在不同情景下进行了算例对比分析。结果表明,传统模型因忽略线路温度和电阻受电热平衡的影响,使得环境因素的变化会引入一定误差,且在重负荷情况下会有扩大的趋势,改进模型将有效减少误差的产生。

基于PWM与双重移相混合控制的变换器及其工作特性研究

针对传统移相控制下变换器传输效率低下、软开关难以实现等问题,对PWM控制与双重移相混合控制下变换器的工作特性进行研究。综合分析现有控制方法的优缺点后,决定采用PWM与双重移相控制结合的混合控制方法。经对其工作原理、传输功率与软开关特性进行研究,并在Simulink中进行仿真验证,表明所设计的混合控制方法可在更大功率范围内实现软开关,且可显著减小漏感电流有效值和峰值,验证了该控制方法的可行性。

复合谐振型感应电能传输系统分析及参数优化

针对感应电能传输系统因互感变化引起传输功率与效率降低的问题,设计了一种复合谐振结构,并给出一种改进的遗传算法对该结构进行参数优化。在分析传统谐振网络拓扑的基础上,给出一种复合谐振网络以提高互感变化时的传输功率与效率特性。以传输功率和效率最大为目标,建立了该结构的非线性规划数学模型,采用非线性单纯体法和混沌初始化混合方法来产生优良的初始种群,对目标和约束进行二次归一化后,利用可行性规则选择优良个体,并采用混合变异提高算法的全局搜索能力。最终优化结果与实验表明,改进后的算法能较快地找到全局最优参数,且参数结果优良,在互感大范围变化时能保持较高的传输功率及效率。

基于PT-PFM激励阻抗谱数字重构的电缆故障诊断定位

由于传统频谱测试仪器增益带宽积有限,高频区间内输出电压过低,在针对长距离电缆测试时信号衰减较为严重,导致阻抗谱在高频区间内存在一定失真问题。该文提出一种基于伪梯形波激励阻抗谱数字重构算法的电缆故障诊断定位算法。分析不同故障类型下电力电缆的局部故障阻抗对电缆输入阻抗谱的影响规律、首端激励电压信号的衰减特性和不同电压幅值的功率传输特性。设计一种基于Si C高速逆变器的大容量伪梯形励磁系统,用于测量最高频率7 MHz的阻抗谱信息,利用阻抗谱数字重构方法实现0.1 Hz~60 MHz宽频区间的全覆盖。与传统的低压正弦激励相比,采用该时空转换函数的定位结果具有更小的区间振荡和更快的收敛速度。缺陷定位精度提高了80%,验证了该方法的有效性和准确性。

基于冗余矢量的中点箝位型三电平双有源桥变换器的电容电压平衡策略

中点箝位型(NPC)三电平双有源桥(DAB)变换器相对传统DAB变换器可以实现更高的电压等级和更宽的运行范围,具有广阔应用前景;但NPC型DAB变换器存在电容器电压不平衡的问题,影响变换器的运行性能。文章针对NPC型DAB变换器进行了三自由度控制策略的功率传输特性分析,并根据功率传输特性实现了对其功率传输的有效控制。对于其电容电压不平衡问题,文章提出了一种基于冗余矢量的电容电压平衡策略,相对于传统的电容电压平衡策略,该平衡策略可以在不影响传输功率的基础上实现更快的电容电压平衡。仿真结果表明,文章所提控制策略可使变换器在输出电压参考值改变时,电容器电压仍能很好地维持平衡状态,实现在仅有1%波动量的暂态情况下,在0.000 4 s内趋于稳定。

半波长交流输电技术在泛在电力物联网中的应用

文章基于半波长输电线路电压特性的原理,对比了普通线路模型和半波长线路模型,并对潜供电流和过电压的特性进行分析,总结出半波长交流输电技术是解决特高压在超长距离输电问题的最佳方案,从而对建设运营“两网”有着重要的现实意义。

Mach-Zehnder型光滤波器滤波性能改善的研究

介绍了Mach-Zehnder型光滤波器的结构,分析了其功率传输特性,针对该型光滤波器功率传输带宽较窄、锐截止特性较差的特点,提出了一种在Mach-Zehnder光滤波器波导短臂上插入光环形腔的改进型新结构方案.理论分析表明,该改进型Mach-Zehnder光滤波器功率传输带宽较宽,锐截止特性较好,可望在超密集波分复用(UDWDM)光纤通信的复用/去复用技术中得到应用.

电网不对称时四桥臂整流器的控制方法研究

电网不对称时,四桥臂整流器的直流侧电压含有二次谐波。分析四桥臂整流器的功率关系后,得出四桥臂整流器输入功率含有二次脉动功率,二次脉动功率是导致整流器直流侧电压含有二次谐波分量的根本原因。为了抑制直流侧电压的二次谐波,提出了四桥臂整流器的直接功率控制策略。在控制策略上,将产生脉动功率的功率指令值设为0,根据功率指令值算出内环的指令电流,零序电流指令值也设为0。为了实现整流器单位功率因数运行,无功功率指令设为0。根据仿真模型研究了两种工况下四桥臂整流器的特性,仿真实验结果表明采用控制算法能有效地抑制直流侧电压的二次谐波。