Recent Developments of Modulation and Control for High-Power Current-Source-Converters Fed Electric Machine Systems

The pulse-width-modulated(PWM)current-source converters(CSCs)fed electric machine systems can be considered as a type of high reliability energy conversion systems,since they work with the long-life DC-link inductor and offer high fault-tolerant capability for short-circuit faults.Besides,they provide motor friendly waveforms and four-quadrant operation ability.Therefore,they are suitable for high-power applications of fans,pumps,compressors and wind power generation.The purpose of this paper is to comprehensively review recent developments of key technologies on modulation and control of high-power(HP)PWM-CSC fed electric machines systems,including reduction of low-order current harmonics,suppression of inductor–capacitor(LC)resonance,mitigation of common-mode voltage(CMV)and control of modular PWM-CSC fed systems.In particular,recent work on the overlapping effects during commutation,LC resonance suppression under fault-tolerant operation and collaboration of modular PMW-CSCs are described.Both theoretical analysis and some results in simulations and experiments are presented.Finally,a brief discussion regarding the future trend of the HP CSC fed electric machines systems is presented.

Study on Transformer Magnetic Biasing Control Method for AC Power Supplies

This paper presents a novel transformer magnetic biasing control method for high-power high-performance AC power supplies. Serious consequences due to magnetic biasing and several methods to overcome magnetic biasing are first discussed. The causes of the transformer magnetic biasing are then analyzed in detail. The proposed method is based on a high-pass filter inserted in the forward path and the feedforward control. Without testing magnetic biasing of transformer, this method can eliminate magnetic biasing of transformer completely in real-time waveform feedback control systems though the zero error of the Hall effect sensors varies with time and temperature. The method has already been employed in a 90KVA AC power supply. It is shown that it offers improved performance over existing ones. In this method, no sensors are used such that the zero error of the Hall effect sensors has not any influence on the system. It is simple to design and implement. Furthermore, the method is suitable for various power applications.

基于频率控制的封闭腔体微波无线输能技术

随着航空航天技术的快速发展,封闭腔体内的无线能量传输(Wireless Power Transmission,WPT)技术开始受到广泛关注.基于频率控制的WPT技术,可实现对电大封闭腔体(103×λ3)内的多方位传感器进行可控和高效的无线充电.电大腔体内的电场分布对频率的变化敏感,利用频率变化实现对封闭腔体场分布控制.实验结果表明,在S波段的1 m3腔体最高WPT传输效率为96.6%.设计的宽带整流电路实测整流效率最高为80%,整流效率高于50%的带宽为1.65 GHz.在2.401~2.495 GHz频段实现控制双接收机的不同工作状态,展现其在航空航天器等封闭空间中为传感器无线供电的应用前景.

我国绿电规模化交易主要影响因素分析及政策建议

我国光伏发电和风电处于快速发展阶段,如何鼓励绿色电力消费,成为近期电力行业发展的一个重要方向。自2021年我国绿电交易开始以来进展迅速,在交易量和交易机制方面都有明显进展。2023年前三季度,完成绿电结算电量352×108k W·h、绿证391万张。尽管绿电交易快速上升,但其占市场交易量的比重仍然较低,2023年1~6月绿电交易仅占全国总交易量的1%。未来绿电将占据电力消费的主要部分,成为未来电力系统发展的主要特征。绿电交易近期要解决的主要是一些显性问题,如跨省交易困难导致绿电交易量受限、更低价格的绿电无法扩大应用空间等,而绿电供应途径及高可靠度供电机制将成为未来需要面对的主要问题。近期推进大规模绿电交易是可行的,我国已出台各项政策,要求加大绿电交易,扩展省间交易,推进现货交易。电网调度侧需要尽快强化技术措施,适应波动性强的可再生电力的纳入,确保高可靠度供电。长期来看,需要明确未来新型电力系统的架构,以长期发展目标来确定现在的规划,一个明确的长期发展格局,对当前的电力系统建设至关重要。纳入现货交易是进一步扩大绿电交易的有效手段,需尽快构建24h及低于小时级的供电预测和电价预测信息体系,为现货交易提供技术支持。

电动汽车与电力—交通耦合网互动:综述与展望

随着电动汽车的广泛普及,交通电气化程度不断上升,配电网与交通网呈现出深度耦合的趋势。实现电动汽车与电力—交通耦合网间的高效互动,可有效提升电网运行稳定性,并缓解交通网的拥堵,因此,其成为电力系统和电动汽车领域研究的热点。全面介绍电力—交通耦合网的基本概念,并深入探讨3个关键领域:电力—交通网耦合系统建模和状态预测、两网耦合下的EV充电站规划以及两网耦合下的优化调度与控制,并分析其标准体系建设状况,对其未来的发展方向提出前瞻性的展望。

威利高频电刀维修案例分析及质量控制

目的通过分析高频电刀的常规故障维修案例,建立模型进行同类故障再发生的预测,并进行预防性维护从而减少故障发生率。方法采用文献综述、案例分析、系统建模、仿真分析等方法,通过真实世界的故障案例,构建故障预测的仿真模型,利用模型预测故障的发生率与实际情况相对比,验证模型的有效性。而后,基于模型预测结果进行医疗设备全生命周期内的预防性维护,以降低故障发生率。结果研究结果表明,60台高频电刀的预测故障率为22.4%,实际上不符合质控标准的比例为25%,预测准确率为89.6%,模型验证有效,与实测结果差异无统计学意义(P=0.12)。结论本研究构建的预测模型的预测故障发生的准确率较高,预测结果对于预防性维护有指导作用。

反激式逆变器控制策略研究

针对以往文献中缺乏系统精确的数学模型、谐波含量大、功率传输低等问题,使用两种不同方法详细推导反激式逆变器三阶、四阶数学模型,提出一种应用于反激式逆变器的极点配置控制方法。通过改变极点位置,对逆变器进行性能优化,优化设计的主要目的是给电网提供更优的电能质量,使其具有更强的鲁棒性。推导临界占空比,详细分析逆变器工作原理,最终在仿真中验证所提出方法的正确性。

GA 1800.1-2021《电力系统治安反恐防范要求第1部分:电网企业》在电力调度机构的应用与实践

公共安全行业标准GA 1800.1—2021《电力系统治安反恐防范要求第1部分:电网企业》于2021年8月1日起实施。本文介绍内蒙古电力(集团)有限责任公司某电力调度机构原有的安全防范工程及系统,对照标准的防范要求和安全防范系统技术要求,评估出存在的差距,阐述安全防范系统技术改造达标的实践过程,总结电网企业关于安全防范系统的工作重点。为电网公司电力调度机构治安反恐防范的完善达标提供做法和经验。

大功率电气设备电磁噪声污染的防治效果评价方法研究

以往的功率电气设备电磁噪声污染防治效果评价方法由于仅从单一的角度筛选出防治效果评价指标,导致方法的评价效果不佳。因此,设计了功率电气设备电磁噪声污染防治效果评价方法。利用传感器获取相关运行状态数据,从中筛选出防治效果评价指标,并归一化处理,再计算评价指标客观权重值和主观权重值,利用构建的判断矩阵对其进行一致性判断,由此构建电磁噪声污染防治效果评价模型,实现对电磁噪声污染防治效果的评价。在实验测试中,设计的方法在实际应用中电磁噪声抑制率平均在95%以上,评价效果更好。

基于功率与电量预估的新能源发电机组集控调度方法

以提高新能源发电质量和稳定性为目的,通过功率与电量预估技术应用,优化设计新能源发电机组集控调度方法。构建新能源发电机组稳态运行模型,采集新能源发电机组运行数据和历史运行数据,预估新能源发电机组功率与电量。从功率平衡、机组最小启停时间等方面,设置集控调度约束条件,集控调度新能源发电机组。实验结果表明,该方法可以在各个时间段满足用户的用电要求,电能利用率较对比方法提高了1.02个百分点,有效降低电能电压波动系数。

高压脉冲电场实验交流电源输出电压控制技术研究

常规的高压脉冲电场实验交流电源输出电压控制,主要采用平衡负载电压进行输出电压的谐波控制,忽略了输出电压轴向变量对控制效果的影响,导致控制结果偏差量较大。因此,提出高压脉冲电场实验交流电源输出电压控制技术研究。分析高压脉冲电场实验荷电量以及扩散荷电量等参数,通过矢量相角幅值计算交流电源输出电压的三个轴向变量,构建控制模型,并计算误差补偿值,实现输出电压的控制。实验结果表明:所提控制技术应用后得出的控制结果,表现出的控制偏差量较小,均值仅为0.053,与目标控制效果一致性较高,满足了高压脉冲电场实验中,交流电源输出电压的控制需求。

基于Simulink/Stateflow的纯电动汽车整车高压上下电分步式控制策略设计

聚焦于提高纯电动汽车高压系统在上电、运行及下电过程中的安全性与可靠性,以整车域控制器为核心,基于Simulink/Stateflow环境设计一种分步式高压上下电控制策略。该策略针对车辆在行车、充电、24 h监控及DC/DC自动补电状态下的特点实施精准的高压上下电管理,并在硬件在环测试平台上通过了有效性的验证。

高原双源动力集中动车组内燃动力车电传动系统设计

高原运用环境对轨道交通装备的可靠性带来了新的挑战,为了满足拉日、拉林铁路电气化和非电气化线路贯通的运行需求,我国已成功研制高原双源动力集中动车组。文章首先简述了动车组内燃动力车的参数和性能要求,高原环境对整车小型化、轻量化和电传动系统牵引性能提出了更高要求;然后,阐述了高原双源动力集中动车组内燃动力车电传动系统的主电路及主要技术参数,对主辅列供一体交流传动系统的技术特点进行了分析;最后,对装载该电传动系统的动车组进行了型式试验和载客运营。试验结果和运用情况表明,该电传动系统设计合理,性能可靠,满足高原双源动力集中动车组总体技术要求,为平台化机车与动车的开发提供有力支持。

云计算技术在电力工程调度控制系统中的应用研究

本研究探讨云计算技术在电力工程调度控制系统中的应用,以应对电网规模扩大和新能源接入带来的挑战。通过分析传统调度控制系统的不足,提出基于云计算的改进方案。文章设计了一个多层架构的电力调度控制系统,包括基础设施层的虚拟化处理和资源池化管理,云服务层的微服务和实时数据处理,以及应用层的优化算法和决策支持系统。通过仿真实验验证了系统的可行性和效益,实验结果显示新系统在保证电网安全稳定运行的同时,能显著提升调度效率和经济性。

基于功率因数控制的高效充电桩设计与实现

本研究旨在设计和实现基于功率因数控制的高效充电桩系统,以满足电动汽车充电需求的快速发展。文章通过设计系统的硬件和软件,成功实现了一个稳定、高效的充电桩系统。实验结果显示,充电桩具高效、稳定的充电性能,能够满足不同型号电动汽车的充电需求。

电动汽车对电力系统的影响及其调度与控制问题

首先概述了电动汽车发展的技术、经济、环境和政策背景,简要综述了大量电动汽车广泛应用对电力系统的影响,评述了现有文献中提出的电动汽车调度与控制方法。然后就电动汽车广泛接入对电力系统所带来的经济价值评估、电动汽车调度及其优化算法、电动汽车充放电控制等问题提出了研究建议。

现代能量控制中心的运行风险评估研究初探

该文通过定义的分析比较,提出运行风险评估和传统电力可靠性的数学模型本质上是一致的,其区别之处在于应用场景不同。该文分析了运行风险评估在可靠性原理、调度自动化技术和实际部门运营管理三方面的基础,将运行风险评估定位于架构在EMS/DTS平台上的一种随机性定量分析工具。该文在继承、发展可靠性和调度自动化研究成果的基础上,提出运用非序贯蒙特卡罗仿真和层次加关系的电网模型进行状态选择;分别运用动态潮流和暂态时域仿真进行概率充分性和概率稳定性分析;同时定义了新的运行风险指标,克服了现有运行风险指标中的遮蔽现象等缺陷。应用该文所提方法对WSCC-9系统、IEEE-39系统和浙江金华电网的计算表明,该方法可以用于调度部门的发电出力计划调整、拉闸限电方式选择和自动重合闸配置等工作。

大功率混合型电气化铁路功率补偿装置

针对高速电气化铁路牵引供电系统面临的负序、谐波等电能质量问题,提出一种新型混合电能质量补偿系统。该系统主要由铁路功率调节器(RPC)、晶闸管控制电抗器和三次滤波器组成。为了达到负序与谐波综合治理的目的,首先采用无源装置分别给两个供电臂补偿固定容量的容性与感性电流来改变两供电臂电流相位差,然后RPC根据补偿情况来转移相应量的有功、补偿余额的无功并补偿指定量的谐波,这样大大减小了有源部分的容量,节省了成本,提高了系统的可靠性。考虑到电流内环指令信号的交流特性,故采用了一种模糊递推PI控制方法并能够很好地消除稳态误差,并提高系统的动态性能。根据补偿要求设计了补偿装置参数,最后仿真与实验结果验证了本文研究内容的正确性。

计及电动汽车不确定性的有序充电调度策略

大量电动汽车的接入,对智能电网调度提出了新要求。采用合理的充电调度策略可以充分发挥电动汽车在智能电网中削峰填谷等作用。在此背景下,首先分析影响电动汽车充电负荷的因素,根据电动汽车充电特性建立电动汽车充电负荷模型。然后,综合分析电动汽车用户的使用需求,在此基础上建立考虑电动汽车充电不确定性的电网调度随机最优潮流模型。最后,以一标准33节点配网测试系统为例,比较自由模式下和有序充电调度模型下电网负荷曲线,证明了所提出电动汽车充电调度模型在平滑电网等效负荷波动方面的有效性和可行性。

计及动态管存的电—气互联系统优化调度与高比例风电消纳

面向高比例风电接入下电—气互联系统(IEGS)的日前优化调度问题,首先提出了风电并网功率比例因子,将其作为控制变量引入风电的随机性模型中,使风电建模可反映风电不确定程度与并网功率的相关性。其次,基于天然气传输的动态管存模型及流量平衡方程,推导了动态管存特性在应对天然气负荷波动时所呈现的缓冲特性机理。进一步地,以IEGS外购能源费用最小为目标,计及动态管存特性,同时引入极限场景的优化方法,建立了含高比例风电的IEGS日前经济调度模型,并对模型进行线性化求解。最后,构建仿真系统,验证了动态管存特性对风电不确定性功率的缓解作用,可有效提升系统运行的灵活性。同时,得出电转气(P2G)设备的应用有利于提升风电消纳能力的结论,但该能力受到风电不确定程度的制约。