基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路

传统的串并联开关电容型均衡电路在工作过程中会产生影响电路可靠性的冲击电流,为了改善该问题对电路性能的影响,同时提升电路的均衡速度,提出一种基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路。电路的LC谐振单元由均衡电容串联电感元件组成,所有开关器件均工作在零电流开关模式下,这将有效降低开关损耗,并有效抑制电路中的冲击电流,从而延长开关器件的使用寿命,提高电路的可靠性。所提出的均衡电路采用两个LC谐振单元作为储能元件组的组间均衡支路,可以同时实现储能元件单体与单体之间以及储能元件组与组之间的均衡,在保证均衡精度的同时,有效地提升电路均衡的速度。详细地分析了电路的特点与工作原理,通过搭建仿真平台,将所提出电路与现有的同类型均衡电路对比,验证了所提出均衡电路对均衡速度的提升作用。搭建了五个串联超级电容的实验平台,实验结果表明,所提出的电路可以提升55.85%的均衡速度,并且对冲击电流有显著的抑制作用。

精准相控与非线性吸能技术在电容器组过电压与涌流抑制中的应用

为解决配电网中电磁能量震荡传播、端部匝间绝缘累积性伤害等问题,研究提出精准相控与非线性吸能的联合技术,用于解决电容器组过压与涌流抑制的问题。在实际应用中,利用电压零角度时合闸电容器涌流倍数最小原理,同时并联非线性吸能元件,有效提高电网运行安全,降低对装置设备的危害。结论表明,精准相控与非线性吸能技术的应用,可大幅提升电容器组运行的稳定性和可靠性。

10 kV柱上一体化电容器多组投切方案应用

10 kV线路配电网中大量的感性负荷需要从电网吸取大量的无功功率,导致线路的功率因数较低,末端电压质量较差。通过对柱上一体化电容器开发设计,并针对10 kV线路负荷和电压无功需求波动数据分析,制定了10 kV线路无功补偿多分组自动投切的解决方案,实际应用成效表明,该方案解决了10 kV线路末端电压低、功率因数较差、补偿设备故障率高的问题。

高压电容柜的改造

针对高压电容柜因运行时间长而频出故障的问题,对其进行了升级改造。对改造后电容柜采用的强触发技术、阀组故障检测技术和阀组过零检测技术进行了分析。

优化炭表面氧官能团增强锌离子电容器的电容性能

锌离子电容器(ZICs)具有能量密度高、倍率性能好、循环寿命长、成本低等优点,近年来得到了广泛的研究。在碳基阴极表面引入氧官能团是提高水系ZICs电容性能的有效策略。然而,氧官能团的存在是否有利于提高乙醇(EtOH)基ZICs的电容性能,目前还没有被深入研究。本文采用硝酸氧化和进一步热处理的方法对阴极活性炭表面的氧官能团进行了优化。在ZnCl2/EtOH电解液中,优化后的样品在电流密度为1 A g^(−1)时比电容达到195 F g^(−1),比未改性的样品(125 F g^(−1))提高了56%。同时,ZICs也表现出良好的循环稳定性,在3 A g^(−1)下的稳定循环次数超过16000次,并且保持100%的库仑效率。这是因为氧官能团,特别是羧基和酯基(―COO)的存在,为Zn2+氧化还原反应提供了丰富的电化学活性位点。因此,本研究通过优化氧官能团增强了炭阴极的电容性能,并为EtOH基ZICs的商业应用提供了研究基础。

面向含无功补偿电容配电网的逆变器主动适配控制

在高比例新能源接入配电网并导致电网弱化的新背景下,无功补偿电容的非基波成分易诱发并网系统谐振,制约了新能源集群接入容量的提高。文中通过分析源网两端阻抗1~1000 Hz频段Bode图,揭示了无功补偿电容的非基波成分会使网侧阻抗特性由感性向容性发生本质转变。在常规感性弱网设计的逆变器侧固定阻抗下,网侧阻抗的本质变化会导致源网阻抗失配,诱发并网系统谐振,制约新能源集群接入容量的提高。在此基础上,提出基于容性特征抵消的主动适配控制方案,在抵消无功补偿电容影响的同时,进一步改善逆变器运行能力,并基于并网系统Nyquist曲线与逆变器单机最小闭环幅频特性峰值双重约束,给出了方案工程化参数整定原则。最后,仿真和实验结果验证了上述研究的正确性和可行性。

协调电容器灵活度和复杂度矛盾的变电站无功优化配置

不等容分组电容器投切灵活度高,无功调节能力优,但存在控制策略复杂,设备频繁投切的问题,因此提出一种协调二者矛盾的无功优化配置方法。首先根据变电站负荷求取变电站无功需求概率分布曲线,再采用最优覆盖法计算分布曲线和电容器补偿容量梯形曲线交叉形成的无功失配面积,面积越小,电容器调节灵活度往往越好。然后考虑调控复杂度指标,建立以失配面积最小和调控复杂度最小为目标函数的电容器不等容分组优化模型。再采用模糊加权法将多目标转化为单目标优化模型,利用改进遗传算法求解,得到变电站无功配置方案,为无功规划人员提供决策依据。最后案例仿真通过与现有文献等容分组法和不等容分组法进行对比,验证了本文所提方法能够兼顾不等容分组的优缺点。

官能团调控对石墨烯正极电化学性能的影响

为了系统分析石墨烯正极材料中含氧官能团的量对材料电化学性能的影响,通过氧化石墨的低温膨胀法及后处理手段制备出3种不同官能团含量的石墨烯粉体材料,并进行了系统的理化表征和电化学性能表征。结果表明,当石墨烯材料用作锂离子电容器正极时,在其比表面积略微降低的前提下,若氧原子摩尔分数提高约14.5%,可逆比容量提升约13.4%;若氧原子摩尔分数降低约79%,可逆比容量降低约80.1%。说明含氧官能团的量是影响材料可逆比容量的关键因素。将此类石墨烯正极材料应用于软包型锂离子电容器器件中,器件表现出较好的电化学特性(在60 C充放电倍率下,器件容量保持率仍有47%)。

基于投切状态矩阵的MMC系统电容电压均衡策略

为了奠定模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)自平衡的理论依据,构建了MMC状态空间模型,证明了MMC电容电压的一致渐进稳定性。研究了MMC电容电压非均衡状态下的静态工作点,揭示了投切状态矩阵的秩和MMC电容电压静态工作点之间的关联。基于投切状态矩阵自平衡理论,针对控制频率较低或子模块数量较多时轮换速度慢的问题,提出了一种基于投切状态矩阵分组轮换的电容电压均衡控制策略,能够有效降低电容电压的波动率。最后,在Matlab/Simulink中搭建了MMC电磁暂态仿真模型,验证了所证结论的正确性和所提方法的有效性。

10 kV电容器多分组投切方案的应用

变电站无功需求受负荷波动变化影响较大,而主变配置并联电容器装置分组较少,单组容量大,存在不投欠补过大、投入过补过大的问题,不能实现无功就地平衡与降低损耗。对变电站改造前情况进行了分析,通过对35、110 kV变电站负荷和无功需求波动数据分析,制定出并联电容器装置以多分组自动投切的解决方案,解决了无功补偿不充分、功率因数较低的问题。

基于曲线聚类-覆盖法的变电站无功优化配置

针对电容器不等容分组设备频繁投切问题,提出一种基于曲线聚类-覆盖法的不等容分组优化配置方法。根据变电站年负荷曲线求取年无功需求,通过K-means聚类算法将365条年需求曲线聚类成k条聚类曲线,补偿总容量即为曲线最大值。首先以无功失配面积最小为目标函数,在聚类曲线上进行电容器档位阶梯状曲线的最优覆盖;然后建立以投切次数最小、失配面积最小、投资成本最小的多目标无功优化模型,利用改进遗传算法进行求解,用以指导变电站无功补偿优化规划;最后,通过与最优覆盖法及曲线分段-聚类法进行对比,验证所提方法的有效性。

基于改进免疫算法的备用电容器自动优化配置方法

在备用电容器优化配置中,存在比较严重的谐振现象问题。设计一种基于改进免疫算法的备用电容器自动优化配置方法。首先,以备用电容器费用最小和与最小电网有功损耗为目标,通过设定潮流、备用电容器容量、节点电压、移除备用电容器容量、备用电容器新增安装节点约束条件,以及总容量约束条件,构建备用电容器自动优化配置的目标函数;其次,为提升免疫算法性能,设计人工免疫算法,实施目标函数模型的求解,完成备用电容器自动优化配置;最后,在算法改进中以保持混沌免疫算法群体多样性为前提,通过敏感度思想对抗体进化更新实施指导,通过实际算例测试设计方法的优化配置性能。测试结果表明:该方法使各节点的总谐波失真均有一定降低,使实验算例系统在各次谐波中的共振系数均较低,处于安全范围内,实现了设计目标。

永磁同步电机重载驱动的曲柄伺服压力机动力系统参数

阐述了曲柄伺服压力机重载驱动的动力系统方案,鉴于压力机冲压加工过程负载具有的瞬时重载特性,对该动力系统的永磁同步电机电参数和电容组容值分别进行了理论分析,并通过推导提出了近似求解的解析表达式。以研制一台80吨的曲柄压力机为目标,根据理论公式计算得到的各参数值,设计并实现了该动力系统的电容组储能硬件装置和永磁同步电机驱动伺服系统,以液压蓄能器作为加载对象进行了试验测试,实验结果显示该动力系统参数解析公式是合理的,这为该类型伺服压力机的研发及优化提供了理论依据。

配电网低压无功装置的补偿度及电容器分组方式研究

结合广东省电网公司低压无功补偿试点工程,以4个10 kV等级的配网为例,以配变的功率因数均方根值作为衡量标准,利用实际电网数据对无功补偿装置的容量选择和电容分组这两个问题进行了实证研究。旨在提出一种较为合理、在实际中切实可行的无功装置容量选择和分组标准。同时,对所采用的电网运行功率因数的定包络线控制策略进行了介绍。在该控制策略控制之下,电网运行中的功率因数在检测周期内的均方根值,将处于所期望的功率因数均方根值的包络线之内。

含光伏发电的配电网动态无功优化研究

近些年光伏发电在配电网中得到大量的应用,但由于其出力带有一定的随机性,使得潮流优化结果不准确。为了能够在负荷变化的同时准确地优化含光伏发电的配电网潮流以降低网损,文中将一天内的光伏出力和负荷的变化分成24段,利用遗传算法将各时段进行静态潮流计算,利用动态规划法具有解决时间序列优化问题能力的特点,以各时段的网损值之和最小为目标函数,建立设备的动作时间表。为了避免运算复杂,简化运算的步骤,忽略无效的搜索路径同时也保证了电压稳定性。该方法的模型简单有效,且保证了电容器组的动作次数在约束限制下降低网损,减少电容器的损耗。通过算例结果表明该运算方法可行有效,可达到预期目标。

配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合性,提出了配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法。根据全天各时段静态潮流计算得到的网损值大小,确定控制设备的预动作时间表,分配各时段的动作权限,从而找出第一个具有最大动作权限的时段。然后进行时间表的逐步动态调整,确定下一动作时段,直到满足动作控制设备的动作约束条件为止。该方法数学模型清晰简单,便于实现,且时刻保证了以网损值最小为依据分配动作时间。优化结果表明能够在完全满足动态次数约束的前提下,整体优化系统的无功,达到有效降低系统在一天内的有功损耗的目的。

电容器装置中串联电抗器的作用及其选择

介绍了高次谐波对电容器组的危害,提出用加装串联电抗器的方法可以防止发生涌流和谐波放大现象。建立了并联电容器装置模型,通过电路分析方法推导出电抗率K的计算公式。又通过天津某110kV变电所工程实例,进一步计算验证并联电抗器的电抗率的选择。最后得出结论:对于还没有投运电容器组的电抗器装置,应串联电容器装置并充分考虑电容器组接入母线处的谐波背景;对于已经投运电容器的电抗器装置,其串联电抗器选择是否合理需进一步验算,并组织现场实测,了解电网谐波背景的变化。

高压全膜电力电容器用新浸渍剂苄基甲苯的研究

进行了由氯化苄与甲苯合成苄基甲苯的工艺研究,筛选了精制方法.合成和精制后的油品,检测了理化电性能,作成模型电容器进行各种试验,表明该绝缘油具有优异的性能.

活性炭表面改性对双电层电容器电化学性能的影响（英文）

通过氢气还原改性和浓硝酸氧化处理对石油焦基活性炭(ACs)进行改性。采用氮气吸附和脱附等温线计算改性ACs的BET比表面积、DFT孔径分布及孔容,以XPS方法表征改性ACs的表面含氧官能团种类及含量,改性ACs的电化学性能通过直流循环充放电、循环伏安等表征。结果表明:浓硝酸处理后,ACs比表面积和孔容均稍有减少,表面含氧官能团和比电容明显增加,内阻和自放电显著增大;氢气改性后,ACs比表面积和孔容亦稍有减少,孔径分布的变化使比电容明显增加,氧化官能团的减少降低了内阻并减少了自放电。即,氢气改性ACs的电化学性能明显提高,增加了比电容,降低了内阻和自放电。

微波处理时间对电化学电容器用活性炭性能的影响(英文)

采用微波对氢氧化钾活化石油焦制备的活性炭进行处理,考察了微波处理时间对活性炭的孔结构、表面(官能团)性质和电化学电容器中活性炭电化学性能的影响。结果表明:微波处理后活性炭的比容和内阻随着其比表面积和总孔容的降低而变小。和采用常规加热方式在1073K下处理1h所得活性炭相比,在700W功率下仅处理7min所得活性炭的孔结构就具有较高的大/中孔的孔容比和较高的羰基含量;该活性炭用作电化学电容器的电极时,具有较高的能量密度和较高的能量保持率。显然,微波处理是制备电化学电容器用活性炭的一种简单而有效的方法。