面板挠度监测电平器埋设安装技术在夹岩工程中的应用

针对目前混凝土面板挠度监测中普遍存在的仪器存活率低、对面板混凝土浇筑施工干扰大、测值精度低、成本高等问题,文章依托夹岩工程大坝面板挠度监测项目,提出了将面板挠度监测电平器暗埋、串联及数据采集成套技术,可有效提高仪器存活率和观测成果精度,工作效率提高50%以上。该技术为获取面板挠度长期监测数据、评价面板工作状态提供了科学依据,可供类似工程参考。

天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝面板电平器监测

天生桥一级混凝土面板堆石坝的面板挠度变形采用电平器进行监测 ,安装了 6 4支电平器 ,部分已正常运行了两年多 ,正确记录了施工期间和水库蓄水期间的面板位移 .施工期和水库蓄水期分别从沉降仪和电平器记录的位移值电算出的压缩模量为 Erc=75MPa,Erf=195MPa.蓄水模量与施工模量之比 Erf/ Erc=2 .6 .该值与其它混凝土面板堆石坝观察情况相符合 .实践表明 ,电平器是一个简单、可靠的面板位移监测系统 .

电平器在天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝面板变形监测中的应用

电平器类似于固定倾斜仪 ,是一种较为精密的倾角监测仪器 .通常用来监测结构及土体的水平及垂直倾角变化 .与测斜仪相比 ,其灵敏度大致为 0 .0 0 2 4 mm/ 50 0 mm,为倾斜仪的 5～ 10倍 ,且可以非常方便地实现进行期的全自动化监测 .天生桥一级水电站面板三个观测断面上共布置了 6 4支电平器 .到目前为止 ,由电平器测得的面板变形观测成果 ,经与外观及坝体位移等资料对比分析 ,证实电平器读数准确 .

点式电平器在堆石坝面板挠度监测分析

本文通过对南公1堆石坝面板挠度监测点布置、安装,挠度计算、分布状态及特性分析研究表明,在蓄水前面板挠度变化主要受坝前盖重、面板自重及坝体沉降影响,面板挠度较小,分布均匀;蓄水后下部面板受库內水压力影响,向下游方向变形的区域逐渐增大,中上部面板受弯曲效应表现为向上游方向变形。南公1面板堆石坝面板挠度分布状态与变化过程基本合理,与同类面板堆石坝面板挠度变化规律基本一致,建筑物工作性态正常。

电平器在天生桥一级水电站面板堆石坝工程的应用

面板挠曲变形是混凝土面板堆石坝安全监测的重要项目 ,传统的观测方法多采用测斜仪施测。天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝原设计有 3个面板法向挠曲变形监测断面 ,亦采用传统的测斜仪法施测。但施工中发现因具体情况的不同及仪器自身原因 ,测斜仪已无法适用 ,后由施工方建议 ,经监理、设计批准 ,首次引进电平器取代斜测仪 ,并应用成功。此文从工程概况、仪器工作原理及安装方法诸方面作简要介绍 ,以期为监测设计、施工及仪器研制提供借鉴和工程实例 ,进一步提高我国原型监测技术 。

适用于中点箝位型三电平逆变器的多目标调制策略

为同时实现中点箝位型三电平逆变器的中点电压平衡和共模电压降低,分别分析了基于载波脉宽调制(CBPWM)和基于虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)的中点电压平衡和共模电压降低方法。基于CBPWM提出一种可以降低共模电压的载波脉宽调制(RCMV_CBPWM)策略,可将大多数工作区域的共模电压限制在直流侧电压的1/6以内。为了实现上述2个目标,同时不过分增加开关损耗,在RCMV_CBPWM基础上提出了一种多目标调制(MOPWM)策略,在全调制度和全负载功率因数范围内,共模电压可限制在直流侧电压的1/6以内并实现中点电压平衡,且其开关损耗低于VSVPWM。比较了MOPWM、RCMV_CBPWM和VSVPWM在中点电压控制、共模电压降低和开关损耗降低方面的性能。实验结果验证了MOPWM的可行性和优越性。

改进蛇算法的七电平逆变器SHEPWM研究

多电平逆变器控制策略中的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)能够以较低的开关频率得到较好的电压输出波形,重点在于开关角的求取。在多电平逆变器SHEPWM调制的开关角求解算法上提出改进蛇优化算法,对传统蛇优化算法采用Tend混沌映射初始种群,使初始种群分布更加均匀;引入Levy飞行策略增强算法的全局搜素能力,能够更加精准快速得到全局开关角的最优解。仿真结果表明,改进蛇优化算法所求的开关角相较于传统算法更好地消除低次谐波,并降低了输出线电压的畸变率,充分验证了该方法的可行性。

基于SHEPWM的三电平三相逆变器中点电位主动平衡控制策略

在大功率系统中,常采用特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)以降低系统的开关损耗。针对三电平中点钳位(NPC)型三相逆变器在SHEPWM下的中点电位偏移问题,分析SHEPWM下逆变器输出相电压基波与3次谐波在不同电压相位范围内对中点电位的影响,设计两种在基波周期内对中点电位总充放电效果相反的开关角组合方案,并提出一种通过测量中点电位偏移值及中点电位滞环控制,选择不同的开关角组合方案进行调制的中点电位主动平衡控制策略。实验结果验证了所提出方法的实用性及有效性。

基于滑模观测器的三电平风力发电并网逆变器无差拍优化模型预测控制

针对中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器系统,提出了一种基于滑模观测器的无差拍可优化有限控制集模型预测控制策略。为了降低电网电流谐波量及有功和无功功率的独立控制,采用了基于幂次函数的滑模观测器,实现对电网电压和耦合项进行实时性观测;以滑模观测器为基础,结合空间电压矢量位置信息,提出了基于电流无差拍的优化有限控制集模型预测控制,减少了控制计算量;通过基于中点不平衡电压补偿的性能代价目标函数,提高了控制系统的性能。仿真结果表明了该控制策略的可靠性和有效性。

适用于弱电网的三电平并网逆变器模型预测控制

弱电网下并网逆变器的鲁棒性较差、谐波较大,而模型预测控制十分依赖系统参数,这限制了其在弱电网中的应用。针对以上问题,提出适用于NPC(二极管中点钳位)型三电平并网逆变器的数据驱动型V-MFPC(基于虚拟电压矢量的无模型预测控制)策略。首先通过不同的开关序列构造大量虚拟电压矢量,然后利用代价函数预选降低控制算法的计算负担,最后选择合适的开关序列寻优抑制中性点电压波动。仿真结果表明,所提策略能有效抑制中性点电压波动和并网电流谐波,并具有较好的参数鲁棒性。

LCL型三电平并网逆变器定频滞环控制研究

为增强并网逆变器控制性能,降低入网电流谐波含量,提出一种基于LCL型三电平逆变器的定频滞环控制。推导桥侧电流与网侧电流关系,通过对桥侧电流的直接控制进而间接控制网侧电流。将参考电压六边形区域分为12个小平行四边形区域,实现对相间误差电流的解耦控制。根据上一周期的开关时间和环宽,实时调整下一周期环宽以实现定频控制。此外,借助扩张状态观测器进行微分跟踪,完成参考电压矢量扇区判断和桥侧参考电流估计。最后通过仿真和半实物仿真对定频滞环控制策略进行验证。

NPC型三电平逆变器的永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

中点钳位式三电平逆变器拓扑结构简单,适用于高电压,大容量场合。提出了表贴式PMSM模型预测的控制算法,同时为了提高三电平逆变控制的PMSM的稳态性能,改进了传统单矢量控制,提出NPC型三电平逆变器的PMSM双矢量模型预测电流控制,从而达到减小电流谐波,抑制转动脉距的目的。还根据正负小矢量作用于中点电位时的效果相反来实现中点电位的平衡。提出的双矢量模型预测电流控制和传统的单矢量模型预测电流控制,经过仿真实验的结果表明:双矢量模型预测电流控制优于传统单矢量模型预测控制,双矢量模型预测控制能有效的减少电流谐波和转动脉据,对电机的动稳态性能有很好的效果。

一种九电平逆变器的拓扑仿真研究

针对单相升压逆变器输出电压低、失真度高等问题,提出了一种基于开关电容的单相九电平升压逆变器拓扑结构。该拓扑结构采用多个开关管和开关电容器来实现对直流电源的分段控制,从而生成九个不同电平的输出电压,有效提高了输出电压的精度和质量。在理论分析的基础上,搭建了仿真模型,对该九电平逆变器的性能进行了评估。通过仿真结果分析发现,该逆变器具有输出电压稳定、失真度低、效率高、适应范围广等优点。此外,在大负载条件下,该逆变器的输出电压波动更小,具有较好的稳态和动态性能。

三电平牵引逆变器电流谐波最小调制策略

使用三电平变流器拓扑结构,可有效降低单个开关器件所承受的电压等级,为碳化硅(SiC)器件在高压大功率牵引变流器领域的应用提供解决方案。文章根据牵引逆变器的应用需求,针对三电平二极管中点箝位(Neutral-Point-Clamped,NPC)型逆变器拓扑的电流谐波最小脉宽调制(Current harmonic minimum pulse width modulation,CHMPWM)策略开展了研究,通过求解不同开关角个数下开关角度随调制比的变化曲线,实现了三电平逆变器脉冲数较低情况下的电流谐波的总体优化,理论分析了CHMPWM不同开关角个数下的各次电流谐波和加权总谐波畸变(weighted total harmonic distortion,WTHD)特征,介绍了CHMPWM的脉冲产生方式及基于定子磁链偏差矢量的调制模式切换方法。最后,利用小功率试验平台对三电平逆变器CHMPWM及调制模式切换策略进行了试验研究,结果表明,三电平逆变器CHMPWM策略具有较好的动态和稳态性能,能满足牵引逆变器的技术应用需求。

T型三电平逆变器开路故障诊断方法研究

本文以三相T型三电平逆变器为研究载体,以开关器件开路故障作为研究对象,采用“数据采集-特征提取-特征识别-软硬件部署”的工作范式,提出基于数据驱动的开关器件故障诊断方法。通过搭建完整诊断仿真平台,在基波周期时间尺度给出诊断结果,取得了95%以上的故障诊断准确率。

不对称三单元十三电平逆变器拓扑及其调制策略

相比于对称型级联H桥多电平逆变器,混合级联H桥多电平逆变器可以使用较少H桥单元得到更高质量的输出电压,但传统混合级联多电平逆变器工作时单元间会出现电流倒灌的现象。针对上述问题,对电压比为1:3结构的Ⅲ型逆变器进行了改进,提出了一类电压比为3:2:1结构的不对称三单元十三电平逆变器。并针对该逆变器提出了一种融合阶梯波与脉宽调制波优点的混合调制策略,对该调制策略下所得的部分脉冲进行逻辑运算并分配,解决了传统Ⅲ型逆变器所存在的电流倒灌问题,提高了输出电压的电能质量。该混合调制策略下高中压单元工作在较低频率,低压单元工作在较高频率,以保证逆变器的输出电压质量。最后通过仿真和实验共同验证了所提逆变器拓扑结构以及该混合调制策略的正确性和可行性。

对称双向多电平逆变器单极性LS-PWM调制策略

针对传统功率开关器件-二极管(power switch-diode,PSD)多电平逆变器拓扑存在反向电流和电压尖峰的问题,提出一种对称双向PSD多电平逆变器拓扑,该拓扑通过增加反向电流回流路径的方式,不仅能够解决传统PSD拓扑存在的反向电流和电压尖峰问题,而且在使用功率器件数量、总阻塞电压以及开关损耗等方面均具备优势。为了控制逆变器运行时反向电流的流向,通过对对称双向级联型多电平逆变器的开关状态进行分析,提出一种适用的单极性LS-PWM调制策略,该调制策略可降低逆变器开关损耗,同时防止功率倒灌。最后通过仿真和实验结果验证了该拓扑及调制策略的有效性。

基于载波重构的CHB多电平逆变器的功率均衡方法

针对级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)九电平逆变器在传统载波移幅调制下四个单元输出功率不均衡的弊端,提出了一种基于载波重构改进的功率均衡策略,该策略可以有效减少载波数量,通过二次功率均衡处理,实现了级联H桥九电平逆变器四单元间的输出功率均衡.首先通过载波重构方式实现四单元间两两功率均衡,再通过对开关管的驱动信号进行1/4周期逻辑互换后得到开关管的实际驱动信号,从而实现全调制度下全单元功率均衡.仿真和实验结果表明,该策略能够在有效减少载波数量的基础上实现四个级联H桥单元的功率均衡.

基于功率开关-二极管基本单元多电平逆变器及其功率均衡调制策略研究

针对级联H桥型多电平逆变器开关器件随逆变器输出电平数增加显著增多的问题,提出一种以功率开关器件-二极管为基本单元的新型多电平逆变器。该逆变器仅使用较少开关器件即可实现高质量电平输出,且该拓扑开关损耗低、效率高,不仅易于扩展还能有效避免级联单元间电流倒灌等问题。针对传统正负反向层叠载波调制策略调制下逆变器存在级联单元间输出功率不均衡的问题,在传统调制策略基础上推导分析区域功率,提出了一种基于部分载波循环的功率均衡调制策略,并验证了载波循环规律的普适性,所提调制策略能在保持输出电压波形质量不变的情况下,载波仅变换2(n-1)次即可在nT_(o)/2内实现级联单元输出功率均衡以及开关损耗平均分配,并提高电源利用率。最后搭建两单元七电平逆变器实验平台对所提调制策略进行了实验验证。

基于开关电容的单输入升压型七电平逆变器

针对现有多电平逆变器存在拓扑结构复杂、开关器件总电压应力高和串联电容电压不平衡的问题,提出了一种新型的开关电容七电平逆变器。通过同相层叠脉宽调制策略,合理地控制开关管使得三个电容器与直流电源串并联分时运行,实现了三倍升压增益的七电平输出。该逆变器采用单个直流输入电源,不仅具有结构简单、器件少、升压能力强和电容电压自平衡等优势,并且负载端不采用逆变H桥来改变输出电平极性,从而降低开关器件的总电压应力。分析了逆变器的拓扑结构、工作原理、电容电压自平衡、调制策略、电容参数和电流应力,并从开关管数量、二极管数量、电容数量、总开关电压应力和升压增益5个方面与现有拓扑进行了比较分析,充分证明所提拓扑的实用性。最后实验结果验证了该拓扑的可行性。