无人机AC/DC电源的小型化设计

介绍了无人机机载AC/DC电源的发展要求,分析该种电源小型化设计的难点所在,运用系统优化设计的方法分析电源的各功能部件。通过采用替换元件、重建结构、集成电路等手段使电源系统保持成本尽可能低的同时做到体积最小。实现了应用的高效率和灵活性,对我军无人机整体性能的进一步提升具有十分重要的意义。

基于优化设计线性矩阵不等式的三相DC-AC变换器鲁棒性跟踪控制

介绍了一种优化设计的鲁棒性控制技术,针对逆变系统中可能存在的不确定性,如滤波电感值,滤波电容值,通过状态反馈和整合跟踪错误,优化设计线性矩阵不等式(LMI),获得状态估计器最佳增益,使收敛速度最大化,在同步dq坐标系中加以描述,采用空间矢量调制技术实施。仿真结果和实验测试证明该优化控制方法具有良好的跟踪性能。

化害为利提升电功效率的AC／DC模块

节能减排环保理念，已逐渐成为全球人类共识，尽量提升电功效率，是当代电力电子工程师肩负天职之一。文中介绍了从回收有害的THD谐波能量，甚至回收EMC杂波能量，把这些本来有害的“垃圾”能量，化害为利，提升AC／DC效率，是很有现实意义的事。

双绕组感应发电机交直流集成发电系统的自抗扰控制策略

针对双绕组感应发电机交直流集成发电系统,为实现简单易调、性能优越、负载适应力强的发电控制,该文提出一种基于线性自抗扰控制器的交直流电压控制策略,通过交流电压和直流电压与控制绕组和功率绕组的传递函数模型,构建交直流电压的线性扩张状态观测器,同时对交流电压有效值、直流电压和电压扰动进行观测,并利用电压和扰动观测值设计线性误差反馈控制律,对交直流电压进行控制。最后,通过仿真和实验验证该控制策略提高电压扰动抑制能力和负载适应性,同时各模块参数可独立设计、控制器结构简单,避免需要较多传感器及降低调参难度。

基于自适应加权预测-校正内点法的含VSC-HVDC电力系统最优潮流

加权预测-校正内点法(WPC-IPM)求解含电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的电力系统最优潮流时,迭代中后期校正环节加权会减慢收敛速度。提出一种自适应加权预测-校正内点法(AWPC-IPM),该方法以对偶间隙的变化趋势作为加权与否的判据,对偶间隙增大时加权,以抑制校正方向错误导致的收敛性变差,对偶间隙减小时不加权,以加快收敛。算例仿真结果表明,所提方法既有效抑制了校正方向错误对预测-校正内点法(PC-IPM)的影响,又加快了迭代后期的收敛速度。

量子功率标准综述:原理、现状及展望

随着国际单位制(International System of Units,SI)量子化变革的稳步推进和广域落地实施,以更加准确、稳定的量子计量标准替代实物计量标准,已成为计量学领域的重点攻关任务之一。量子功率标准对电能的精准计量将发挥关键作用,可有力保障电能贸易结算、电碳交易的公平和公正。首先,该文从交流功率标准和直流功率标准两方面,对当前国内外功率标准研究现状进行了综述。对于交流功率标准,分别阐述了工频交流功率标准和宽频交流功率标准的基本架构、测量原理,指出基于热电变换器的交流功率标准可实现工频和宽频(百kHz)交流功率的高准确度溯源,而国内外已有交流量子功率标准的工作频带一般不超过400Hz,需开展宽频交流量子功率标准研究;对于直流功率标准,国内外还处于初步研究阶段,由于当前尚缺乏对直流电压、电流信号的标准化定义,导致应以何种形式的直流功率信号作为标准被测对象尚不明确,无法为构建直流量子功率标准提供方向性指导。随后,该文对比分析了不同的功率标准,给出了对当前构建功率标准所存在问题的思考,并试对交、直流功率标准的未来发展做出展望:随着宽频量子电压标准技术的发展与进步,有望实现宽频量子功率标准;同时,开展宽频、宽量限电压、电流放大器和比例技术的研究,是实现高准确度交、直流量子功率标准的重要前提。

基于PVsyst软件模拟发电量数据的光伏电站电能损耗的分析方法研究

电能损耗是光伏电站非常重要的综合性指标,对其进行分析可以为光伏电站能效管理提供数据支持。在电能损耗的计算过程中,最大负荷损耗小时数的选取非常关键。提出了一种基于PVsyst软件模拟所得的发电量数据来分析光伏电站电能损耗的方法,结合工程实际情况给出了精确计算年最大负荷损耗小时数的改进算法数学模型,并对采用不同算法得到的年最大负荷损耗小时数进行了比较分析;以山西省大同市鸦儿崖乡100 MW光伏电站为算例,对其电气设备及线缆的电能损耗进行详细分析,验证了所提出光伏电站电能损耗分析方法的正确性。研究结果表明:1)由于光伏电站容配比的影响,应分别计算光伏电站直流侧和交流侧的年最大负荷损耗小时数,直流侧和交流侧的电能损耗也需要分别计算。2)该方法基于PVsyst软件模拟得到的光伏电站全年各小时的发电量数据,可准确计算出光伏电站的年最大负荷损耗小时数,在数学逻辑上合理,可以提高光伏电站电能损耗计算的准确度。该方法也可应用于其他实际运行的发电项目的电能损耗分析。

交直流组网技术电力推进系统的对比研究

电力推进系统相对传统推进系统具有显著优势,成为现阶段船舶动力技术发展的主流方向。电力推进系统当前正从早期的传统交流组网技术逐步向最新的直流组网技术发展。本文对交流组网及直流组网这两种电力推进系统进行了介绍,简述了这两种系统各自的组成和技术特点,随后通过对这两种系统在设备组成成本、重量体积、能耗、兼容性、技术难点等多方面的分析对比研究,得出了直流组网技术在能耗、性能、兼容性等多方面具有显著优势的结论,进而论证了直流组网技术凭借其先进性将成为未来船舶电力推进系统发展的方向。

和谐型交流传动电力机车AC 380V列车供电系统研究

和谐型电力机车是我国目前客运电力机车主力车型,机车列车供电均为DC 600V输出,针对部分车辆为AC 380V的用电需求,本文结合列车供电系统的结构、技术特点及整车设备布置提出了采用AC 380的机车列车供电系统方案,为后续机车相关设计提供了借鉴。

交流传动电力机车DC 75 V电源库内动车方案设计

为尽量避免目前库内动车方案存在的高电压、供电电缆过长、线缆磨损等安全隐患,设计出DC 75 V电源点动式动车的新型库内动车方案。通过动车功率、输入电流和仿真计算,分析用户具体需求,详细阐述DC 75 V电源库内动车的车载主电路原理、控制电路原理、联锁逻辑控制,以及地面分布式电源方案。该方案利用库内地面分布式电源、库用选择隔离开关和车载变流器等设备,实现机车库内点动式动车功能,为交流传动电力机车的库内动车电路设计提供新的思路。

含DCPFC的混合直流/交流联合电网无功优化

基于电流源换流器(current source converter,CSC)及电压源换流器(voltage source converter,VSC)的混合直流/交流联合电网输电技术是解决大规模、远距离电能输送和新能源并网的有效手段之一.本文首先建立了计及电压下垂控制方式和直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC)的直流网络稳态模型,在此基础上构建了考虑VSC精确损耗的混合直流/交流联合电网无功优化模型.通过算例仿真,分析了交流系统发电机组出力、VSC电压下垂参数以及DCPFC变比对联合电网有功损耗的影响.研究结果表明,优化VSC电压下垂参数及DCPFC变比对降低全网有功损耗有重要作用.

微电网混合型联网变压器及其故障阻隔协调控制

交直流混合微电网(HMG)联网与优化运行中,常规工频变压器不具备短路故障阻隔和电压综合控制能力。对此,提出一种适用于HMG的混合型联网变压器(HIT),并构建新型基于混合型联网变压器的交直流混合微电网(HIT-HMG)。介绍了HIT拓扑结构并分析其运行原理,构造新型三柱三绕组工频变压器进行电压等级变换和部分功率传输,由串联变流器实现HMG的电压和电流主动控制。对HIT及串联变流器进行数学建模,建立新型工频变压器的等效磁路模型和等效电路模型。考虑配电网不同位置与故障类型,提出HITHMG故障阻隔控制策略。对所提HIT及控制方案进行仿真和实验验证,结果表明通过控制HIT的串联绕组电压,可以阻隔中高压配电网故障对HMG的影响。

基于交直交技术的串联型宽电压抗谐波电源装置研究

针对我国电气化铁路沿线通信信号、生产生活供电电源存在电压波动幅度大、电压畸变率高造成通信设备故障,UPS设备的负载满足不了铁路信号道岔转辙机等冲击性负荷的要求等问题,研制了基于交直交全波整流、逆变技术的串联型宽电压抗谐波电源装置,显著改善了铁路沿线供电电源的电能质量,保障铁路沿线设备安全可靠供电。

含有多馈入直流的交直流混合电网高压直流建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网时在直流建模方面存在的模型过度简化及模型选用不恰当问题;分析了稳定性研究中直流建模的一般方法,指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征;基于NETOMAC环境,以中国南方电网为原型对改进的直流响应模型和直流详细模型进行了建模和仿真对比研究,分析了两种模型的优、缺点和适应性;对含有多馈入直流且直流落点邻近的南方电网,探讨了现有HVDC建模方法在研究大扰动下交直流相互影响及直流换相失败对邻近交直流系统的影响方面存在的明显不足。从基于动态相量法计及电压畸变的新直流相量模型研究和基于机电/电磁暂态模型的交直流混合仿真算法研究两个截然不同的角度提出了可行的直流建模研究思路。研究成果为含有多馈入直流的交直流混合电网的安全稳定分析提供了建模依据和参考,也为仿真分析多直流逆变站的连锁换相失败问题提供了新的解决思路。

发电机模型对次同步振荡阻尼特性分析的影响

忽略发电机1D绕组、1Q和2Q绕组及考虑磁饱和时,利用特征值分析法和复转矩系数法计算了发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线和特征值,分析了发电机模型对交直流并列运行系统次同步振荡(SSO)阻尼特性的影响。研究表明忽略发电机D绕组对分析系统SSO发生的趋势几乎无影响,但忽略发电机Q绕组和磁饱和则在研究发电机组SSO阻尼特性时发生谐振的频率范围加大,利于采取抑制SSO的措施。

基于综合评价的交、直流输电适用范围研究

以交、直流输电方式的合理适用范围作为研究对象,基于交、直流输电特性,研究了给定输电需求下考虑受端电网电气强度的各高电压等级交、直流输电方案的快速建立方法。在此基础上,建立了考虑功率传输特性、安全稳定性、经济性等多因素的交、直流输电方式的综合评价指标体系,用以评价交、直流输电方案,并提出了交、直流输电方案的综合优选方法。最后,将所提方法应用于多组典型输电情景,建立交、直流输电方案并进行综合优选。总结得到:随着输电容量增大,所需交流和直流输电电压等级增大,2种输电方式的输电距离临界线也由500 km增大到1000 km。

交直流电网故障暂态功率倒向解析

针对交直流电网出现的暂态功率倒向现象而导致继电保护误动的问题,从继电保护的视角出发,在电磁暂态时间框架下研究交直流系统相互影响机理和交流故障特征的变异机理,提出在换相失败电磁暂态过程的解析分析、特征变异对保护性能的影响评估方法和评价指标,进而给出了交直流混合电网界定暂态功率倒向的计算模型和方法。交直流系统相互作用而引发的暂态功率倒向是由交流故障和直流系统快速变化引起的2个不同扰动源同时作用于电网元件,且满足一定电气和时序条件下"竞争"的必然结果。仿真结果验证了所述模型和方法的正确性。

特高压交直流电网数模混合实时仿真系统

国家电网仿真中心数模混合仿真实验室建立了特高压交直流电网数模混合实时仿真系统,模拟特高压交直流跨区大电网。实时仿真系统选用Linux操作系统,采用Hypersim全数字实时仿真软件,通过信号接口和功率接口实现了全数字仿真程序与一次直流物理仿真装置和二次控制保护装置的互联,基于SGI超级计算机实现了大规模交直流电网的数模混合实时仿真,并将其应用于多个实际工程。实践表明,数模混合实时仿真系统能够为特高压交直流大电网的研究提供强有力的技术支持。

伊冯/呼辽交直流系统的次同步振荡阻尼特性分析

建立了基于伊冯/呼辽交直流系统的电磁暂态模型,采用基于时域仿真实现的复转矩系数法——测试信号法,对机组施加了一系列不同频率的测试信号。计算了不同连接方式下机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性,并考察了可控串联补偿装置对该阻尼特性的影响。最后结合时域仿真法验证了测试信号法分析结果的有效性。理论分析和仿真结果表明,在交直流系统中采用联网运行带可控串补的方式,有利于抑制高压直流输电系统和交流输电线路中串补装置引起的次同步振荡问题。

楼宇交直流混合供电模式下直流电压等级的研究

直流供电相比交流供电具有许多优点,但由于成本、直流开断技术、普通用户使用习惯等方面的限制,智能楼宇全面使用直流前,仍需经历交直流混合供电阶段。由楼宇配电的现状出发,探讨了未来楼宇交直流混合供电方式的整体结构及相应的交、直流负荷分配情况,阐述了直流配电电压等级的选择原则。讨论了楼宇供电中超低压直流配电和低压直流配电电压等级的具体确定方法。综合各种因素,明确了超低压直流配电和低压直流配电中电压等级选择时可取范围的上限值和下限值,为我国楼宇直流供电中电压等级的最终确定提供依据。