纯电动汽车REESS的电压电流采集方法研究

本文阐述了纯电动汽车REESS(On-board Rechargeable Energy Storage System,车载可充电储能系统)的电压、电流的采集原理及精度测评方法,并说明该方法在新标准的能量消耗量与续驶里程试验以及大数据云端数据构建中的应用。使用横河WT3000E功率分析仪高精度设备与车辆CAN网络信号采集的电压、电流结果进行对比分析,证明车辆传感器的精度及有效性。通过设置不同的采样频率对数据线性插值,为大数据构建中,REESS的电压电流采样频率提供建议。分析结果表明,车载传感器精度满足试验精度要求,大数据应用中,采样频率应要高于1Hz以满足能耗分析精度要求。

计及采样扰动抑制的电压源逆变器三矢量无模型预测电流控制方法

针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。

虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理与改进故障穿越控制研究

针对虚拟同步机在电网低、过电压故障下所面临的无功电压支撑不足、特性差等问题,建立考虑电流限幅特性的虚拟同步机等效电路模型,并基于拓扑同伦原理,给出不同无功电压控制在等效电路相量图上的几何表征方法。利用该方法,揭示几种常见无功电压控制下的虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理,并由此提出一种改进的故障穿越控制策略,有效改善电网低电压、过电压故障下的暂态电压控制能力和支撑特性,进而缓解故障期间的暂态功角稳定问题。基于PSCAD/EMTDC仿真对所提机理和故障穿越控制方法进行详细验证,最后,在3机9节点系统中对其在近、远区电网故障下的支撑特性进行仿真验证。

电容电压平衡的四电平有源中性点钳位逆变器的改进模型预测电流控制

多电平有源中点钳位(ANPC)逆变器具有功率器件电压应力小、电流谐波低和器件损耗可调控等优点,被广泛应用于工业驱动中。针对四电平ANPC(4L-ANPC)逆变器的控制与调制研究相对较少,现有的调制方案实现复杂,中点电压(NPV)控制难度较大。因此,该文针对三相4L-ANPC逆变器,提出一种改进的有限集模型预测电流控制(FS-MPCC)算法,避免了复杂的调制过程。首先,使用仅包含电流误差的代价函数对位于六边形顶点的6个大电压矢量进行寻优;其次,对参与第一步寻优的大矢量划分扇区,使用包含电流误差和电容电压误差的代价函数对最优大矢量所在扇区的所有电压矢量滚动寻优,得到目标电压矢量并作用于逆变器;最后,仿真和实验结果表明,与传统的FS-MPCC相比,所提方法在降低系统计算负担的同时,还具有较好的控制性能和电容电压平衡能力。

基于电流源和电压源的储能系统双模式控制策略研究

本文针对储能系统在电网辅助服务(调频)、差价套利、新能源发电功率管理等不同应用场景下的适应性问题,提出了一种基于电流源和电压源的双模式切换策略。该策略采用基于PI的电压和相位预同步补偿及虚拟阻抗软限流策略解决并网时可能造成的系统过流冲击。此外,通过对电压控制积分器进行复位和数据切换,实现了模式间的无缝切换;通过在Simulink仿真软件中搭建储能微网模型,对其在并网运行、离网运行、离并网转换、多机并联等典型工况进行了仿真验证。验证表明,该控制策略能够满足并离网要求,而且在多机并联时具备黑启动能力,启动完成后将自动转入并网运行。

电缆参数对变频驱动电机轴电压和轴电流的影响

变频驱动系统中变频器共模电压会引起电机轴电压继而造成轴承电腐蚀,带来巨大的危害。变频器与电机之间连接电缆的寄生参数对电机轴电压和轴电流影响的机理仍有待确定。该文提出了电缆-电机系统的轴电流模型,分别给出电机及电缆参数的提取方法,研究了电缆类型及长度变化对系统阻抗曲线的影响规律,对系统阻抗特性进行了仿真及实验验证。建立变频器-电缆-感应电机轴电流系统仿真模型,并搭建轴电流实验台进行测试,测试结果验证了模型的正确性。研究结果表明,电缆的电容参数是影响电机轴电压的关键因素,采用屏蔽电缆或增加电缆长度会增大电缆寄生电容,增加定子接地电流、降低电机容性轴电压;采用屏蔽电缆电机轴两端电压高于非屏蔽电缆。

少开关低电压应力电流连续且共地的高增益Buck/Boost变换器

传统Buck/Boost双向直流变换器的升压能力较弱,且开关管承受较高的电压应力(等于高压侧电压),导致变换效率较低,同时高压侧电流存在较大的脉动,电容电流应力较大,需要增大滤波电容,降低了可靠性。文章提出了一种改进的Buck/Boost双向变换器,其在传统拓扑的基础上增加了一个开关管、一个电感和两个电容,实现了连续的输入输出电流特性,减小了高压侧电容的电流应力。此外,Boost模式下的电压增益被提升,且所有开关管的电压应力均降低为高压侧和低压侧电压的差值,从而改善了变换效率。文章详细分析了所提双向变换器的工作原理、稳态特性、控制策略,建立了小信号数学模型,并通过一台100 W/120 kHz的样机验证了其可行性。实验结果表明,其在宽工作范围内均具有较高的效率,且最高效率达到95.6%。

基于光伏动态电流参考值的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

随着光伏接入容量的不断提升,电网电压跌落时光伏脱网会影响系统稳定运行,因此光伏系统应具备低电压穿越(LVRT)能力。然而,目前常用的两级式光伏并网系统LVRT控制策略存在光伏动态响应慢及控制效果受限于光伏P–U特性曲线的数学模型精度等问题,且未考虑局部阴影条件下的适用性。基于此,提出一种基于光伏动态电流参考值的LVRT控制策略。首先,在建立两级式光伏并网系统及光伏电池P–U特性数学模型的基础上,分别对目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制的原理及不足进行了分析。其次,针对前级boost电路的控制构造了具有自适应收敛特性的光伏输出电流动态参考值以对光伏工作点进行直接调整。该策略无需对光伏P–U特性曲线数学模型进行求解,避免求解误差的同时加快了光伏动态响应速度。此外,在最大功率跟踪(MPPT)算法中引入故障解耦模块,在电网低电压故障期间对MPPT输出电压参考值进行锁定,避免MPPT无效运算带来的电压参考值偏移,使系统在故障结束时能以最快速度恢复至最大功率点。最后,通过仿真将所提策略与目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制策略在多种环境条件下进行对比。仿真结果表明:与定直流母线电压控制策略相比,所提策略下光伏动态响应快;与现有基于光伏P–U特性曲线的控制策略相比,所提策略不受P–U特性误差的影响,在辐照度变化尤其局部阴影条件下均能很好地实现低电压穿越。

一种具有直通电流抑制能力的低电压尖峰Y源逆变器

针对传统耦合电感型阻抗源逆变器存在直流链电压尖峰和直通电流过大的问题,提出一种具有直通电流抑制能力的低电压尖峰Y源逆变器。分析了所提拓扑在直通状态和非直通状态下的工作原理,并给出了一个开关周期内的主要波形。采用安秒和伏秒平衡原理,分别推导出关键器件的电压、电流应力。与改进型Y源逆变器对比,当绕组系数相同时,所提拓扑在相同的升压比下具有更小的直通占空比,增大了调制比范围,提高了直流链电压利用率,并能够降低直流链电压尖峰。而且,所提拓扑能够抑制直通电流的增大,相同直流链电压下需要更小的直通时间使其直通状态下的开关管导通损耗更小。最后,搭建240 W实验装置充分验证所提拓扑的先进性。

考虑列车整车接地的牵引电机轴电压和轴电流分析与抑制措施

[目的]城市轨道交通列车大多采用PWM(脉冲宽度调制)变频驱动系统,该系统在运行中经常出现轴电压与轴电流过高而导致的轴承电腐蚀问题。因此在考虑列车整车接地的条件下,有必要对牵引电机轴电压和轴电流过高的问题进行深入研究。[方法]简要解析牵引电机轴电压与轴电流形成机理。分别对两种采用不同接地方案的典型车型进行轴电流路径分析,以此为基础建立含车辆接地回路和牵引系统的高频等效电路模型,通过仿真分析两种接地方案下的轴电压、轴电流特性。对比不同轴电压、轴电流抑制措施的效果,从列车整车接地的角度提出一种电路优化设计方案。[结果及结论]接地系统优化方案有效减小了接地线缆长度,从而减小了线缆电感。该优化方案既能规避静电屏蔽法对牵引电机效率,以及碳刷接地法对保护接地的影响,又能与这两种牵引传动系统内部优化方案相兼容。仿真结果验证了该优化方案能有效降低轴电压与轴电流,同时可以兼顾车体回流与车体电位的改善。

小电流接地系统间歇性弧光接地过电压影响因素分析

弧光接地过电压作为小电流接地系统中最常见的内部过电压之一,对电力系统的安全稳定运行产生巨大威胁。弧光过电压的产生往往伴随着间歇性,通过分析间歇性弧光过电压的暂态特征以及影响因素能够为防治该现象提供必要的参考。为此,考虑了包括电弧重燃时刻、燃弧时长、熄弧时长、电弧电阻在内的几个不同影响因素,通过搭建中性点不接地系统的仿真平台分析间歇性弧光接地过电压的暂态特征,并对比各影响因素的作用程度。结果表明在中性点不接地系统的间歇性接地能够产生明显的过电压,并且过电压的幅值主要受重燃时刻和电弧电阻影响,而燃弧时长、熄弧时长对过电压幅值影响较小。

适用于送端系统电压稳定分析的换相失败期间直流过电流解析计算与分析方法

换相失败期间直流电流大幅上升,引发大量无功消耗,对设备安全及送端电压稳定造成威胁。当前对换相失败期间过电流问题关注不足,该文提出适用于送端系统电压稳定分析的换相失败过电流机电暂态模型,从快速计算、影响因素等角度展开分析。首先,该文指出低压限流测量环节在定量计算时不可忽略;其次,推导换流母线电压与直流电流的近似线性关系,进一步结合奇异摄动建立分析过电流的代数解耦二阶模型。基于梯形积分法则,该文提出过电流峰值快速估算方法,结合相图分析控制参数与电网结构对过电流和送端电压的影响。最后,该文初步探究换相失败过电流可能引发的送端电压无解失稳问题,分析结果与快速估算方法经算例分析得到验证。

一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

具有中点电压平衡与零序电流抑制的T型三电平逆变器供电六相PMSM-DTC

在三电平六相电机驱动系统中,存在中点电压不平衡及零序电流导致定子电流畸变等问题。为此,该文针对T型三电平逆变器供电的六相永磁同步电机,提出一种具有中点电压平衡与零序电流抑制功能的直接转矩控制(DTC)策略。为实现DTC的快速构建,该策略基于两电平三相电机DTC结构,利用精简后的开关状态,在六相绕组轴线上分别合成满足控制要求的4个电压矢量,然后通过两个滞环比较器结合简单的扇区划分,确定最优电压矢量所在轴线,同时构建中点电压与零序电流控制平面,并对系统在控制平面所处扇区进行判断。在此基础上,根据最优电压矢量所在绕组的相电流iy的极性,实现最优电压矢量的选择,并进一步构建DTC最优开关矢量表。最后,通过实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

VSG控制的无人船低电压故障短路电流计算方法

为保证某混合能源无人船中储能设备并入交流母线的稳定性和安全性,采用虚拟同步发电机(VSG)技术对储能设备进行控制。通过对无人船电力系统发生对称低电压故障后的虚拟同步发电机进行暂态分析,考虑到虚拟同步发电机与传统同步发电机在功角特性、耐流能力等方面的不同,对虚拟同步发电机提出新的暂态分析方法,并改进传统短路电流的计算方法,提出考虑内电势变化的改进短路电流迭代计算方法,以提高短路电流计算的精确性。相比于不考虑内电势变化,该计算方法计算得到的短路电流实现了理论值与仿真值的吻合,误差率小于0.5%,可为后续无人船保护整定提供精确的参考依据。

高速列车接地系统对车体电流及过电压分布的影响分析

高速列车独特的轮轨耦合移动接地系统在其行车安全方面起到关键作用,不合理的接地设置无法有效降低车体暂态过电压幅值,会造成设备绝缘击穿,同时,窜入车体的环流会恶化车载设备、轴承的电磁环境,车载设备与人员安全也需要得到充分保障。因此,对高速列车的移动接地系统性能研究,需要兼顾接地电流与车体过电压两项重要指标进行优化改进,服务于提升动车组长期的服役性能。以吸上线区间和电分相区间的“车-所-网”供电和回流系统为例,对动车组车载设备进行参数测量,对“车-所-网”供电系统进行等值计算。基于车载关键设备的实测阻抗参数,构建“车-轨-网”牵引供电系统的等效电路模型,研究车载牵引供电系统高压侧操作过电压特性以及车体过电压的传播规律,解析列车接地系统对车轨环流及车体过电压分布的影响机制,并结合接地回流及车体过电压两方面指标,对比不同接地阻抗参数及布局方式对车体过电压与车轨环流的影响规律。最终,获得一套基于调整电阻、电感以及接地方式的平衡了电压与电流的优化方案。

变无功电流比例系数的直驱风电并网系统电压连续穿越控制策略

新能源并网导则规定风电并网系统应具备电压连续穿越的能力,而现有故障穿越控制策略主要保持无功电流比例系数为定值,缺乏定量描述无功电流比例系数的依据,可能导致后续电压连锁故障与变流器过调制等问题。为解决此问题,提出一种变无功电流比例系数的电压连续穿越控制策略。该策略依据有功电流大小与无功补偿装置切入时机划分故障电压区间,并根据并网准则要求、变流器过流限制、过调制、故障前风机的运行工况以及后续电压连锁故障等约束条件,实时计算出不同故障电压下风电场动态无功电流比例系数。该方法在满足约束条件的同时能最大程度提升风电并网系统的电压主动支撑能力,确保电压连锁故障期间风电并网系统安全稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC软件平台建立仿真模型,验证上述分析的正确性。

“探究电流与电压、电阻的关系”拓展性设计

鲁科版物理九年级上册有“探究电流与电压、电阻的关系”实验,在实际教学中,受教材内容、课时、教学进度等因素影响,很难超越教材本身的知识点展开教学。为开阔学生视野,落实实验知识的多元化应用,可结合教学实践,对“探究电流与电压、电阻的关系”实验进行拓展性设计,一方面培养学生的发散性思维能力,另一方面提高学生的实验探究素养。

基于51单片机的手持交流电压电流检测仪

本文从软件和硬件两方面来讨论。首先,它简单介绍了该课题的背景和重要性,然后阐述了国内外对该课题的研究情况,概括了本文所要做的工作。接下来,文章介绍了系统的硬件设计。它设计了数字式交流电流传感器的总体方案,还选了硬件电路的设备。这里主要比较了单片机、交流电压转换芯片和显示屏设备。然后,详细说明了硬件电路的设计。它涵盖了单片机最小系统、电源电路、液晶显示电路、电压电流采样电路、键盘输入电路和蜂鸣报警电路等方面。最后,还论述了软件程序设计。它展示了主程序流程图和各种功能子模块的流程图。并且,通过实物验证,证明了整个系统的正确性和可行性。总的来说,本文全面介绍了该课题的软硬件设计,让人们对这个系统有了更深入的了解。

中低压配电网电磁式电压互感器电流耐受能力分析与仿真

针对电磁式电压互感器在最大电流允许范围内运行时仍被烧毁的问题,从互感器绕组流经电流产生热效应的角度研究电压互感器耐受电流能力,并对此构建耐受进行分析,并搭建仿真模型对流经非正弦电流情况下的电压互感器绕组温升进行了仿真分析和计算。结果表明,考虑电流作用时间,利用所提方法能够计算电流互感器绕组的温升,本文方法为评估电压互感器耐受电流能力提供了重要基础。