牵引变电所电容系统设备故障分析与措施

针对电容系统运行中发生的几起典型故障,利用理论和试验的方法结合运行经验进行了分析,并最终找出各种故障的原因,提出了在以后运行中应采取的切实措施。

“超级电容系统”轮胎吊(HYBRID RTG)在洋山深水港区三期工程的运用

在轮胎吊实施"油改电"后,为进一步节能减排,采用了"超级电容系统"轮胎吊(HYBRID RTG)的技术。介绍该项目背景,对HYBRID RTG与传统RTG进行项目比选。详细介绍HYBRID RTG的技术原理、应用条件和优越性。该项目取得显著的节能效果和良好的经济效益、社会效益。

基于改进无差拍控制的MMC超级电容储能系统补偿电流性能优化研究

针对传统电流控制下的模块化多电平换流器(MMC)超级电容(SC)储能系统补偿电流动态响应阶段波动较大的问题,通过提出改进无差拍控制算法重复预测周期电流并结合在线电感参数计算,优化MMC超级电容储能系统补偿电流动态响应性能,降低了设备交流侧电流畸变,消除了稳态运行状态下桥臂电感参数变化对改进无差拍电流控制的影响,提高了系统的鲁棒性。搭建了Simulink仿真模型,对所提出的改进方法的可行性和优越性进行了验证。

基于平均值模型的感应子脉冲发电机电容器重频充电系统分析

基于平均值模型对感应子脉冲发电机电容器重频充电系统进行了研究。分析了次暂态磁链在充电过程中的变化规律,以及次暂态磁链的变化对充电性能的影响。仿真和计算结果表明,次暂态磁链在充电过程中逐渐变小。当充电时间与发电机的电磁时间常数相当时,充电过程中次暂态磁链下降会导致充电电压明显降低,因此必须考虑次暂态磁链变化的影响。进一步研究了具有恒流控制功能的励磁电源对充电过程中调节作用的影响,并指出为了降低发电机对绝缘性能的要求,在重频充放电脉冲模式下励磁电流应该采用逐渐上升的方式。

基于熄弧后主谐振频率的系统电容电流测量方法误差分析

在谐振接地系统中,系统电容电流的精确测量是接地故障消弧及保护的基础,测量方法的误差分析就显得至关重要。针对利用熄弧后暂态信息的谐振接地系统电容电流测量方法,研究发现影响该测量方法误差的主要因素为消弧线圈电流和熄弧后暂态过程主谐振频率测量精度,通过双变量线性规划的图解法分析了主谐振频率测量误差,用于校验系统电容电流的测量结果是否满足相关标准和规程要求。结果表明,考虑到谐振接地系统的规模与现场运行情况,建议主谐振频率测量允许误差统一取0.100 Hz。通过建模仿真验证了该误差分析方法的有效性,同时该方法也适用于不同系统失谐度和不同过渡电阻的情况,具有较强的可迁移性。

小电容驱动系统的无位置传感器控制设计

在采用单相交流供电的电机驱动系统中,将电解电容替换成小电容会导致逆变器直流侧二倍频电压波动。该工况造成反电动势估测值中包含二倍频谐波,降低小电容电机驱动系统中采用无位置传感器控制策略的精确度。为了解决这些问题,文章提出一种变换坐标系滤波的改进滑模观测器。它可以将反电动势转换为直流分量,谐波依旧是交流分量,从而将基波信息完整地提取出来。该方法对反电动势不产生负面影响,可以很好地去除二倍频谐波,提高系统运行的稳定性。实验证明文章设计的控制方法有效。

车用超级电容管理系统设计与应用开发

在汽车高倍率充放电使用时,电机驱动的高频开关干扰信号会通过母线传递到电容管理系统数模采样电路,从而导致车载电池包的部分参数采样不准确的现象。为解决这一问题,基于LTC6813芯片的∑-Δ拓扑结构及软件可选的滤波器等优点,以LTC6813芯片作为模拟前端,在设计上降低上述差模或共模干扰,减少系统噪声。其次,通过低压电源电路、母线电压采样电路、电流采样电路设计,实现管理系统对超级电容其他参数的采样。同时,基于安时积分的系数因子来解决实际应用时SOC跳变问题。测试结果表明,本次设计管理系统的单体采样最大误差率低于0.6%,母线电压和电流最大误差率低于2%,SOC跳变误差得到修正,满足超级电容管理系统的要求。

基于超级电容型MMC系统的电铁负序补偿控制策略

为了解决单相电铁负荷在三相电网中引起以负序为主的电能质量问题,文章以超级电容储能型模块化多电平变流器(SC-MMC)系统为对象,以变流器精确补偿负序电流与储能高效利用再生制动能量为调控手段,提出一种适用电铁负序补偿的控制策略,在MMC的子模块中分散接入超级电容储能装置,协调MMC与储能装置共同补偿负序,提高系统的可靠性与灵活性。首先,以主电路拓扑结构和负序补偿原理为基础,分析储能型模块化多电平系统的工作原理;然后,基于单相等效电路构建系统数学模型并结合机车负荷特性与超级电容荷电状态(SOC)划分充电、放电、平衡工作模式;最后,提出分层协调控制策略,其中上层能量管理判断工作模式并以相关国标限值为约束计算各端口参考功率,下层端口电流控制实现各端口的功率跟踪并协调不同工作模式间的动态切换。案例分析表明:SC-MMC系统在不同的机车负荷水平和超级电容SOC下能够有效实现电网负序的补偿,并协调控制超级电容与MMC参与补偿。

城轨交通地面超级电容储能系统容量配置

随着我国经济发展和城市化进程日新月异,城市轨道交通的开通运营里程也日益增长,城市轨道交通用电总量也越来越可观,列车牵引能耗是城市轨道交通用电比重最高的环节。使用能量回收装置或者使用双向变流装置替代现有的整流机组来回收列车再生制动能量,来降低城轨交通牵引能耗,已成为新建城市轨道交通线路的标准配置。当前主流应用的能量回收装置主要有储能型和中压能馈型两类,储能型能量回收装置又分为飞轮储能、电池储能和超级电容储能三种。本文对应用于城轨交通的超级电容型再生制动能量回收装置的容量配置进行了初步探讨,介绍了供电系统、列车、地面超级电容储能系统的分析建模及牵引供电计算仿真方法,研究了车辆条件、运营条件、线路因素以及邻站吸收装置等因素与设备容量配置的关系,并对无锡地铁1号线的实际应用数据进行了验证。

超级电容储能系统在风电系统低电压穿越中的设计及应用

风电并网导则要求并网型风电机组具备低电压穿越能力,而传统基于直流母线卸荷电阻的低电压穿越方案以热能的形式消耗机组多余功率,降低机组效率,升高环境温度,增加了机组散热设计的难度。鉴于此,针对鼠笼型全功率风电变流器机组,提出一种基于超级电容储能装置的低电压穿越方案。利用超级电容器固有的快速充放电特点,实现低电压故障过程中风电机组波动功率的控制;给出了超级电容储能装置的详细设计方案以及低电压穿越过程中网侧变流器、机侧变流器以及超级电容储能装置的协调控制方法,并对系统暂态控制中的切换问题进行详细阐述。仿真与硬件在环实验结果验证了参数设计方法及提出控制策略的正确性。

基于动态阈值调节的城轨交通超级电容储能系统控制策略研究

超级电容储能系统应用于城市轨道交通可以实现良好的节能稳压的效果,本文首先分析了城轨交通列车再生制动电压限制特性以及等效24脉波不控整流机组的空载特性。在此基础上探讨了基于最大节能化的超级电容储能系统充放电阈值选择原则,并提出了基于动态阈值调节的储能系统控制策略,最后通过仿真和样机现场实验验证了控制策略的可行性。

超级电容储能系统动态综合等效模型

超级电容(Super Capacitor,SC)作为一种高功率型储能设备,其在电力系统中参与微网储能、电网二次调频、削峰填谷是当下研究的热点。构建了适用于并网仿真的超级电容二阶单体模型,并采用超级电容实物在恒电流和恒功率2种模式下的充放电数据,基于遗传算法对模型进行了参数辨识。采用所建立的超级电容并网二阶模型,在Simulink/Matlab仿真平台中构建了超级电容储能系统。将超级电容储能系统接入4节点电网仿真系统,通过对电网仿真系统进行稳态和暂态分析,提出了超级电容储能系统的动态综合等效模型,并采用遗传算法进行了参数辨识。通过联合仿真,结果表明动态综合等效模型具有良好的描述能力、参数稳定性和适用性。

超级电容储能系统在电网电压不平衡风电系统中的协调控制

基于在直流母线上加装超级电容储能系统的方案,提出了基于网侧电流约束条件的协调控制策略,采用PR调节器对网侧变流器的电流信号以及直流母线上的波动功率进行控制,从而实现电网不平衡工况下直流母线电压的稳定运行。

基于虚拟直流母线结构的轴向磁场永磁电机小电容驱动系统

该文提出一种新的有源功率解耦电路及瞬时电压控制策略,基于此构建轴向磁场永磁电机(axialfieldpermanent magnet,AFPM)的小电容驱动系统。该有源功率解耦电路在电网、直流母线之间构建2套功率供给通道,增加了电网脉动功率控制自由度和灵活性。控制解耦电容电压跟踪虚拟直流母线电压脉动量变化,有效抑制电网脉动功率对直流母线电压的影响。将瞬时电压控制策略引入到小电容AFPM电机驱动系统直流母线电压抑制环节,进一步将直流母线电压波动控制在较小的范围内,实现静、动态工况下小电容AFPM驱动系统高性能运行。分析该有源功率解耦电路的工作机理,对其数学模型进行推导,详述电路关键参数的设计思路。最后,通过原理样机验证该解耦电路及对应小电容驱动系统的有效性。

电容式油量测量系统的姿态误差分析

针对目前飞机上电容式油量传感器测量燃油时产生的姿态误差问题进行了研究,以飞机上的规则油箱为例,从理论上详细地分析了电容式油量测量系统的姿态误差,并绘制出其误差曲线,给出了减小姿态误差的方法,最后提出了在姿态误差最小的准则下确定传感器的最佳安装位置;文中提出的减小姿态误差的方法,不仅有利于提高燃油测量系统的可靠性和安全性,而且可以改善燃油测量系统的维修性,使燃油量测量技术跃上了一个新的台阶。

超级电容储能系统中双向DC-DC变换器控制策略研究

城市轨道交通站间距较短、运行密度大,列车需要频繁的启动和制动,列车在启动时需要大量能量,导致直流牵引网电压下降;列车在再生制动时产生大量能量,导致直流牵引网电压升高,严重时还会使再生制动失效。针对这一问题,提出将双向DC-DC变换器应用于超级电容储能系统中,并设计了电压外环、电流内环的双PI控制策略。利用Matlab/Simulink搭建了双向DC-DC变换器和超级电容储能系统的仿真模型,分析了双向DC-DC变换器在Buck模式、Boost模式下的运行情况以及电压外环、电流内环的双PI控制策略的控制效果。仿真结果验证了双向DC-DC变换器能够实现能量的双向传输和控制策略的有效性。

超级电容器储能系统统一模型的研究

从超级电容器储能系统的运行机理出发,设计了含双向DC-AC-DC变换器的超级电容器储能系统主电路结构,并建立了其统一模型。仿真结果证明了所建统一模型的正确性和有效性,并表明超级电容器储能系统提高了分布式发电系统的运行稳定性。

片上皮法级电容测试系统专用标准件的研制

研制了一套用于片上皮法级电容测试系统的电容标准件,量值低至1 pF,频率达到1 MHz。该电容标准件采用GaAs衬底,金属-绝缘层-金属(MIM)结构的电容器阵列实现,其标称值分别为1,10和100 pF。为了消除由探针系统和外界环境引入的分布电容的影响,在芯片同一单元内设计了在片开路器,电容测量准确度达到±1%。建立了在片皮法级电容测量模型,利用组建的可溯源在片定标装置对电容样片定标后,进行重复性和稳定性考核,最终研制出年稳定性小于0.4%的电容标准件一套。测量结果及标准件应用表明,研制的标准件可为片上皮法级电容测试系统进行现场整体校准。

电容层析成像系统阵列电极的优化设计

介绍了电容层析成像系统的基本原理和电容敏感阵列结构及其数学模型.采用有限元法,分析了阵列电极结构参数对测量的影响,并进行了优化设计,获得了一组优化结构参数.结果表明,设计的电容阵列敏感电极具有较高的空间分辨率,分辨率优于10%.