用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅设计

根据亚波长光栅的导模共振异常特性,提出三角形槽亚波长光栅实现惯性约束聚变驱动器谐波分离的技术方案.定义了用于描述谐波分离性能优劣的谐波分离品质函数,对影响三角形槽亚波长光栅的谐波分离品质函数的光栅参量进行了详细的分析,基于矢量衍射理论设计了能够实现谐波分离的三角形槽亚波长光栅,确定了用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅的设计思路和方法.

用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅误差分析

干净有效地实现3种谐波的分离,避免剩余无用的基频光和二倍频光对物理实验的影响,是目前高功率固体激光驱动器一直面临的难点,采用亚波长光栅进行谐波分离是一种全新的方法。基于能够实现高功率固体激光驱动器中3种谐波分离的三角形槽亚波长光栅设计参数,利用基于矢量衍射理论开发的商用软件Gsolver,分析光栅周期、入射角、占空比、刻槽深度等光栅参数对亚波长光栅谐波分离的能力,即三倍频光衍射效率的影响。结合谐波分离的基本要求,给出了亚波长光栅的加工误差要求:满足谐波分离的亚波长光栅的各项参数的误差范围均在亚微米量级,其中加工精度要求最高的是刻槽深度。为亚波长光栅应用于高功率固体激光驱动器谐波分离提供了理论支持。

新型谐波分离控制方法在PHAPF电压源闭环控制策略中的研究

在并联混合有源滤波器(PHAPF)电压源闭环控制策略中,通常采用瞬时无功理论实现谐波分离的控制方法,这种方法存在一定局限性。本文提出了采用基波陷波器实现谐波分离的新型控制方法,新方法控制模型中参数K是具有基波陷波器特性的复数。本文证明了当采用基波陷波器实现谐波分离,控制参数K是此特性复数时,PHAPF可以取得良好的滤波效果,且具有结构简单、动态响应速度快、成本低、可靠性高和易于实现等优点,对于促进电力滤波器推广应用,降低电网谐波污染,实现节能降耗有重要作用。

基于谐波分离的电流信号频率检测装置设计

电流、电压频率检测在并网控制过程中起着重要作用,大的检测误差会引起锁相、谐波补偿、无功补偿等控制算法的失败。基于此,以谐波分离为例,推导出多通道二阶广义积分器(Second-Order Generalized Integrator,SOGI)并联运行情况下幅值衰减随频率检测误差的变化情况,详细介绍了频率检测误差给各次谐波分离带来的影响。设计了一种中低频高精度的电流信号频率检测装置,硬件包括控制器外围电路、采样电路、传感器电路、电压跟随器电路、电压偏置电路等,软件包括采样程序、频率检测程序、误差矫正等。仿真结果验证了频率误差理论分析的正确性,电流频率检测实验结果验证了该设计方案的可行性以及该装置的高精度特性。

基于谐波分离的逆变器非线性因素直接提取和补偿方法

在永磁同步电机驱动系统中,死区时间、器件压降、导通/关断延迟等逆变器非线性因素会产生扰动电压,进而导致转矩脉动、输出电压和电流畸变等。为克服上述问题,文中提出一种逆变器非线性因素直接提取和补偿的方法,其包含死区时间、器件压降、开关管导通/关断延迟。该方法首先通过一种谐波分离方案直接提取出逆变器非线性因素扰动电压项,然后由提出的一种反馈控制器对其进行在线补偿。所提方法不依赖电机参数信息,且无需其它硬件投入,可同时适用于id = 0和最大转矩电流比控制(id≠0)。该方法在表贴式和内嵌式永磁同步电机样机上分别进行验证,实验结果表明,所提方法能够有效抑制逆变器非线性因素引起的扰动电压,并具有优良的稳态和动态性能。

一种基于奇偶次谐波分离的Nyquist折叠接收机

针对原型Nyquist折叠接收机(NYFR)架构存在的谐波间混叠问题,通过改进调制本振的产生方式,提出了一种基于奇偶次谐波分离的Nyquist折叠接收机(NYFR)架构,解决了原型架构的问题,接收机的监视收带宽提升1倍,通过对比仿真验证了架构优势。该架构进一步突破ADC等器件限制,并解决原型架构的应用问题,对Nyquist折叠接收机(NYFR)的工程化应用具有较强的参考价值。

实现惯性约束聚变驱动器谐波分离的二元光学元件研究

针对惯性约束聚变驱动器的要求 ,基于二元光学深蚀刻的思想 ,设计并制作成功二元光学谐波分离器。测量表明 ,三倍频光的能量利用率达 75.73%。

复用体布拉格光栅的谐波分离以及光束取样特性研究

复用体布拉格光栅具有良好的波矢选择性以及可控的衍射效率。根据Kogelnik耦合波理论,分析复用体布拉格光栅作为谐波分离以及光束取样元件的可行性。结果表明,采用复用两片反射型以及单片透射型体布拉格光栅的结构,使得两片反射型体布拉格光栅对混有三个倍频成分的主光束中的基频、二倍频光束(1053 nm和527 nm)高效率衍射(色分离度分别为0.2%和0.3%),而对三倍频光束(351 nm)高效率透射(接近于100%),以达到谐波分离的目的;而透射型体布拉格光栅对三倍频光束低效率衍射(等于0.98%),且衍射光束的空域时域光强分布与三倍频光束基本一致,以达到光束取样的目的。因此复用体布拉格光栅可同时实现谐波分离以及光束取样的功能,这给传统谐波分离以及光束取样光栅提供了一种备选方案。

基于棱镜实现三倍频谐波分离

基于棱镜的色散特性,提出一种楔形窗口与聚焦透镜组合的方式,解决了高功率激光装置三倍频谐波分离所存在的问题,即三倍频的高通量传输和靶面辐照。结合“神光Ⅱ”装置多功能高能激光系统有关参数进行系统设计,确定了楔形窗口参数,并对其所引起的B积分和间距误差进行了分析。通过实验测试,三倍频传输通量由0.7～1J/cm2提高到2.8J/cm2,同时靶面三倍频和二倍频分离间距达到2.85mm,实现了高功率激光装置高通量传输的三倍频谐波分离。

ICF驱动器中光束谐波分离技术

在激光惯性约束聚变研究过程中,激光驱动器打靶系统的光束谐波分离技术是驱动器建造研究的重要内容之一。根据高功率固体激光驱动器的发展历程,介绍了几种目前世界上正在应用的光束谐波分离技术,并对这些光束谐波分离方法的优缺点进行了对比分析。结合我国激光驱动器谐波分离技术的发展现状提出了将来的发展方向。这对大型激光驱动器的建造具有一定的指导意义。

用于ICF驱动器谐波分离的亚波长光栅优化设计

针对惯性约束聚变(ICF)驱动器对谐波分离的苛刻要求,利用基于矢量衍射理论开发的商用软件Gsolver,在布拉格(Bragg)入射角下,设计满足分光要求的光栅参数,并根据对影响谐波分离性能的亚波长光栅的各个参数进行了分析,研究了实现谐波分离的亚波长光栅的优化设计方法,并设计得到了满足谐波分离要求的亚波长光栅。研究结果为亚波长光栅用于谐波分离提供了理论支持。

IEC框架下非同步采样时的谐波和间谐波测量方法

基频非同步采样时,离散傅里叶变换/快速傅里叶变换(DFT/FFT)频谱会发生泄漏现象,谐波、间谐波频谱相互干扰而影响测量结果,传统的加窗插值方法忽略了其他分量对关注分量的长程泄漏影响。文中首先在IEC框架下对加Hanning窗的信号进行频谱变换,使其他分量的侧瓣上相邻谱线相位差为180°,利用相邻谱线的矢量和消除长程泄漏对关注分量的影响,从而提出了谐波、间谐波分组测量和精确测量方法,实现了谐波、间谐波具体参数的测量。在此基础上提出了邻近谐波、间谐波分离方法,并进一步通过逐次剔除已知分量在关注谱线上的频谱泄漏值来提高测量精度,当非同步采样且不增加采样数据长度时,有效解决了谐波、间谐波相隔很近时无法准确分离测量的难题。仿真和工程数据均验证了所提方法在IEC框架要求下测量的实时性和有效性。

基于信息熵的多谐波源定位研究

针对复杂配电网中缺少有效划分非线性负荷谐波污染责任和不能准确确定主谐波源位置的状况,提出了一种基于信息熵的多谐波源定位方法。通过支持向量机进行谐波分离,获得测量量的各次谐波数据。接着利用B样条法对测量数据进行概率密度估计,从而计算出母线电压与各支路电流的互信息值,根据互信息值的大小来确定主谐波源位置。通过对典型配电系统在ATP(选择性暂态程序)软件中仿真分析,所提方法具有定位准确、能够进行实际谐波责任区分的优点。

两种单相电路瞬时谐波及无功电流实时检测方法分析

针对单相电路有源电力滤波器 (APF)对谐波及无功电流检测的要求 ,本文提出了两种检测方法 ,并分别给出了检测原理图。前者是基于时域分析的有功电流分离法 ,本文对其进行了改进 ;后者是基于瞬时无功功率理论的谐波分离法。理论分析和仿真结果证明两种方法都能实时的检测出单相电路中瞬时谐波及无功电流 ,前者算法和实现更为简单。

一种基于通用信号延迟叠加算子的单相电网基波及谐波同步算法

如何在单相畸变电网中快速准确的获取基波以及所需的特定次谐波信息,对并网型电力电子变换器的控制系统而言是十分重要的。针对这一问题,提出了一种基于通用信号延迟叠加算子(generalized delayed signal superposition operator,GDSS)的单相锁相环结构,用于恶劣电网下系统基波以及多重谐波信息的检测。这种锁相环结构包含了多个具有很强频率选择特性的GDSS算子,能够在半个基波周期内从输入信号中分离出所需要的基波以及多个谐波频率信息,并且其参数以及GDSS算子个数还能够根据实际控制系统需求灵活调整。在各种工况下的仿真及实验表明,所提的锁相方法能够在恶劣电网下快速准确的获取基波及多重谐波信息,并且面对电网常见扰动时具有很强的鲁棒性。

基于DSOGI-PLL的指定次谐波检测研究

针对三相电压不平衡、谐波或畸变条件下,传统锁相环不能获取准确的基波正序电压相位,提出了一种基于双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)方法。该方法通过构造二阶广义积分器(SOGI)的90°移相系统来实现正负序分离,从而达到准确获取相位的目的。经理论分析,然后通过Simulink仿真且与传统锁相环对比的方法从而验证该锁相环方法的准确性和有效性。并将此锁相环应用于指定次谐波检测,通过多组不同旋转频率的同步d-q变换及相应反变换将指定次谐波快速准确的分离出来。

基于TCP/IP协议与关联规则的电力监控系统多线程通信方法

电力监控系统环境中存在过多噪声因素干扰,导致通信效率和质量低。为此,提出一种基于传输控制协议/网际协议(transmission control protocol/internet protocol,TCP/IP)与关联规则的多线程通信算法。将背景噪声看作电力监控信号的突变现象,查找回应突变函数的信号值,利用谐波分离算法,去除背景噪声。根据不同线程的传输特点,采用TCP/IP协议建立通信程序包,分别设置句柄、终止、挂起以及执行函数,为不同线程的通信数据,匹配不同的通信协议。试验结果证明:对电力监控系统源设备的传输信号多线程通信时,通信信号波频变化最为平稳,在0~2000 s的采样区间内,未出现传输为0现象;对背景噪声去噪后,波形相比原始信号变化明显较为稳定,没有出现过高或过低的幅值变化。所提方法通信信号表达平稳、效率较高,对原始信号的保留效果较好,去噪能力很强。

基于SVF的超声组织谐波的提取

针对超声组织谐波成像中基谐波分离的问题,提出一种基于二阶volterra滤波器的超声组织谐波的提取方法。在谐波提取过程中,利用RLS算法估计SVF的系数,然后利用估计的二次成分成像。与传统谐波分离方法—带通滤波相比,该方法能更好地提取谐波。结果表明,这种方法能有效提取谐波,所提取的信号的动态范围更大,图像梯度幅度累加和更高,性能优于传统的谐波提取方法。

基于相电压输入锁相环的特定次谐波检测

为实现对电力谐波的快速和准确检测,提出一种应用于有源滤波器中的新颖锁相环。首先对提出的锁相环性能进行分析,并设计锁相环和确定其参数,获取其Bode图和单位阶跃响应,仿真实验表明,所提锁相环在电压突变和突加谐波的情况下,相位检测不受任何影响;其次,将所提锁相环应用于特定次谐波检测,根据所提谐波分离算法完成仿真实验,仿真结果表明,特定次谐波分离幅值无偏差。与其他算法比较,此算法具有简单、谐波分离结果准确等明显优势,满足了APF实际应用中对电流检测的要求,容易由DSP实现,具有很强的实用性。

HPF(高通数字滤波器)的电网谐波检测技术的研究与应用

为有效地消除电力谐波污染、确保电网运行安全,必须采用有源电力滤波技术;为改善有源电力滤波器的性能,必须采取先进的谐波检测方法、高效的逆变技术。笔者在研究有源电力滤波技术的基础上,对有源电力滤波的关键技术即谐波检测与分离技术,进行了探讨和深入研究,给出了一种HPF(高通数字滤波器)的谐波检测与分离方法,进行了理论验算,利用MATLAB仿真结果对该检测技术进行实验研究。仿真和实验结果表明:该法比常用的LPF(低通数字滤波器LowPassDigitalFilter)的谐波检测分离方法具有更好的检测实时性;在电网电压有畸变时也能达到很高的检测精度;该检测技术应用于混合有源电力滤波器后能大大改善滤波性能。