在线阻抗测量的锂电池过充预警和热失控预测方法

本文提出一种锂电池的过充实时预警和热失控早期预测方法,以避免过充引起的热失控事故。通过研究发现在电池刚开始过充电时,30~90 Hz频段内动态阻抗的斜率由负变为正,并提出了理论解释。以70 Hz阻抗为例,在充电过程中,通过斜率从负转向正,可以成功避免热失控事故的发生。警告时间是热离场前580 s。这个特性很容易识别,不需要复杂的数学模型和参数。此外,基于该特征的预测方法可以使用本文所提出的在线动态阻抗测量装置进行。最后,通过实验验证了本文所提方法的有效性。

电感耦合在线阻抗测量及其电磁兼容应用

在线阻抗测量可为许多电磁兼容应用提供有用信息。在已有的一系列在线阻抗测量方法中,电感耦合法因其测量装置与被测系统无直接电接触从而简化了现场实施操作并消除了电气安全隐患。文章综述了本团队近几年在电感耦合法及其电磁兼容应用方面取得的主要研究成果,详细介绍了本团队所提出的频域双探头装置、时域双探头装置和频域单探头装置这三种电感耦合测量装置的原理及实现方法,比较了其各自的优缺点;重点阐述了电感耦合法在光伏系统的辐射发射评估和变频驱动系统的噪声源阻抗提取中的应用,并提出了未来的研究方向建议。

基于阻抗在线测量的锂离子电池过放电诱发内短路识别研究

锂离子电池的过放电行为可诱发内短路进而可能导致热失控。由于单体电池一致性差异和过放电导致的内短路初期电、热特征不明显,使得电压和温度等常规物理参数难以可靠实现故障预警,而阻抗可以反映电池内部信息,对故障状态具有较好的指示能力。该文通过分析锂离子电池过放电诱发内短路引起阻抗变化的机理,基于设计的阻抗在线测量装置,确定用于监测电池内短路故障的特征阻抗频率为70 Hz,获取过放电诱发内短路过程中特征频率下动态阻抗及阻抗变化率,提出一种基于动态阻抗特征的内短路在线识别方法并验证了方法的可靠性。实验结果表明,锂离子电池放电过程中动态阻抗半正弦变化特征可提前约144 s实现过放电预警,动态阻抗针状变化特征可提前约152 s实现内短路故障预警,动态阻抗明显回升特征可作为内短路发生的标志。此外,阻抗变化率特征有助于实现锂离子电池故障识别及预警,该方法在锂离子电池故障在线快速诊断中具有重要的应用潜力。

锂离子电池阻抗在线测量装置设计

锂离子电池的交流阻抗能够反映电池内部信息,是电池状态在线监测的有力工具。阻抗在线测量装置的设计是实现基于阻抗的电池状态在线估计及故障预警技术的关键。本文基于嵌入式微控制器设计了锂离子电池交流阻抗在线测量装置,采用全相位快速傅里叶变换算法将时域数据转换到频域,并对转换结果进行插值运算,实现了0.01 Hz~10 kHz频率范围内交流阻抗的在线测量,有效解决了当前阻抗在线测量装置基于传统快速傅里叶变换算法所产生的频谱泄露、栅栏效应以及相位计算不准确的问题。通过对不同容量、不同正极材料的电池进行静态和动态阻抗测量,验证了装置的可靠性与快速性,并且放电末期动态阻抗急剧变化特征对电池的状态具有一定的指示能力。本文设计可方便集成于电池管理系统中,在锂离子电池状态在线估计及故障预警等方面具有一定的应用价值。

一种直流电源网络中设备阻抗频率特性在线测量方法

为了获取平台直流电源网络中各设备在工作状态下的阻抗参数,从而为相关的电力电子工程问题的研究提供依据。论文研究设备处于频率在10kHz以下时阻抗的测量方法。通过向直流电源网络中注入特定频率交流信号并测量其在被测设备产生的电压、电流响应,可以计算该频率下设备的复阻抗值。采取信号放大、隔离等措施保证实验正常进行,并对相关因素进行了校正处理。使用LabVIEW在10kHz以内的阻抗特性曲线。论文采用的方法切实可行,对于直流电源网络设备阻抗频率特性的在线测量与分析具有一定的工程应用价值。

基于SVG的电网多节点电压不平衡综合抑制方法

文中提出静止无功发生器(SVG)用于电网多节点电压不平衡治理的综合补偿策略。首先结合对称分量法建立了电网多节点不平衡分析数学模型,研究了单台SVG补偿多节点电压不平衡的机理;其次以2种电网不平衡优化治理目标(各节点负序电压幅值平方和最小及各节点电压稳态不平衡度不大于2%)构建了关于SVG的不平衡综合补偿优化模型,分别依据非线性规划原理和几何辅助分析对优化模型进行了求解;在此基础上,文中利用电能质量监测设备和SVG构建不平衡综合治理系统,通过在线阻抗测量、在线指令优化实现了不平衡综合抑制的SVG在线控制;最后通过PSCAD搭建电网模型验证了所提方法的有效性。