电能质量问题的研究和技术进展(四)——电压波动与闪变的测量分析

首先明确电压波动与闪变的一般定义。描述了它们的计算公式和测量方法及国标的考核要求。提出用电网分析原理计算电压波动与闪变在电网中传递的方法,推导出电压波动传递系数与闪变传递系数。根椐工频范围高压电网电抗占优的特征,证实电压波动与闪变和频率近似无关。因此,简化了计算并且不失其有效性。

无电解电容无频闪的LED驱动电源

新型光源要符合以下四个条件:高效、节能、无污染及模拟自然光,发光二极管(LED)就具有这样的优点。采用脉动电流驱动大功率LED可以去除驱动电源中的电解电容,大大提高驱动电源的寿命。但是LED中存在两倍工频的频闪。本文在此基础上,提出一种无电解电容、无频闪的新型LED驱动电源,既去除了电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命,又解决了脉动电流驱动带来的LED频闪的问题。

基于旋转因子变换插值的电压闪变检测算法

IEC 61000—4—15标准中的闪变仪是基于调幅波调制模型,需要经过一系列的二次方、滤波及统计等流程,其缺点是流程复杂,不利于数字闪变仪的设计。基于此,首先从数学模型上推导了IEC标准下闪变检测机理,为数字闪变仪的设计和校验提供理论依据;然后根据IEC闪变检测中存在的问题提出了基于旋转因子变换插值的闪变检测算法,通过对频谱进行旋转因子变换,再利用谱线叠加插值思想来抑制频谱泄漏和消除栅栏效应,实现了高精度估计间谐波参数,从而间接计算闪变参数。简化了闪变检测流程,减小了频谱泄漏的影响,使得闪变检测精度提高。所提方法还可以计算出多个调幅波分量的单独闪变贡献值,仿真和实际测量结果均验证了所提方法的准确性和有效性。

一种无电解电容照明LED驱动电源设计

LED本身的长寿命对其相应驱动电源的使用寿命提出了很高的要求,而电解电容严重制约了驱动电源的使用寿命,也就使LED的长寿命变得失去意义。为此,提出一种无电解电容的LED驱动电源方案,与其他无电解电容的LED驱动方案相比,提出的拓扑去掉了电解电容且电路结构简单,还可实现高输入功率因数和负载LED无闪频。论述了这种LED驱动方案的工作原理,进行了实验验证。

基于二次型Buck PFC变换器的无频闪无变压器LED驱动电源

提出了一种基于二次型Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的无频闪无变压器LED驱动电源,分析了其工作原理和工作特性。它由共用一个开关管的两个Buck变换器级联构成,其中前级Buck变换器实现PFC功能,后级Buck变换器调节LED电流。该电源无需使用高降压比的变压器也可以驱动低正向导通电压的LED,它只使用一个控制器不仅实现了PFC功能,而且极大的降低了流过LED的二倍工频电流纹波,从而实现无频闪。最后通过7W的实验样机验证了理论分析的正确性。

从绿色节能角度浅析足球场人工照明新要求

通过对国际足球联合会(FIFA)新版足球场人工照明标准的研究,从足球场地照明设计的常见问题着手,重点介绍了关注程度较高的技术要点。结合JGJ 153-2016《体育场馆照明检测技术及标准》、GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》及GB 50034-2013《建筑电气照明设计》等国家规范、标准进行对比分析,从绿色节能角度探讨了该标准与国内足球场地照明相关标准的技术差别,意在引起行业对新标准内某些变化的重视,为后续完善我国体育场馆项目的标准提供参考。

电能质量综合检测系统的算法实现

针对目前国内对提高电能质量综合检测水平的迫切要求 ,参照国际电工委员会(IEC)推荐的方法 ,结合工程实际 ,对国家标准规定的五项电能质量指标 :供电电压允许偏差、电压波动和闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电网频率允许偏差等分别提出了算法 ,以提高测量精度 ,同时易于用计算机实现。

一种高功率因数低输出纹波LED驱动器

研究了一种单级Boost/Buck-Boost LED驱动器,它由工作在断续模式(DCM)的Boost功率因数校正(PFC)变换器与工作在临界连续模式(CRM)的Buck-Boost DC/DC变换器级联并合并主开关管而构成,该驱动器仅用一个开关管和一个控制器即可实现高功率因数与低输出电流纹波的特性,解决了传统单级LED驱动器输出工频电流纹波过大导致的工频闪烁问题。最后,通过实验验证了研究结果的正确性与有效性。

电力系统闪变源检测研究

为了有效解决电能质量问题,有必要对引起电能质量问题的扰动源进行定位,以便实现综合治理。本文建立含有两条负荷支路的电力系统仿真模型,采用FFT算法对用户端采集的电压、电流进行分析,得到两个主要的间谐波分量,通过计算功率因数,并根据其正负判断出用户端的闪变源,结果表明该方法简单易行。

基于TDFT的有效值检波法测量短时闪变

电压波动是引起闪变的主要原因,因此对电压波动信号的精确检测是电压波动与闪变测量中的关键技术。文中提出了基于TDFT(Transformed Discrete Fourier Transform)变换有效值检波法来检测电压波动信号,方法的核心是对傅里叶变换的结果做简单加权变换来抑制其频谱泄漏误差,并结合相应的插值算法以实现精确检测电压波动信号。另外,文中对传统的有效值检波法对电压波动信号的获得产生的误差进行了修正,使得测量的短时闪变值的误差在允许的范围内。

浅析足球场人工照明新要求

针对2020年国际足球联合会(FIFA)最新颁布的足球场人工照明标准,本文重点通过与2002版、2007版、2011版标准进行对比分析,介绍了该标准的最新技术和最新变化。并引入关注指数的概念,以引起行业对新标准内某些变化的重视,帮助读者正确理解国际足联最新的照明技术。

智慧照明中基于导通角调制的电力线通信技术

针对智慧照明可靠性要求高、通信数据量小的特点,本设计提出一种基于导通角调制的电力线通信技术.利用斩波技术调制工频波形的导通角,并将调制后的工频波形在电力线上传输.本设计的编码方式是将完整工频波形设为信号“0”,斩波波形设为信号“1”,一帧数据包含24位信号.为满足电网电能质量要求,减少畸变的影响,导通角调制区间定义为0.91π~π之间.经验证测试,该设计可实现调光控制,总谐波畸变率小于5%,电压闪变幅度小于4%,功率因数大于0.90.该设计可广泛应用在智慧照明领域.

递归最小二乘法追踪电压闪变包络线

应用常规递归最小二乘法(RLS)同时估计2个或2个以上变量时容易产生较大误差,改进RLS根据情况选择遗忘因子的个数:利用前一次估计的结果,把误差分散到不同参数,然后各自选用合适的遗忘因子,使各参数以不同的比率变化,优化追踪结果。通过Matlab仿真,分别用常规RLS和改进RLS追踪电压闪变的包络线和初相角,用改进RLS追踪单频、多频闪变及其加噪后的包络线幅值,并对包络线进行了快速傅里叶变换分析。结果证实该方法提高了准确性。

基于LLC单级无桥PFC的无频闪LED驱动电源

传统LED驱动电源通常为基于电解电容的两级拓扑结构,其效率较低,寿命周期短;去除电解电容可提高电源寿命,但会带来LED频闪。为此,本文提出一种基于LLC谐振的单级无桥PFC无电解电容无频闪的电源,采用新型无桥PFC拓扑,将其与不对称半桥型LLC谐振变换器集成单级拓扑,从而提高电源效率;为解决无电解电容所带来的LED频闪问题,在单级电源的输出端并联一双向变换器,采用电压电流双闭环控制消除造成LED频闪的两倍频谐波分量。最后,搭建一台144W的实验样机,实验结果验证所提出的单级无桥拓扑及无电解电容方案的有效性和可行性,其最高效率可达93.41%。

基于单级PFC无频闪无电解电容的LED电源驱动设计

在矿用大功率照明应用中,电解电容将指数级降低驱动电路寿命。通过分析Boost-Flyback不同电压下的不同工作状态及其约束条件,提出基于电压的分段控制策略,建立了不同电压下的动态小信号模型。最后通过仿真验证了此控制策略下单级PFC去除电解电容的可行性。

基于Cuk PFC变换器的LED驱动电源设计

针对传统仅使用功率因数校正(PFC)变换器设计的AC-DC LED驱动电源存在由2倍工频输出电流纹波造成的频闪问题,提出了一种基于Cuk PFC变换器的无频闪LED驱动电源。通过简单的电压模控制,所提变换器可以同时实现功率因数校正和低2倍工频输出电流纹波,实现高功率因数和LED无频闪。最后,通过一台11.2 W的实验样机验证了理论分析的正确性。

基于改进粒子滤波的无人机编队协同导航

针对主从式无人机编队协同导航问题,建立主从无人机编队的运动模型,并将闪烁噪声加入到观测模型中,使用粒子滤波算法进行仿真实验,使实验结果更具现实性。针对粒子滤波在重采样过程中出现的粒子贫化现象,在粒子权重归一化过程中引入权重影响因子,给出理论证明,并与标准粒子滤波算法进行对比。仿真结果表明:在闪烁噪声下,改进后的粒子滤波使主从式无人机编队导航精度明显提高,具有一定的实用价值。

用于电压闪变包络跟踪的改进RLS算法

电压闪变是严重的电能质量问题之一,本文提出采用基于可变遗忘因子的高阶累积量递推最小二乘(RLS)算法跟踪电压闪变包络。基于高阶累积量的误差准则取代传统的基于二阶统计量的误差准则,使算法不受任何高斯噪声的影响;可变遗忘因子的应用,使得算法能够快速跟踪包络的变化,又能在稳态情况下具有较好的收敛性能。Matlab仿真分析结果表明,在高斯噪声污染存在的情况下,本文算法相比传统RLS算法具有更高的估计精度,能够在噪声中准确地检测出电压闪变包络。

一种一次侧控制的Buck-Flyback单级功率因数校正变换器LED驱动电路

本文提出一种一次侧控制的Buck-Flyback单级功率因数校正(FCP)变换器LED驱动电路,分析其主电路的工作原理和一次侧恒流控制策略的原理。它由共用一个开关管的前级Buck变换器和后级Flyback变换器级联而成,前级Buck变换器实现PFC功能,后级Flyback变换器实现DC-DC恒流输出。该LED驱动电路无需使用光耦和二次电流采样电路,仅使用一个开关管和一个控制器,就能够实现高功率因数、高效率、低成本和无频闪。最后设计了一台36W的实验样机验证了理论分析的正确性。

无频闪多路LED照明PFC变换器

为实现LED无频闪且满足地铁照明功率因数不应低于0.9的要求,提出了无频闪多路LED照明PFC变换器。通过推导该变换器工作在临界连续模式(Critical Continuous Mode,CRM)下的输入电流表达式,证明其具有功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)功能。在软件PSIM中搭建了一台三路输出仿真电路,证明该变换器解决了传统单级LED驱动器输出二倍工频电流纹波过大导致的工频闪烁问题。此外,该变换器还具有各支路输出电流均流的特性及固有短路保护特性。