一种带有ARINC429输出功能的直流电压比率表设计

航空维修企业使用的直流电压比率表非常昂贵并且用途专一,采用低成本的MSP430F1611单片机为控制器设计了量程自动转换的数字电压表,可以自动测量200V以内直流电压。在此基础上实现了直流电压比率的测量和显示。采用HS3282和HS3182芯片,将直流电压比率信号转换成串行的ARINC429数据格式。数字电压比率和ARINC429数据输出测试表明,电压比率表转换精度相对较高,ARINC429数据稳定可靠,可以在航空维修、自动测试中广泛使用。

采用约瑟夫森电压基准参加“直流电压比率”的国际比对

20 0 0年 4月 17日至 19日 ,采用约瑟夫森电压基准对国际比对所选定的传递标准 :直流电压比例分压器的两个比率值进行了测量 ,这次测量是关键国际比对项目“直流电压比率比对”的一部份。测量不确定度优于 2 .4×10 -7。

用比率法进行直流电压比对的不确定度评定

在参加实验室直流电压比对中,利用高精度数字多用表的比率功能做比率器,多功能标准源输出的直流电压实际值作为已知值,采用比率的方法测量固态直流电压标准盲样。采用此法进行直流电压比对,测量准确可靠,满足测量的不确定度要求,对一般实验室具有借鉴意义。

高精度直流电压比的单片机测量电路设计

介绍一种基于单片机的高精度直流电压比的测量方法,给出由单片机AT89C2051、A/D转换器MAXIM ICL7135组成的直流电压比的测量电路。

基于2/1自校准法的1kV直流电压比例标准量值溯源

1 kV直流电压比例量值溯源是更高电压等级直流电压比例量值溯源的基础。该文定量分析了哈蒙变换过程中产生的误差与电阻值最大允许误差之间的关系,提出了一种不需要更高准确度等级标准器的2/1自校准方法,分析了自校准试验中由于测量不准引起的自校准误差,研制了基于2/1自校准法进行量值溯源的1 kV直流电压比例标准装置,开展了自校准试验。获得了1 kV直流比例标准装置10 V/1 V、100 V/10 V、1 kV/100 V的量值,扩展不确定度为5×10^(-7),其中由测量仪表测量不准和哈蒙变换引入的不确定度分量分别为10^(-9)和10^(-10)量级,均可忽略。试验结果验证了本文提出的1 kV直流电压比例量值溯源方法的实用性。

“直流电压比率标准装置”通过鉴定

1月26日，国家科技部科技基础性工作专项“国家现代电学计量标准和检测体系的建立与完善”项目（2003DIA7J035）中“直流电压比率标准装置”课题通过鉴定。

基于直流电压动态修正的柔性多状态开关自适应下垂控制

为了满足配电网的多种互联需求,柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)已衍生出多种互联应用的技术形态,多端FMSS与双端FMSS相比更具经济性和可靠性,已成为研究热点。传统下垂控制通过改变直流侧电压实现不平衡功率的消纳,但直流侧电压的偏离会影响系统安全可靠运行。针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端FMSS系统,提出了一种改进型下垂控制策略,根据换流器消纳的有功功率实时动态改变直流电压的参考值和下垂增益,实现了直流电压的无偏差运行,既能避免换流站过载,又能解决不平衡功率消纳引起的电压偏离问题,提高了系统的稳定性。另外,由于MMC自身结构特性和PI参数整定困难,将传统的电流内环改为模型预测控制,并采用典型的二阶Runge-Kutta法对状态方程进行离散化,提高了控制精度。最后基于MATLAB/Simulink仿真软件搭建了四端FMSS系统模型,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

兼顾直流电压安全与无功支撑的柔性直流输电故障穿越控制

受端电网三相故障下柔性直流输电(VSC-HVDC)的直流电压骤升,可能引发过电压闭锁并威胁电网稳定。现有基于卸荷的VSC-HVDC故障穿越方法大多以直流电压为投切条件,未计及受端换流站交流母线电压和无功功率对直流电压安全的影响,可能因投切条件不合理或受端换流站无功功率过大引发卸荷非必要投入,对交直流系统造成额外冲击并增加能量损失。为此,该文建立了受端换流站功率可行域,以刻画受端电网故障下受端换流站的功率控制能力;分析发现了受端换流站功率可行域的缩减特征,进而提出避免直流电压越限的受端电网故障极限切除时间的概念和计算方法;通过解析引发直流电压越限的门槛电压,提出基于最大限度避免直流电压越限的协调控制点的VSC-HVDC故障穿越控制方法。算例表明,所提方法在受端强电网或VSCHVDC卸荷风险较高的场景中,能够兼顾VSC-HVDC的直流电压安全和对受端电网的无功功率支撑,在最大限度避免卸荷投入的同时,尽可能地为受端电网提供无功功率。

基于电气转矩法的VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性评估

文章采用电气转矩法分析了VSC-HVDC系统的直流电压振荡稳定性。首先,基于电压源型换流器的平均值模型,分别研究了基于功率控制的换流器及基于电压控制的换流器的动态响应特征以得到适用于电气转矩法的并网换流器模型。基于提出的评估模型,建立了双端VSC-HVDC系统的Phillips-Heffron模型并推导出系统的阻尼系数和同步系数。经典电气转矩法指出:电力系统稳定性与系统阻尼系数高度相关。因此,基于电气转矩法推导出的稳定条件揭示了系统直流电压振荡失稳机理,量化了直流网络动态及换流器控制动态对直流电压振荡稳定性的影响。当由基于电压控制的换流器及直流网络提供的正阻尼无法抵消由基于功率控制的换流器产生的负阻尼时,系统直流电压振荡稳定性将无法得到保证。此外,合理设置电压控制器的比例增益能够使系统获得足够的稳定裕度。最后,通过仿真验证了电气转矩法在分析VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性问题时的可行性及所得稳定条件的正确性。

基于线性自抗扰控制的柔性多状态开关直流电压控制策略

为提高柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的抗干扰能力,以保证在系统干扰的情况下维持直流电压稳定,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的FMSS直流电压控制策略,其控制策略可以将作用于研究对象的不确定因素整合成系统总扰动,并对扰动进行实时跟踪估计和补偿,以此抑制系统干扰。通过Matlab/Simulink对FMSS建模,并设计线性自抗扰控制器模块来替换电压外环和电流内环中的PI控制器模块。在系统干扰的情况下,对FMSS的抗干扰能力进行实验验证。仿真结果表明,与传统PI双环控制策略相比,基于LADRC的控制策略能更好地应对系统干扰,能有效提高系统干扰抑制的能力,维持FMSS直流电压稳定。

自适应可调恒定导通时间Buck型直流电压变换器设计

为提高开关电源输出纹波电压、负载调整率、线性调整率和瞬态响应时间等性能指标,采用纹波控制的方法,研究出一款自适应可调恒定导通时间(adjustable-constant-on-time,ACOT)Buck型直流电压变换器。基于TSMC0.18μmCMOS工艺完成了电路设计,并用Cadence平台Spectre仿真器进行了仿真验证。结果表明:该电路的恒定导通时间可以精准灵活调节,纹波电压、线性调整率和瞬态响应时间均较低,与相关文献对比可知,本文设计在负载调整率上具有明显优势。

基于直流电压同步的构网型变流器低频振荡分析与阻尼控制

基于直流电压同步的构网型变流器能够在稳定直流侧电压的同时实现变流器自同步,然而直流电压动态与控制环相互作用可能会引起系统低频振荡。为了研究低频振荡产生的机理,建立了计及直流电压同步控制环与交流电压环的构网型变流器“功率-功角”稳定性分析模型,分析发现直流电压同步相比于功率同步会引入更多的相位滞后,同时交流电压环也会在环路中引入相位滞后,导致系统环路增益在具有高幅值的低频范围内存在-180°相位穿越,进而引发低频振荡问题。基于低频振荡机理分析,提出两种对直流电压同步控制进行相位补偿的方法,通过重塑系统环路低频高增益区的相位,实现对低频段的阻尼控制和振荡抑制。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

基于镜像虚拟电阻技术的三相光伏逆变器直流电压波动抑制策略

针对光伏逆变器直流侧电容电压波动的问题,根据光伏逆变器直流电压波动的机理和其主要输出有功功率的特点,提出一种镜像虚拟电阻技术用以解决光伏逆变器直流电压波动的问题。该策略只需在逆变器正常工作的基础上增加少量计算,具有较高实用性。对于谐波分量,光伏逆变器等效为一个与基波等效电阻大小相等、方向相反的镜像虚拟电阻吸收电网谐波功率,同时可显著减小直流侧电压波动的问题。仿真和实物实验结果均验证了该策略的有效性。

考虑动态平衡的MMC宽直流电压双闭环控制方法研究

针对在直流母线电压宽幅波动场景下模块化多电平换流器(MMC)型柔性牵引变流器功率、电压和电流等暂态响应波动较大的问题,提出了一种指令电压和负载电流前馈补偿的双闭环MMC控制方法。在基于功率平衡的基础上,引入指令电压前馈控制来提高系统在直流母线电压宽幅波动瞬间的稳定性;并结合负载电流前馈控制对控制误差及扰动进行了补偿和抑制,解决了变流器功率、电流在暂态响应瞬间波动幅度较大的问题。最后在MATLAB/Simulink搭建仿真实验平台,验证了所提控制方法的可行性及有效性。

表征柔性直流电网电压动态特性的降阶小扰动稳定模型

柔性直流技术是提高新能源渗透率,实现“双碳”目标的关键技术之一。低阶、准确的小扰动稳定模型有利于快速分析复杂柔性直流电网电压的超调振荡,为增强柔直系统安全稳定奠定基础。该文以表征直流电压动态特性为目标构建了直流电网降阶小扰动稳定模型。首先,建立直换流站直流侧阻抗模型的二阶解析式,把下垂外环控制参数等效为具有阻感特性的下垂导纳,并将不同控制模式下的柔直换流站以串并联阻抗电路形式统一表达;其次,基于直流网络拓扑聚合形成直流电网降阶传递函数阻抗矩阵,通过对降阶模型进行频率响应分析,定量探究多端柔直换流站通过直流网络耦合对直流电压动态特性产生的交互作用,指导下垂增益、外环控制系数等关键参数的选取;最后,在多场景电磁仿真中验证所述降阶模型的正确性与有效性。

直流电压下局部放电数值模拟方法研究综述

本文分别介绍了直流电压下局部放电数值模拟的三电容模型、电导模型以及等离子体模型的建模方法和优缺点,梳理了近年来国内外学者运用这3种模型取得的研究成果。对近年来直流电压下局部放电测试方面的研究进行了归纳整理,总结了温度、绝缘材料、电压谐波、大气压以及绝缘缺陷等因素对直流电压下局部放电特性的影响。最后讨论了当前数值模拟方法研究中仍然存在的不足,展望了今后研究需要继续深入的方向。

相角前馈改善STATCOM直流电压控制的分析与仿真

STATCOM是应用非常广泛且被长期研究的灵活交流输电装置,STATCOM性能的提升和成本的降低一直是研究的重点和热点。在分析基于派克坐标变换的三相锁相环鉴相器输出特性的基础上,提出了具有相角瞬时跟踪特性的三相锁相环,改进STATCOM直流电压的暂态性能,以期通过减少直流电容容值、增加直流电压来提升直流电容或IGBT等部件的利用率。在PSCAD软件中分别搭建了三相桥STATCOM和链式级联STATCOM的等值仿真系统。系统地仿真并分析了无功电流指令的跃变,电网电压幅值、相角和频率的跃变等小扰动工况和电网发生短路故障的大扰动工况。仿真分析对比的结果表明,如STATCOM公共连接点电压相角在扰动过程中有显著变化,则新方法的直流电压控制特性显著优于传统方法,无功功率响应速度也略有提升,且能明显降低直流电容的电气应力。

基于直流电压同步的磁链源型构网控制方法

现有跟网/构网控制方法难以实现在强、弱电网中的一致稳定运行,因此提出一种基于直流电压同步的磁链源型构网控制方法。基于直流电压同步控制环和交流电压幅值控制环获取并网母线三相磁链参考值,通过脉宽调制控制实现实际磁链对参考磁链的跟踪,使得逆变器具备磁链源特性。推导了磁链追踪误差的有界性,对磁链同步控制进行了稳定性分析,进行了大干扰稳定性测试分析。结果表明,磁链源型构网逆变器相比传统跟网和构网逆变器具有更优异的短路恢复能力和同步稳定性,并且可与强、弱交流电网兼容稳定运行。

基于直流电压前馈的构网型光伏稳定性优化控制策略

构网型光伏表现出电压源特性,对电网具有较强的适应性。文中以基于直流电压同步的构网型光伏为研究对象,建立了构网型光伏的阻抗小信号模型,通过阻抗分析研究了构网型光伏的稳定性。在稳定性分析基础上提出了基于直流电压前馈的构网型光伏稳定性优化控制策略,对比分析了改进的构网型光伏的稳定性。最后通过控制器硬件在环实验验证了文中所提控制策略的有效性和理论分析的正确性。

基于变容二极管的直流电压非接触测量方法研究

为解决接触式测量技术对原电路的侵入性和安全性问题,根据变容二极管PN结反向偏压下的电容特性,提出了一种基于变容二极管的非接触式直流电压测量方法。该方法通过电场耦合效应感应待测直流电压,通过正弦信号激励和相关测量技术实现变容二极管的电容测量。利用LTspice软件对设计的测量电路进行仿真,并搭建实验测量系统。仿真和实验结果表明:该测量系统可以实现非接触式的直流电压测量,在变容二极管的工作电压范围内,相对测量误差≤2.50%。文中提出的测量方法,摒弃了传统直流电压非接触测量方式中的机械运动部件,具有较好的应用前景。