A PHASE SCRAMBLING SCHEME FOR SUPPRESSION OF PEAK TO AVERAGE POWER RATIO FOR OFDM

The complex-valued modulating vectors for the subcarriers consist of two kinds of components: One is the information-bearing components superposed with pseudo-randomized phases and the other is the suppression components with specified scrambling phases. The pseudo randomized phases are generated according to the predefined polynomial and mapping function whereas the scrambling phases are from a gradient algorithm. The simulation results verify the rationality and validity of the phase scrambling.

基于变频重构S/SP拓扑的无线电能传输系统恒流恒压研究

针对电动汽车无线充电系统耦合系数和负载变化导致系统输出电流和电压剧烈波动的问题,提出一种由交错叠放式线圈结构和变频重构控制策略组成的无线电能传输系统,通过重构补偿拓扑,并切换工作频率,实现了系统的恒流恒压输出。首先,分析了拓扑重构前后系统的恒流、恒压输出特性和零相角特性,对比恒流恒压工作模式下补偿电容的大小,给出了系统参数调整方法。其次,剖析了交错叠放式线圈结构模型,提出基于耦合系数波动最小原则的线圈结构优化策略。所提出的系统补偿元件较少,两个工作频率点符合国际标准。最后,搭建一套500 W的实验样机,验证系统的可行性和有效性。实验结果表明,交错叠放式线圈在X轴方向偏移发射线圈外径的55%(187mm)或Y轴方向偏移120mm时,耦合系数波动率小于5%。系统在恒流模式下电流波动率为3.58%,在恒压模式下电压波动率为4.83%,满足无线充电系统恒流恒压需求。

测井电缆阻抗对井中激电发射波形的影响研究

在深部资源勘探中,大功率激电方法发挥了重要作用。在探测过程中需要将大功率的激发电流经千米级铠装测井电缆输送至井中,在保证电流波形不发生畸变情况下使得地层充分极化,以达到激发极化法探测目的。因此,研究重量以吨计的千米级铠装测井电缆的阻抗特征对于深部资源勘探至关重要。建立千米级电缆高频模型和低频模型,推导出电缆的分布参数,采用阻抗分析仪和现场测试两种方式对3000m铠装测井电缆展开了测试和分析,结果表明在不同频段,电缆对发射电流的大小和波形、信号相位、电缆的幅频特性和相频特性等均有不同程度的影响。因此,在井中探测系统的前期设计中,要注意结合千米级铠装测井电缆的阻抗特征,考虑阻抗匹配等问题,以实现有效的探测。

开关电感型单相五电平电流源逆变器

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。

两级式单相逆变器的二次功率解耦控制

两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

固相气流防雷装置熄灭工频大电流的仿真分析和试验研究

为验证固相气流灭弧装置在110 kV系统中熄灭工频大电流的能力,文中首先在Comsol Mutiphysics软件中将电场、流体及传热模块耦合,对高速气流与电弧的耦合发展过程进行仿真,以电导率确定电弧熄灭;其次到高压试验室开展固相气流下的40 kA工频大电流灭弧试验。仿真结果表明,固相气流熄灭工频大电流电弧的时间约为4 ms;试验结果证明在固相气流下6.7 ms左右熄灭40 k A的工频大电流电弧。由于仿真不能完全模拟实际灭弧条件,且电弧熄灭时间都小于继电保护装置动作时间,所以误差仍在可接受范围内。实际运行状况证明,该装置在实际运行中拥有熄灭工频大电流电弧的能力,且工况良好,性质稳定,能够有效降低线路的雷击跳闸率。

计及脉冲分配的不对称型电流源逆变器直流侧纹波电流抑制

单相电流源逆变器输出功率含有二倍频分量,使得直流侧功率存在二倍频波动,如果采用较小的储能电感,会产生较大的电感电流低频纹波,增大电感损耗,同时也不利于逆变器输出滤波电路的优化设计。针对这种情况,该文通过分析所设计的不对称型单相七电平电流源逆变器各电感电流在输出侧的功率分配情况,提出一种计及脉冲分配的功率前馈控制策略。仿真和实验结果表明,在满足储能电感轻量化的前提下,所提控制策略能够有效抑制电感电流低频纹波,减小输出电流低次谐波含量,验证所提逆变器和控制策略的正确性。

一种工频大电流罗氏线圈的校准方法及不确定度分析

提出一种用电流比例标准配合标准电阻的方法来校准工频大电流罗氏线圈,克服了传统标准源校准方法测量工频大电流的量程局限性,解决了工频扩大至20 kA电流量程罗氏线圈的校准问题,并对该方法下典型值的测量结果不确定度进行了分析和评定。

基于复合虚拟阻抗的混合储能系统功率分频协调与谐波电流抑制策略

混合储能系统在传统下垂控制下不能根据蓄电池和超级电容各自的储能特点和动态响应进行功率合理分配,同时单相逆变器负荷的存在导致前级变换器和输入源产生二次谐波电流,这将缩短系统的使用寿命,破坏系统稳定运行。针对以上问题,该文提出一种基于复合虚拟阻抗的功率分频协调与低频谐波电流抑制策略。在复合虚拟阻抗作用下,系统等效输出阻抗在低频段和高频段分别由蓄电池侧和超级电容侧阻抗主导,此时蓄电池提供系统功率波动的低频分量,抑制直流母线电压波动以稳定系统能量供需平衡,超级电容快速吸收系统功率波动的高频分量,提高系统的动态响应。在此基础上分析了复合虚拟阻抗使电感支路在二倍频时呈现高阻抗,非二倍频时呈现低阻抗,从而抑制二次谐波电流。最后,通过实验验证所提方法的有效性。

高速铁路AT供电故障测距同相差流比算法研究与实践

高速铁路AT供电方式下发生故障时必须对故障点准确定位,这对故障测距算法的准确性提出较高要求。同相差流比算法可以准确计算出故障点位置,最大误差不超过50 m。本文对同相差流比算法进行理论研究,对算法中各种故障类型测距计算式进行理论推导,并基于故障实例对该算法的测距误差进行验证。

利用高低频电流幅值比的VSC-HVDC输电线路全线速动保护新原理

VSC-HVDC(voltage source converter HVDC)控制系统复杂,故障承受能力差,研究适用于VSC-HVDC系统的高性能保护十分必要。对VSC-HVDC直流输电系统结构及边界特性的分析发现,输电线路两侧的大电容,因其对高频信号呈现低阻抗的特性,使得输电线路区内、外故障时,直流线路两端保护安装处感受到的电流信号频率成分存在差异。利用此特点,提出一种仅利用单端电流量的VSC-HVDC输电线路全线速动保护新原理,该原理采用高、低频电流的幅值比来区分直流线路的区内、外故障,该比值在区外故障时小,区内故障时大。本原理能够实现区内、外故障的判别,对采样频率要求不高,动作速度快,受过渡电阻影响小。利用PSCAD进行故障分析,大量仿真结果表明,该原理能可靠区分直流输电线路的区内、外故障。

含分布式电源的配电网智能电流保护策略

以含有多分布式电源(distributed generation,DG)的配电网为模型,提出一种基于多智能体(Agent)的新型分布式电流保护策略。该策略以简单的工频电流比较为基础,运用智能体的分布式处理优势,实现对故障的在线搜索和定位。阐述了利用工频电流变化量幅值和相位比较法进行故障区域搜索、故障线路判定的原理:首先利用DG接入形成的T型节点判断故障搜索的正方向,确定一个较小范围的故障搜索区域;然后通过比较线路两端故障电流幅值或相位确定故障发生的最小区域,并最终完成故障隔离。文章在多智能体分布式处理与主动协作的基础上,提出了分布式电流保护的基本框架和算法流程,并在含有2个DG的配电网模型上进行了仿真验证,仿真结果证明了保护算法的正确性。该保护策略对分布式发电条件下配电网网络结构和运行方式的随机变化具有良好的适应性。

交直流混联电网工频变化量距离保护动作特性分析

分析了交直流混联电网中工频变化量距离保护的动作特性。换流站附近交流线路发生故障时,由于控制系统的快速调节,直流侧对外表现为弱电源系统,具有弱馈的特点。工频变化量距离保护的动作范围与系统等值阻抗和整定阻抗之比有关,该比值越大,保护动作范围就越小。因此,直流系统的存在会造成工频变化量距离保护动作范围大幅缩小甚至没有保护范围。最后,以实时数字仿真器试验数据验证了理论分析的正确性。

工频变化量距离元件特性的研究

对采取固定门槛的工频变化量距离元件的特性进行了研究,得出其保护范围随系统阻抗、负荷、可靠系数的增大而减小的结论,并指出工频变化量距离保护与自适应电流速断保护在形式上是相似的,将自适应电流速断保护判据中的短路电流置换为故障分量电流,就得到了工频变化量距离保护的判据。在分析衰减直流分量对全周傅氏算法、半周傅氏算法及R-L模型算法影响的基础上,得出R-L模型算法受衰减直流分量影响最小的结论。EMTP实际仿真数据验证了该分析的正确性。

负荷频率变化时IPC及其两侧电网的动态行为

研究了负荷频率变化时,相间功率控制器(IPC)及两侧电网的动态行为,着重探究了带IPC联络线的两侧电网是否会轻易地在负荷频率变化时落入异步运行状态。建立了研究这一特殊问题的数学模型,该模型将计及两侧频率差异的动态潮流、IPC电压电流基本方程与电网跟踪等值技术三者适当地结合,为突破技术难点铺平道路。以实际联网为背景的研究结果表明,在IPC联络线两侧电网负荷常规变化的条件下,并不会因频率变化步调上的差异,由较明显的相位相对滑移,轻易地转入异步运行状态。文中指出,运行工作点处于P-d 曲线适应性区段时,带IPC联络线的功率变动能适应两侧电网负荷需求上的变化,同时两侧电网能以较小的频差平稳地运行。

基于扫频法配电网电容电流测量装置研制

准确测量配电网对地电容电流是确定消弧补偿及其容量的重要依据,为此研制了基于扫频法配电网电容电流测量装置,其工作原理是在消弧线圈电压互感器(TV)二次侧注入一方波变频电压,通过检测TV二次侧电流与所注入电压是否同相位来确定配电网对地电容与消弧线圈电感的并联谐振频率,进而求出对地电容电流。该装置由扫频信号发生源和控制器组成,其中扫频信号发生源是基于IGBT、直流侧电压为300 V的单相逆变器,用于向系统注入一方波变频电压;控制器采用混合信号片上系统(SoC)——C8051F 020单片机,用于产生递增变频控制信号,该控制信号经光耦隔离、放大电路驱动,以控制IGBT通断。利用EMTDC/PSCAD仿真和物理试验,对装置有效性进行验证,结果表明装置测量误差小于2%。

500kV郓城—泰安紧凑型输电线路的潜供电流限制及单重时间配合

针对500kV郓城—泰安紧凑型(部分同塔双回)输电工程的设计,研究了该线路的潜供电流限制及单重时间配合问题。通过仿真计算,讨论了该紧凑型(包括同塔双回)输电线路采用不同高抗时,潜供电流、恢复电压、中性点工频过电压随高抗中性点小电抗值变化的趋势,得出高抗和中性点小电抗的选择要综合考虑限制潜供电流和各种工频过电压的幅值。并在工程投运时的系统调试过程中实测了潜供电流暂态波形和系统恢复电压暂态过程以验证工程前期的计算和潜供电流限制措施,讨论了断路器单重分合时间与潜供电流计算值如何配合的问题,说明单重整定时间取0.8s以上能保证该线路单相重合闸成功。

光源功率对光纤电流互感器的性能影响研究

超辐射发光二极管(SLD)光源作为光纤电流互感器光路中唯一的有源器件,其长期运行稳定性直接影响着互感器的性能。文章主要从SLD出光功率衰减对光纤电流互感器输出固定偏置、变比和相位的影响机理进行理论推导,结果表明在非理想数字闭环情况下,随着光功率的衰减,互感器输出固定偏置增大;同时光功率的衰减会导致电流互感器的信噪比降低,进而导致互感器输出的比值误差和相位误差增大。并对理论结果进行了实验验证,实验结果符合理论分析,其中光功率衰减对互感器相位误差的影响最大。

交流侧单相短路时直流系统提供短路电流的特性分析

随着直流输电系统的迅速发展,能否忽略直流系统对短路电流的贡献成为一个亟待研究的问题。文章基于实际直流工程的详细电磁暂态模型,对交流侧发生单相短路故障时直流系统提供短路电流的特性进行研究。通过分析故障后直流输电系统的暂态特性,提出针对短路电流计算关键值,提取并分析直流系统提供短路电流的对应分量;通过对大量仿真结果的统计分析,明确了直流系统提供短路电流的特性及其对短路电流计算的影响,得出结论:直流系统提供的短路电流会使短路电流计算中的工频短路电流初始值、对称开断短路电流的幅值减小,而短路电流峰值增大,且工程应用中短路电流计算可以不考虑直流系统。通过基于实际电网的短路电流对比计算,验证了以上结论。

利用自由振荡频率识别的三相重合闸永久性故障判别

针对三相重合闸永久性故障判别方法在单相接地故障时灵敏度不足的问题,提出识别并联电抗器零模电流自由振荡频率的永久性故障判别方法。线路故障且两侧断路器跳开后,由于线路电容和并联电抗器的储能,并联电抗器会出现自由振荡电流。利用最小二乘矩阵束算法获取并联电抗器电流的自由振荡频率。瞬时性故障时,线路零模网络与线模网络在电弧熄灭后停止能量交换,该自由振荡频率等于零模网络固有频率主频;永久性故障时,线路零模网络与线模网络通过故障端口进行能量交换,该自由振荡频率等于零模网络和线模网络固有频率主频的算术平均值。因此,通过计算自由振荡频率的数值即可实现永久性故障判别。EMTP仿真表明,该方法能有效识别永久性故障,且不受故障位置、过渡电阻的影响。