串联补偿无线电能传输变换器载波通信研究

无线电能传输(WPT)负载电压、电流等状态信息需送到原边进行闭环控制和监控处理,副边到原边的通信至关重要。首先介绍了电容调制的WPT系统拓扑和工作原理,电容调制与否使得系统拓扑发生变化,未调制时原、副边拓扑为串/串(S/S)结构;调制时原、副边拓扑为串/串并(S/SP)结构。调制电容的投切形成两种状态来传递通信信息,且该状态变化可以反映到原边电流上。其次采用幅移键控(ASK)解调电路对原边电流处理即可还原通信信号,为提高解调精度和抗干扰能力,对ASK解调电路进行改进。最后通过仿真和实验验证了方案的有效性,实验结果表明,该系统在100 W的运行功率、2~5 kHz的通信频率下,可以精准完成副边到原边的通信。

基于力场原理的有轨电车地面供电模块的故障分析与对策

针对基于力场原理的有轨电车地面供电模块频繁出现的正极触指烧损的故障,通过对触指工作状态的测试,掌握了其工作瞬间的电气特性。结合触指负载能力的分析,指出容性电流引发的电弧和受电靴电流不均衡是导致触指烧损的直接原因。通过针对性的措施,实现了故障的消除。

模块化多电平HVDC输电系统子模块电容值的选取和计算

从模块化多电平柔性直流输电系统稳态能量交换过程、有功功率控制动态响应特性、暂态能量交换过程及直流双极短路故障时桥臂保护要求4个方面分析了子模块电容值与直流系统运行特性之间的数学关系。根据理论分析结果,给出了模块化多电平子模块电容的选取原则和计算方法。通常根据稳态子模块电压波动和有功功率控制动态响应特性的要求计算子模块电容值,再根据暂态子模块电压波动和桥臂保护的要求进行校验。利用PSCAD电磁暂态仿真模型对设计实例进行了仿真分析,结果表明该设计方法是合理、可行的。

大功率直流高压电源的变压器分布电容分析

高压大容量隔离变压器,原副边分布电容储能较大。对于速调管和中性束加速极负载,负载打火时这些能量的注入可能导致它们的损坏。在电源设计阶段需要对变压器分布电容进行分析,并尽量减少它们的储能。为此通过对EAST装置中100kV/100A高压电源系统的两种变压器结构模式,采用绕组分段的方式计算绕组间的分布电容和分布电容电压,推导出变压器内部分布电容储能算式。计算结果表明:分布电容储能是一个与时间无关的量;不同变压器结构,储能差异较大。根据这些计算结果,高压电源的变压器结构采用油浸式隔离变压器串联干式变压器的模式,大大降低了变压器内部的分布电容储能。

模块化多电平换流器功率模块电容对换流器调制度的影响

目前,国内外对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行特性的研究主要集中在换流器环流产生机理及其抑制、换流器输出电压及电流谐波特性等方面的分析,未对换流器功率模块电容对换流器调制度的影响进行过多研究。文中从换流器的基本原理出发,详细分析了功率模块电容对换流器调制度的影响,分析表明换流器桥臂中的n次谐波电流会在功率模块电容上产生n-1、n、n+1次电流谐波,进而在功率模块电容上产生n-1、n、n+1次电压波动,并通过开关函数的耦合作用使换流器的输出电压中包含n-2、n-1、n、n+1、n+2次电压谐波,换流器桥臂中的直流电流分量、基波电流分量及2次环流均会通过功率模块电容的影响在换流器的输出电压中产生基波电压分量。在PSCAD/EMTDC中搭建了云南异步联网鲁西柔性直流单元仿真模型,通过对该模型进行仿真研究,验证了文中推导及分析的正确性。

横向场压电液相传感器测量方法的研究

研究了横向场压电液相传感器的串联谐振频率、动态电阻、机械品质因数等特性参数的测量方法。采用自动调制电容补偿技术对静态电容进行了有效补偿,保证了串联臂特性的检测;同时结合直接数字式频率合成器(DDS)技术,实现了半功率点法对机械品质因数的测试。实验结果表明,该方法测量的动态电阻范围大(达到5kΩ),稳定性较高。

模块化多电平有源滤波器控制策略研究

为了增大有源滤波器(APF)的容量,利用了模块化多电平(MMC)型变流器具有耐压等级高和等效频率高的特点,提出了一种三相二十四模块的有源滤波器控制算法。该算法设计了电容电压控制策略,保证子模块电容电压稳定;同时根据模块化多电平换流器特点,设计电压间接控制算法使得APF输出i_p-i_q法检测的补偿电流,从而保证系统侧电流为基波正序电流。该方法控制简便,易于实现,Matlab/Simulink仿真实验证明了其有效性。

MMC-HVDC系统子模块电容与桥臂电感的选取和计算

为了研究模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的选取和计算方法,从正常运行时稳态能量交换过程、MMC功率输出范围、抑制相间环流、避免系统谐振以及故障工况下交流系统三相不平衡条件和直流双极故障六个方面分析了模块化多电平换流器中子模块电容和桥臂电感的约束条件及两者间的制约关系,根据分析给出了子模块电容和桥臂电感的参数取值原则和计算方法.利用Matlab/Simulink搭建了上海南汇柔性直流输电示范工程的仿真模型,验证了参数取值方法的合理性.

小容值单相H桥级联型STATCOM纹波电流分析

采用薄膜电容的小容值单相H桥级联型STATCOM具有高可靠性的优点,但容值减小会造成直流侧波动电压随补偿容量增大而变大,而直流侧波动电压对STATCOM电流纹波又具有直接的影响。为明晰容值减小对H桥级联STATCOM纹波电流的影响,文中对单相小容值H桥级联型STATCOM系统电流纹波进行研究。基于单相小容值H桥级联型STATCOM控制系统,采用时序分析的方法建立载波相移脉宽调制的电流纹波表达式,通过数值分析定量研究容值对电流纹波的影响。研究结果表明,电容容值减小不会增大纹波电流。仿真实验验证了理论分析的正确性,为单相小容值H桥级联型STATCOM的设计提供理论参考。

基于逆变器交流侧的四开关功率解耦技术研究

针对两级式单相逆变器常用大容量电解电容来缓冲其固有的二倍频脉动功率,大大降低其耐用性和可靠性这一问题,本文在保证变换器稳定运行的前提下提出了一种四开关功率解耦电路,对降低逆变器电容总容值具有实际工程意义。分析讨论解耦电路的工作原理,通过对4种不同的工作模式进行分析,从而确定解耦主电路各个开关管开关时序。在此基础上,设计了相应的脉冲能量调制策略以实现瞬时能量的精准补偿,提升了四开关功率解耦电路的解耦性能,改善了两级式逆变器交直流侧波形质量。该方案逆变电路与功率解耦电路相互独立,有利于传统设备的改造。最后,搭建了仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了增加交流侧四开关功率解耦电路后,变换器只需几十μF的薄膜电容就能对二倍频脉动功率进行有效解耦。

用电信息采集系统远程通信模块的优化设计

分析影响远程通信稳定性的因素,介绍造成采集终端频繁上下线的原因,并从远程通信模块软、硬件设计上进行优化,确保了采集终端在线率,提高了远程通信稳定性。

串联谐振式中频感应加热电源的研究与设计

为解决油罐传统加热方法效率低和耗时长等缺点,在此设计了一种串联谐振式中频感应加热电源。介绍了中频感应加热的原理,并以其为基础提出加热方案,设计电源电路结构和参数以及基于TMS320F28335的系统功率和频率控制方案。然后针对串联谐振电路的特性,结合实际运用情况,选择采用容性移相PWM调功的控制方案。最后通过仿真分析和理论计算,确定该中频感应加热电源具有效率高和加热快等优点,验证了设计方案的可行性和有效性。

感应加热电源的容性移相PWM调功

针对IGBT关断时存在拖尾电流会产生较大关断损耗的问题,分析了负载容性状态下串联逆变器开关器件IGBT开通与关断的特性,并与负载谐振状态下的情况进行对比,采用容性移相PWM进行输出功率的自动调节。同时根据感应加热电源的整体结构进行参数选取,运用MATLAB进行仿真分析,仿真结果证明了这种方式可以实现输出功率的连续自动调节,且具有较宽的移相角调节范围。

石英晶体振荡器负载电容的匹配设计

介绍了石英晶体振荡器的结构和主要参数、负载电容的匹配设计和电路负阻的测量计算,以及晶体驱动功率的测量计算。针对实际应用中因谐振阻抗不匹配而出现的振荡电路不起振、频率偏差较大等现象,优化设计了基于舰用断路器电量监测模块实际应用的晶体振荡电路。

西门子802Dsl系统断电退刀功能的实现

利用西门子802Dsl系统的异步子程序来实现断电保护退刀功能,保证设备和人身安全。

模块化多电平换流器电容电压优化平衡控制算法

介绍了模块化多电平换流器(modularized multilevel converter,MMC)的拓扑结构及其工作原理,针对MMC子模块电容电压平衡问题,提出了一种新型的适用于采用载波移相正弦脉宽调制技术的MMC电容电压优化平衡控制算法,其本质是调整子模块的导通时间以对其电容电压进行动态调节。分别定义了在系统工作点附近具有相对稳定性的环流抑制系数以及电容均压系数,对子模块调制波进行纵向调整,有效确保MMC子模块电容电压的动态平衡;同时给出了环流抑制系数和电容均压系数的优化目标,以期得到理想的电容电压平衡控制效果。仿真结果验证了所提算法的正确性与有效性。

桥臂复用型MMC拓扑启动及降容策略研究

目前柔直工程上大多采用半桥型模块化多电平换流器(half-bridge modular multi-level converter,HB-MMC),过高的电压等级和传输的功率极大地增加了MMC的体积和占地面积。基于此,文中提出一种桥臂复用型MMC拓扑(bridge arm reusing MMC,BAR-MMC),具有在不增加桥臂子模块个数的基础上实现过调制的能力,并设计可使BAR-MMC拓扑平滑启动的启动策略。从损耗角度出发,提出一种二倍频电流幅值的确定方法,并通过多目标寻优确定最优相角,可大幅度降低BAR-MMC子模块电容电压容值。基于PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建仿真程序验证所提BAR-MMC及降容策略的有效性和工程实用性,仿真结果表明:基于BAR-MMC拓扑的谐波注入策略可降低子模块电容电压容值40%,并进行了损耗及经济性分析。

一种近阈值电源电压数控振荡器

提出了一款工作在近阈值电源电压环境下的数控振荡器,采用了桥接电容技术调制电容,提高频率分辨率,提出了电流复用结构,将NMOS和PMOS叠加成交叉耦合对,使同一电流从近阈值电源流入晶体管,电流重复利用,在低电压和较低电流条件下,大大降低电路功率。130nm工艺流片显示:0.6V低电压下,DCO总功耗为0.6mW。调制后单位可变电容约为2aF,频率分辨率约为3kHz/LSB。调频范围从2.4GHz到2.5GHz,对应相噪仿真为-134dBc/Hz@1MHz到-131dBc/Hz@1MHz。2.4GHz处锁相环带外相位噪声测试结果为-131dBc/Hz@1MHz,实现了低功耗和高性能要求。

基于最小二乘法的柔性直流功率模块阻容高精度测量方法

随着柔性直流输电系统质量要求不断提升,对其核心部件功率模块的检测将更加全面,传统的功率模块测试装置无法对功率模块电容容值和均压电阻阻值进行单独测量,进而导致其故障无法定位、老化情况无法监测,使柔性直流工程功率模块具有潜在隐患。为了有效地改善当前功率模块测试装置的缺陷,提出了一种利用最小二乘法算法实现测试装置高精度快速测量功率模块阻容的方法,该方法通过多阶段最小二乘法的投入,逐级提升测量精度,并利用工程功率模块进行了多次精度验证,使其具备工程现场功率模块电容器和均压电阻健康状况监测和快速筛查能力,有效避免了柔性直流工程功率模块的潜在隐患,填补了柔性直工程测试装置高精度快速阻容计算的缺口。

基于开关电容的光伏组件能量优化方法研究

目的:串联配置的光伏电池串以及光伏组件在阴影或其它失配条件下会损失部分功率,严重时会产生热斑,今欲研究一种光伏电源架构能够在发生失配条件下提升组件的输出能量。方法:采用一种基于开关电容均衡器的光伏电源架构提升组件的功率输出。结果:用仿真和实验得到了不同结构光伏组件的失配情况的最大可获得功率,并定量地分析了开关电容均衡器对光伏组件在失配条件下的净提升功率。结论:由仿真和实验结果可以得到开关电容均衡器能够在一定程度失配的情况下平均提升12.47%的最大功率输出,最大提升了150%,从而提高了光伏组件在失配时对太阳能的利用率。