集中式储能电站机电暂态建模及自适应附加功率控制方法

目前的储能建模研究大都关注其电磁仿真模型,难以用于大规模储能接入对系统稳定性的影响研究。该文提出了集中式储能电站的机电暂态建模方法,在电力系统分析综合程序PSASP的用户自定义(UD)模块中搭建了考虑限幅和附加功率控制的储能机电暂态仿真模型。在此基础上,提出了储能电站的自适应附加功率控制方法,并搭建了相应控制模块。不同工况下的仿真结果证明,所提模型能够准确模拟储能对电力系统的暂态支撑,所提自适应附加功率控制方案进一步提升了储能电站对系统的暂态支撑能力。

不可逆卡诺制冷机的最小附加功率

导出存在热阻、热漏和内不可逆性的不可逆卡诺制冷机在给定制冷率下的最小附加功率，并由此导得一些新性能界限．所得结论可为制冷机的优化设计和最佳工况选择提供些新理论依据．

一类卡诺制冷机的最小附加功率

讨论含有热阻和热漏损失的不可逆卡诺制冷机的损失．导出制冷机在给定制冷率下的最小附加功率，并作些讨论，所得结论为卡诺制冷机的优化设计提供理论依据．

±1100kV特高压直流分层接入方式下改进附加功率协调控制策略

±1100 kV特高压直流输电工程受端将采用分层接入方式,高、低端换流器分别接入500 kV和1000 kV层级电网。为解决常规控制策略无法独立控制逆变侧换流器输送功率的问题,提出了改进附加功率协调控制策略,通过在直流系统两侧加入附加控制器,实现对两侧传输功率更加灵活的控制。同时,为保证对功率进行紧急提升时,将功率提升指令合理分配给同级串联高、低端换流器,定义了功率分配系数,提出功率分配策略,实现对逆变侧各换流器提升功率的协调控制。通过仿真验证了改进附加功率协调控制策略在系统正常运行、受端功率指令下降、交流母线电压上升等工况下,能够实现对逆变侧换流器输送功率的灵活控制。功率分配策略在功率紧急提升时,能够将同极提升的直流功率在串联换流器中进行合理分配,有利于充分利用各换流器的功率输送能力,保证各换流器熄弧角留有较大的裕度,减少换流器发生换相失败的概率。

基于本地测量的高比例新能源电力系统不平衡功率估算与附加功率控制策略

随着新能源渗透率不断地提高,电力系统惯量水平逐步下降,导致频率稳定问题愈加突出。提出一种提升新能源电力系统频率稳定性的控制策略,通过检测系统惯量中心频率变化率与系统等值惯量水平估算频率事件发生时系统的不平衡功率,并调整换流器功率参考值,为系统提供惯量支撑。所提的不平衡功率估算方法包括系统惯量中心频率变化率检测和系统等值惯量计算2部分:考虑到系统惯量中心频率曲线经过本地测量频率曲线二阶导数零点,系统惯量中心频率曲线可由二阶导数零点连接得到的分段线性曲线近似;系统等值惯量计及了系统中非同步元件的有效惯量,可通过统计系统同步惯量、发电机功率变化与不平衡功率总额获得。提出了按照新能源装机容量占比补偿不平衡功率的附加控制方法,在频率事件发生时快速调整新能源接入换流站的功率参考值,以抑制系统频率波动。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提附加控制策略的有效性。

考虑储能荷电状态的附加功率调节的混合微电网协调控制

提出一种附加功率调节的混合微电网协调控制策略,对光伏和储能组成的交直流混合微电网的功率分配问题进行研究。考虑直流负荷大小和荷电状态(SOC)变换,给出一种加入两个比较器的电压外环电流内环双环控制,实现储能在不同负荷情况下充放电,防止储能过度充放电。针对储能处于停机模式时系统功率不平衡问题,基于上层控制设计分布式电源的多模式切换算法,求得附加功率实时调整交直流微电网连接的双向DC/AC变换器的输出功率。搭建光伏-储能交直流混合微电网仿真模型,各分布式电源能够根据不同的运行模式快速分配功率,协调维持系统的稳定运行,验证了所提控制策略的有效性。

斯特林制冷机的最小附加功率

讨论含有热阻和回热损失的不可逆斯特林制冷机的能量损失．导出制冷机在给定制冷率下的最小附加功率，并作些讨论．所得结论可为斯特林制冷机的优化设计和最佳工况的选择提供新理论依据．

基于B2B-MMC的柔性互联变电站附加功率均衡控制策略研究

为解决传统变电站主变分列运行导致的负载率不均衡问题,提出了基于背靠背模块化多电平换流器(Back to Back Modular Multilevel Converter,B2B-MMC)的柔性互联变电站理念。设计了一种基于负载均衡的附加功率控制策略,通过B2B-MMC的功率连续调节特性实现负荷在线转供,从而实现主变之间的负载率动态均衡,提高了主变的利用率和使用寿命。最后,以某含双主变的110 kV变电站为对象,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了基于B2B-MMC的变电站主变柔性互联仿真系统,设计了相应的控制策略,验证了所提控制方法的正确性和有效性。

一种高性能功率放大器-圆极化天线的一体化设计

本文设计了一种具有圆极化辐射特性的高性能功率放大器-天线一体化电路。通过直接优化圆极化天线的输入阻抗,使之与消除输出匹配网络的功放电路直接集成。这种无缝集成方式不仅有效减少了插入和失配损耗以及整体电路尺寸,而且提高了整体的性能。采用的圆极化天线由矩形贴片和改进的地平面组成,通过在地平面上增加垂直短截线和切割水平缝隙,增强了天线的3 dB轴比带宽。为了验证,设计、制造和测量了工作在3.4 GHz~3.6 GHz的一体化电路原型。实验结果显示,功放-圆极化天线一体化电路在工作频带内的功率附加效率(PAE)超过60%,且3 dB轴比带宽达到320 MHz(相对于3500 MHz的中心频率为9.1%)。相较于传统的级联设计,PAE提高了8.5%,3 dB轴比带宽也得以改善。

一种X波段150W紧凑型功率放大器MMIC

基于0.35μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺平台设计了一款功率放大器单片微波集成电路(MMIC),采用双场板将HEMT的击穿电压提升至200 V;借助热电联合设计,优化HEMT的栅栅间距和末级HEMT布局,器件热阻降至0.55℃/W;输出匹配融合了功率分配/合成、阻抗变换和谐波调谐等功能,并通过多电容串联提高了击穿电压,增强了电路的鲁棒性;优化了版图布局,末级HEMT采用两两共地,并利用片上电感以缩短栅极偏置线,减小了芯片面积。最终,实现了饱和输出功率大于150 W、功率附加效率大于40%、功率增益大于22 dB的X波段功率放大器MMIC,其尺寸为3.8 mm×5.3 mm。该功率放大器MMIC可广泛应用于通信领域。

高效率双频连续F类功率放大器的设计

为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。

高功率附加效率的InGaP/GaAs功率HBT

采用发射极 基极金属自对准工艺 ,成功研制出了InGaP/GaAs功率HBT .发射极尺寸为 (3μm× 15 μm)× 16的功率器件的截止频率和最高振荡频率分别为 5 5GHz和 35GHz .在片load pull测试表明 :当工作频率为 1GHz时 ,器件工作在AB类 ,该功率管最大输出功率为 2 3 5dBm ,最大功率附加效率达 6 0 % ,P1dB的输出功率为 2 1dBm ,对应增益为 16dB ,工作电压为 3 5V .

恒无功功率附加控制对PSS阻尼影响分析

当前电网电力系统稳定器PSS的参数整定是在励磁系统自动方式下完成的,当切换到恒无功功率附加控制后,PSS能否发挥正常的阻尼作用需要研究。将恒无功功率控制模型环扩展到Phillips-Heffron模型中,采用叠加原理的思想,逐个分析恒无功功率闭环控制中的比例P、积分I、微分D控制参数影响PSS的空间力矩矢量机理。研究表明,恒无功功率附加控制中的积分I和微分D控制参数对PSS阻尼效果影响较大,存在颠覆PSS阻尼极性的风险。结合具体案例证明了理论分析的正确性。

2~6 GHz紧凑型、高效率GaN MMIC功率放大器

基于0.25μm SiC衬底的GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,根据有源器件的G_(max)和输出功率密度,选择末级功率器件尺寸并确定其最优阻抗;采用三级放大器,其栅宽比为1:4:16,实现高功率增益和高效率;利用等Q匹配技术,把偏置电路融入匹配电路中,实现简单、低损耗和宽带阻抗变换;借助电磁场寄生参数提取技术实现紧凑型芯片版图,尺寸为2.8 mm×2.0 mm。测试结果表明,偏置条件漏极电压U_(D)=28 V、U_(G)=-2.2 V,在2~6 GHz频率范围内,功率放大器增益大于24 dB,饱和输出功率大于43 dBm,功率附加效率大于45%,可广泛应用于电子对抗和电子围栏等领域。

±1100kV直流系统分层接入方式下的功率协调控制

结合±1 100kV特高压直流分层接入方式下受端连接多个交流系统的特点,建立了逆变侧各换流器的附加功率—电压控制,通过独立控制各换流器触发角实现对其输送功率的独立调节。同时,为了减少在紧急功率控制过程中各换流器发生换相失败的可能,提出最优功率比的概念,将整流侧阶梯式功率提升指令按最优功率比进行预估,并分配给逆变侧各换流器的附加功率—电压控制,实现对逆变侧各换流器提升功率的协调控制。基于PSCAD仿真平台,采用±1 100kV特高压直流系统逆变侧分层接入500kV/1 000kV交流系统的仿真系统进行验证。结果表明,附加功率—电压控制器能够实现对换流器输送功率的独立控制,有利于发挥分层接入方式下潮流分布可控的优势。功率协调控制策略在紧急功率控制时能够将直流功率合理分配给各换流器,有利于充分利用各换流器输送功率的能力,并减小换流器发生换相失败的可能。

一种基于LDMOS器件结构优化提升功率放大器功率附加效率的方法

本文介绍了一种通过改进LDMOS的器件结构,提升以LDMOS搭建的功率放大器的功率附加效率大信号指标的方法。在器件仿真环境中,通过对LDMOS的漂移区进行结构优化,提升器件的小信号增益,然后利用器件等效建模技术,在电路仿真环境中,搭建出功率放大器进行大信号仿真,在相同的工作条件下功率附加效率提升了约5%左右。

混合直流输电改善动态特性的功率附加控制

为进一步改善混合直流输电系统的动态性能,在建立混合直流输电系统模型的基础上,提出一种附加在系统逆变侧上的功率控制器。利用系统送受端角频率差作为控制器输入,经过PI环节以补偿系统受扰动后的功率波动。PSCAD/EMTDC中仿真结果表明,功率附加控制器的控制方式较传统d-q矢量控制更好地改善了混合直流系统的动态特性,提高系统的稳定性。

2～6 GHz宽带功率放大器模块设计

实现了一款GaN超倍频功率放大器。基于CREE公司型号为CGHV60040D裸芯片,通过对芯片外围键合线和微带线进行建模及电磁场仿真,利用最佳负载阻抗匹配的原理,并借助仿真软件设计优化了宽带匹配网络,最终完成了一款工作在2~6GHz的单管宽带功率放大器。对所设计的宽带功放模块进行脉冲测试,在1.8~5.5GHz的宽频带范围内,增益为10~13dB,输出功率43dBm以上,功率附加效率(PAE)达到40%以上。

基于附加有功信号的VSC-MTDC系统平衡控制策略

对基于电压源型换流器的多端直流输电(VSC-MTDC)系统的协调控制策略进行了分析研究,提出了基于附加有功功率信号的平衡控制策略,具有不需要站间通信和模式切换的优点。对VSC-MTDC系统各换流站传输功率与其直流电压之间的关系进行分析,由并联型接线方式的VSC-MTDC系统结构推导了各换流站直流电压正常及极限工作范围,结合定有功功率换流站的改进有功功率-直流电压特性曲线,计及换流站可调容量裕度,给出了有功功率附加信号的计算方法,并分析了在正常运行及直流电压控制站故障时采用附加有功信号的定功率换流站维持有功功率平衡及直流电压稳定的工作原理。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明在直流电压控制站扰动情况下,所提出的控制方法可以维持系统有功功率平衡及直流电压的稳定。

星载氮化镓功率放大器设计

介绍了星载L波段高效固态功率放大器设计。放大器由EPC电源和射频链系统组成。电源主要提供射频电路和低频控制电路所需工作电压,同时接受母线控制指令以及遥测数据。射频链由驱动级、中功率放大器和高功率电路组成,同时还包括控制电路、检波电路、隔离器等。为了获得大功率和高效率,整机中高功率模块采用CREE公司的CGH40045氮化镓器件为放大单元,利用其大信号模型和ADS电路设计软件,采用L型阻抗变换网络,把输出阻抗的虚部电抗结合到输出匹配电路中,完成基波匹配和二次谐波的调谐。设计中还包括消除低频和射频振荡的电路。在连续波测试中,末级放大器模块在Vds为28V、Vgs为-2.8V、工作频率1.2GHz条件下,模块输出功率58W,效率68%,增益为19dB。在100MHz带宽内,增益平坦度小于0.8dB。放大器整机在1.15~1.25GHz范围内输出功率大于50W,效率大于50%,整机增益大于47dB。在从-20~60°C全温范围内,放大器整机功率最大变化小于0.6dB。