抽油机超级电容储能系统

针对抽油机系统平衡块难以维持完全平衡、倒发电现象造成电网污染、制动引起发热及能源浪费等问题,提出基于超级电容的抽油机储能系统整体方案,设计了超级电容模组、快速充放电单元、倒发电状态识别系统、保护系统等具体功能模块,在胜利油田3口试验井完成抽油机储能系统的现场试验分析。结果表明,超级电容为抽油机储能系统的优选储存介质,循环17万次后容量为251 F,容量保持率86.55%,满足抽油机储能系统使用需求;充电时采用ZVS移相软开关技术,功率器件处于0电压开通状态损耗最小;增加抽油机储能系统后,抽油机耗电量明显下降,3#抽油机的节电比例达到27.0%,每天节电量为27.11 kW·h,每年可节约电费6829元。研究成果在充分利用抽油机倒发电能量、避免能量浪费等方面具有重要工程应用价值和显著经济效益,为后续推广应用抽油机节能工艺提供技术经验。

±800kV特高压直流工程电力电容器噪声现状与降噪措施

本文通过建立基于传声器的噪声测量系统,对我国目前在建或即将投运的±800 kV特高压直流工程的交流滤波器电容器单元的噪声进行了测量,研究谐波电流与电容器单元噪声之间的关系,提出并采用针对电容器单元的降噪措施,验证降噪措施的效果。研究结果表明,由于11次、13次谐波电流过大,BP11/13滤波电容器单元的噪声水平达65dB以上。采取加装吸音罩等外部降噪措施后,总体噪声水平可降低5dB以上。

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。

基于超级电容储能的风力发电技术研究

风速变化具有不可预知性,会导致风电机组输出功率频繁波动,对电网质量产生影响;使用储能装置可以有效改善风电质量。通过在风电系统直流侧母线上并联超级电容储能装置,能实现对风电系统功率的调节,平滑功率轨迹曲线。设计了风电系统最大风能捕获、并网及储能系统功率平抑的整体控制策略,在Matlab/Simulink中搭建系统的仿真模型,仿真结果表明系统能实现前级BUCK最大风能捕获、网侧PWM逆变器单位功率因数并网和超级电容储能装置对风电系统并网功率的调节。实验结果表明所提控制策略的正确性。

馈线终端设备智能电源的设计与实现

馈线终端设备(FTU)对输电线路的供电情况进行实时监测和通信任务,在输电线路发生故障时,要求FTU仍能正常工作显得十分重要。针对这一需求,设计了一个由取电模块、充电模块、超级电容器组和稳压模块等组成的电源系统。取电模块完成从输电线中获取电压,充电模块完成对超级电容器的快速充电,超级电容器组用来储能,实现输电线路断电时FTU的供电,稳压模块将超级电容器的输出电压维持在FTU所需的稳压值,系统的智能控制由主控制芯片LPC2138来实现。通过测试,该电源系统的输出电压参数、输电线路断电后系统持续供电时间和质量都满足了要求,解决了FTU的可靠供电问题。

配电网络馈线终端装置的供电电源研究

分析了目前配电网络中馈线终端装置(feeder terminal unit,FTU)与被控主设备的3种普遍供电方式及其存在的缺陷,并且针对这些缺陷提出了基于超级电容器-蓄电池的混合电源方案和基于CT电源的供电方案,前者综合蓄电池放电时间长和超级电容器储能巨大的特点,在线路故障时由蓄电池提供FTU的工作电源而超级电容器提供被控主设备的操作电源,后者从CT采集能量,具有较高的性价比。

配电终端应用超级电容探析

文章基于典型配电终端电源系统,并结合开关的动作特性电流曲线图,分别阐述了配电终端中超级电容作为操作电源和后备电源的应用设计方案;并指出超级电容适用于构建就地馈线自动化模式下的配电终端,而集中模式下的配电终端宜采用续航能力更强的蓄电池;最后提出了一种硬件式超级电容状态自检方案,具有一定的实用价值。

基于PIC24F单片机的智能补偿电容单元模块设计

针对现代无功补偿设备的要求,提出基于PIC24F单片机、并集无功补偿控制器、过零投切开关和电容器为一体的补偿单元模块的构成方案。重点介绍了硬件系统中的交流测量信号A/D接口、过零投入点检测电路与电平变化通知引脚的接口和减少磁保持继电器动作时间分散性的驱动电路设计。软件设计中讨论了基波功率因数和无功、通信协议、节点补偿控制和过零同步通断控制的编程算法。

馈线终端装置工作电源及被控开关电源的探讨

介绍了目前配电网中馈线终端装置(feeder terminal unit,FTU)及被控开关的3种普遍供电方式,分析了其存在的缺陷,并且针对这些问题提出了2种电源方案,分别是电流互感器(current transformer,CT)电源方案和基于超级电容器-蓄电池的混合电源方案。CT电源方案是从CT采集能量,为FTU和被控开关提供电源,具有较高的性价比;基于超级电容器-蓄电池的混合电源方案综合利用蓄电池放电时间长和超级电容器储能巨大的特点,在线路故障时由蓄电池提供FTU工作电源,由超级电容器提供被控开关的操作电源。

集成式脉冲强磁场装置控制系统的研制

针对生物、医学和环保等领域对小型脉冲强磁场装置的科研需求,设计研制了磁感应强度为20 T级的集成式脉冲磁场装置。介绍了强磁场装置的构成,给出了出口保护电感的设计方法和计算实例,重点介绍了控制系统的设计和关键实现技术。控制系统提供了手动操作和自动操作两种控制模式,由主控程序和本地控制单元构成,两者之间由光纤连接,应用了有限状态机的通信机制,实现对实验流程的全过程控制、装置状态和采集数据的实时显示。实验测试结果表明,不同放电电压下对应的磁感应强度峰值比例关系的线性度优于2%;同一放电电压下多次放电的重复特性较好,峰值波动范围保持在1%以内,可以满足科研实验需要。

电力电容器箱壳的相对尺寸对其温升的影响

从分析电力电容器箱壳的相对尺寸与电容器单位体积有效散热面积的关系出发,提出了通过改变电容器箱壳的相对尺寸,降低电容器温升,从而提高电容器的寿命和可靠性的方法。

模块化多电平储能单元改善并网风电场稳定性研究

由于风能的随机性,风电场存在输出功率和连接点电压波动的问题,为提高风电并网稳定性,提出一种基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)拓扑和超级电容结合的储能单元结构。利用拟合函数建立风机数学模型,分析了基于异步发电机风电系统的运行特性;利用逆系统方法将MMC变流器等效电路模型进行线性解耦,对于解耦后子系统设计了以平滑有功功率和稳定接入点电压为目标的控制器。在Matlab/Simulink中搭建了在随机风波动时的仿真模型。仿真结果表明,基于MMC和超级电容的储能单元具有快速的有功和无功补偿能力,电网吸收的有功功率维持恒定,接入点电压稳定在额定值,从而降低了风速变化对电网的冲击,提高了风电并网的稳定性。

可并网微型水力发电系统的控制研究

为提高偏远山区的用电质量、降低用电成本,依托山区微型水资源,在传统独立式微型水力发电系统基础上,提出了一种基于自励式不控异步发电机的可并网微型水力发电系统电路拓扑结构,采用带有输出电流反馈的电压闭环控制策略,以单位功率因数并网。利用补偿电容提供无功能量给异步电动机作微型水力系统发电部分,采用电力电子变换电路实现能量传输,减小并网能量损耗。通过搭建实验平台,验证了该系统的可行性。

一种新型电力电子变压器CHBR直流电压平衡控制策略

以无工频变压器新型电力机车牵引传动系统电力电子变压器(power electronic transformer,PET)级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)为研究对象;建立电力电子变压器CHBR数学模型;以瞬时功率理论为基础,提出一种新型电力电子变压器CHBR直流电容电压平衡控制控制策略;同时实现非理想牵引网电压下系统单位功率因素运行。最后通过Matlab/Simulink计算机仿真软件,仿真结果表明所提控制策略的有效性和优越性。

高压近电预警用工频电场传感单元设计与分析

由于感应极板电容存在的边缘效应,测量时会引起电力线的畸变,影响灵敏度、线性度和量程等性能参数。提出一种新型带等位环的印刷电路板(PCB)平板电容的交变电场传感单元结构,通过仿真优化分析和设计了带等位环的电场感应单元的结构参数,减小了由于电容极板边缘效应引起的电场畸变。根据工频电场测量标准,对传感单元进行了性能测试。结果表明:等位环结构避免了极板的边缘效应,通过合理配置积分采样电容,使得感应传感单元的线性度可达1.602 5%,电压灵敏度系数达到248 mV/(kV/m)。设计的电场传感器达到近电预警测量的要求。

一种新型单相三电平整流器拓扑的研究

提出一种新型的单相三电平整流器电路拓扑,分析了该电路的电路结构和工作原理,并建立了开关函数的数学模型.选择6种工作模式的最优组合,使该电路处于准单位功率因数运行,输出电压稳定,纹波小,并能实现直流侧输出端两个电容电压自平衡,同时还制作了实验样机进行实验验证,实验结果证明了该电路的正确性和可行性.

开关电容功率因数补偿模块

论述了用开关电容网络改善分散整流装置的输入电流波形，提高功率因数和抑制谐波分量的基本原理和特性．

浮动桥逆变器控制的单位功率因数空心杯感应电机

空心杯感应电机因其转子结构简单牢固、转动惯量小、易于与传动对象集成等优点,适合于涡轮分子泵等高速领域。与笼型高速感应电机相比,空心杯感应电机有效气隙长度较大,引起功率因数和输出功率均有所降低,使其难以推广应用。用浮动桥逆变器对空心杯感应电机进行无功补偿,使电源逆变器达到单位功率因数,提高电机的输出功率。通过ANSYS电磁仿真软件对空心杯感应电机进行建模仿真,验证了该方法的有效性。

高压电容取电技术的研究与设计

针对传统技术中采用电压互感器分压带来的不便,设计出基于电容式高压取电的新型取电设备。该设备将电容、变压器串联构成串联电路,由此实施高压取电;利用电容式高压取电原理,设计了新型的高压取电电容;在电路中增加继电器监测单元和过电流监测单元,保证了电路的安全性;通过电容分压,有效地将电路中的高压转换为低压,将得到的电能存储到超级电容器组中,超级电容器组用作供能装置向电力线电网线路中的负载输出电能,供负载使用。试验表明,采用电容式分压原理进行高压取电,不仅用法灵活,减轻了电力线路的运行负担,还提高了带载能力,具有较好的实用价值。

超级电容器直流储能系统的FTU控制技术的实现

超级电容器是近年出现的一种介于电池与电解电容器之间的新型绿色储能元件,具有电容器功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。为了推动超级电容器在电力控制系统的应用范围,通过工程实践介绍超级电容器在FTU控制系统中的应用原理和实际效果。