基于光伏充电的低压混合式断路器设计及仿真

直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合式直流断路器拓扑结构设计方案。该方案在断路器过零点未熄弧时闭锁IGBT开关,加速电弧熄灭,并设计光伏储能供电系统为换流电容预充电能,以保障断路器持续运行。同时对所提断路器的拓扑结构、开断时序、拓扑参数进行了设计,基于MATLAB/Simulink实验平台建立了150 V混合式直流断路器模型,讨论IGBT开关器件闭锁时刻及电阻电容二极管(resistance-capacitance diode,RCD)缓冲电路对断路器开断的影响。在此基础上,通过仿真实验分析了正常和短路工况下断路器开断过程,验证了所提方案的可行性。

基于STM32的无感无刷直流电机控制系统设计

提出一种基于STM32F407主控芯片的无位置传感器无刷直流电机控制系统设计方案,使用单片机系统对端电压进行采样,并在主控芯片中处理过零信号代替硬件过零点检测电路,分析AD采样误差导致过零点检测错误原因并给出修正方法。考虑电感续流对换相点相位影响,提出换相点校正方法并对系统加以补偿。实验表明,该系统控制电机时启动平稳、转矩输出平稳,可为无刷直流电机控制提供一定参考。

基于调制波分解的Vienna整流器的调制方法

Vienna整流器是一种控制简单、可靠性高的升压型整流器,被广泛应用到风能发电系统、航空电源以及新能源电动汽车等领域。由于Vienna整流器结构的特性,传统的调制方法会导致电流过零点畸变。因此,该文从调制波分解的角度分析电流过零点畸变产生的原因,针对现有的调制策略存在的不足,在其基础上进行改进,提出一种在维持直流侧中点电压平衡的情况下,可以最大程度地降低电流畸变的调制方法。该文将Vienna整流器的传统空间矢量调制、具有过零钳位的空间矢量调制与所提调制方法进行了比较,通过实验验证了所提调制方法的可行性和优越性。

基于长短期记忆网络的短路电流过零点预测方法

短路电流快速相控开断的关键与难点在于解决故障辨识和零点预测快速性与精准性之间的固有矛盾。为此,研究并提出一种基于长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)算法的短路电流零点快速预测方法。搭建了相控装置试验平台,通过实时数字仿真(real time digital simulation system,RTDS)试验及短路故障录波试验对LSTM算法的电流预测能力进行了验证;研究并讨论了LSTM网络隐藏层节点数、采样窗口长度、故障起始相角、工频分量幅值、直流衰减时间常数以及信噪比等因素对零点预测误差的影响。仿真与试验结果表明,故障识别时间为0.3 ms,零点预测采样时间为3 ms,零点预测误差为±0.5 ms,LSTM方法能在保证预测精度与传统方法相当的条件下,显著缩短预测时间,提升预测快速性,为系统故障的快速开断提供理论依据和技术支撑。

高精度模数转换器通道之间的时间误差校准算法研究

为避免模数转换器数字输出信号出现明显的滞后现象,实现对信号传输误差的有效弥补,提出了高精度模数转换器通道之间的时间误差校准算法。基于增益误差、失配误差、采样误差等3个指标,分析高精度模数转换器通道之间的主要时间误差参量。根据过零点数量,求解增益失配系数,确定动态校准指标数值,进而完成对时间误差参量的实时校准。对比实验结果表明,与TIADC时间误差校准算法相比,高精度模数转换器通道之间的时间误差校准算法能够实现对信号传输误差的有效补偿。

测量介质损耗的数字化过零点电压比较法

高电压设备的状态检修对提高电力系统运行的可靠性和高电压设备的维修效率十分有效。在线监测介质损耗对于高电压设备的状态检修具有重要意义。在线监测介质损耗要求精度高、抗干扰能力强。文章作者研究开发的过零点电压比较法(ZCPV法)已能够满足这一要求。在此基础上,应用数字测量和处理技术,又研究开发了性能更优越的数字化测量介质损耗的过零点电压比较法(DZCPV法)。文中介绍了DZCPV法的原理及使用该方法的介质损耗测量装置的具体设计。

测井曲线的小波变换特性在自动分层中的应用

研究了信号在特定函数作为小波基时其小波变换过零（极值）点的特征，提出了利用小波变换过零（极值）点特性对测井信号进行地层划分的方法．该方法包括两个主要步骤，一是利用小波变换的多分辨率特性得到测井曲线的形态特性随空间坐标的变化信息；二是利用小波变换过零（极值）点的特征在不同尺度上的反映，提取不同尺度下的奇异点作为分层的待参考点，结合实际情况最终确定分层点．并结合实际应用，验证了利用该方法处理测井信号的有效性。

基于FPGA的容性设备介质损耗在线测量系统

介绍了一种新型容性设备介质损耗在线监测系统。通过利用现场可编程门阵列(FPGA)同时实现测频、测相位差和自校正等功能,可有效消除零点漂移、电网频率波动和通道传输不一致等因素引起的误差;将FPGA和高精度晶振相结合,可大大提高系统的测量精确度;1片FPGA可同时实现多任务,极大地简化了硬件结构。现场测试结果表明,该系统的测量精确度和稳定性比传统检测仪器有很大提高,具有较大的实用和推广价值。

一种新颖的无刷直流电机无位置传感器控制系统

为了实现无刷直流电机无位置传感器控制,提出了一种新颖的绕组反电动势检测方法。该方法通过比较电机断开相绕组端电压和逆变器直流环中点电压的关系,直接检测到断开相绕组的反电动势过零点,从而获得转子位置信息。本系统仅检测三相绕组中一相绕组的反电动势,通过软件延时得到六个离散的换相信号,简化了检测电路。文中对电路结构进行了分析,并在由该方法构成的无位置传感器控制系统上进行了实验验证,实验结果表明了本文提出的反电动势检测方法的有效性。

小波分析在高分辨率层序地层研究中的应用

为了研究测井曲线小波变换用于高分辨率层序地层研究的方法效果,从小波系数模极值点、过零点与信号突变点数学关系出发,分析高分辨率层序地层研究对测井曲线划分不同级别层序的要求,探讨了测井小波变换最佳分解级次和适于测井曲线分层的小波函数选择,以一取心率高钻孔为例,用2种小波函数对4种测井曲线进行小波变换和高分辨率地层界面解译。研究表明,选择恰当窗宽小波函数决定测井曲线小波分层精度,测井数据sym 6小波分解的小层界面划分效果要稍好于db 4小波;GR、RT曲线正则性小波分解可以很好地满足高分辨率层序地层划分要求;测井曲线小波分层结果与岩心分析结果一致性好。

基于超声测距的三维精确定位系统与设计

讨论了一种新型的基于超声测距的高精度三维定位系统的原理与设计。该定位系统采用波头计数与零交叉点检测的方法来提高超声测距精度，并通过三角形方法来实现三维定位。这种三维定位系统具有精度高、成本低、易于安装、体积小、抗电磁干扰能力强、对光线不敏感、无电磁辐射等优点。

金属磁记忆技术检测低碳钢静载拉伸破坏的实验研究

为探索磁记忆现象的物理机制,在地磁场环境中,静载拉伸低碳钢板状试件。对应试件加载前、静载拉伸过程中不同的载荷水平以及断裂后等不同阶段,分别采用EMS-2003磁记忆诊断仪检测试样表面磁场强度垂直分量信号的变化。结果发现,加载前各试件初始磁状态对试件断裂后信号有影响。试件拉伸过程中塑性变形阶段内磁信号无较大数值变化,断裂后信号突变。拉伸过程中过零点漂移,最后集中在断口处。过零点对判定损伤破坏的铁磁构件危险区域具有一定意义。

断路器相控开断短路电流智能控制装置研究

针对高压断路器相控开断短路电流,设计了基于可编程逻辑器件FPGA和数字信号处理器DSP的断路器智能控制装置。该装置采用FPGA完成遵循IEC61850-9-2LE协议的采样值报文实时接收和硬件解码,通过时钟同步技术减少采样值报文网络传输延时对短路电流相控开断性能的影响。对接收的采样值信号,应用自适应数据窗LMS算法实现短路电流特征参数快速提取,基于Pade逼近实现故障电流趋势的准确预测,采用二分法搜索有效零点获取最佳开断区间。建立测试平台对智能装置和算法进行验证,结果表明,设计的装置能实时准确地预测短路电流最佳开断点,为相控开断短路电流提供保障。

两种故障电流相控开断电流零点预测算法对比

目标电流零点的快速预测是实现故障电流相控分断技术的一个关键难题。针对目前最主要的两种电流零点快速预测算法——安全点法和自适应算法,展开了理论与仿真研究,通过建立单相系统短路故障电流的数学模型,分析对比两种算法的适应性。分析表明,对于不含谐波的故障电流模型,自适应算法的误差相对较小,精度较高;对于含有谐波的故障电流模型,安全点算法简单、可靠、容易实现,能够较好地预测波形。两种算法目前都只适用于单相故障系统。

基于改进半波傅氏算法的故障电流相控开断零点预测研究

准确、快速地提取出故障电流的特征参数,预测出短路电流的零点,是实现相控开断需要首先解决的核心问题。笔者采用改进的半波傅氏算法,利用半个周波加上2个采样点的数据,通过2次数据处理窗口的移动,提取出短路故障电流衰减直流分量的初值、时间常数、基波及三次谐波的幅值和相位,实现故障电流的零点预测。计算及MATLAB仿真均表明,算法能够快速准确地实现电流零点预测,预测零点与实际过零点之间的误差在±1 ms以内。

基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制

提出了基于线反电动势的转子位置检测策略,以实现无刷直流电机的无位置传感器控制。通过分析无刷直流电机线反电动势与换相时刻对应关系,得出线反电动势过零时刻即为换相时刻的结论。然后,检测两路线电压和相电流并计算得到线反电动势,进而重新安排换相条件来给出六个换相时刻。在此基础上通过分析线反电动势的计算值与换相时刻的对应关系,采用相移补偿策略来补偿由于滤波引起的误差。相比于相反电动势法,系统减少了一路信号检测电路,不需要移相。仿真和实验结果显示该策略能够准确地给出换相时刻,避免了传统反电动势法在移相过程中带来的误差。

断路器型零损耗故障限流装置的研制及试验

装设故障限流装置是解决日益严重的电网短路电流超标问题的有效技术措施之一。基于智能快速断路器技术、短路电流过零点精确相控开断技术研制了一套330 k V开关型零损耗电网故障限流装置。该装置采用模块化设计方法,在正常运行时损耗为零,短路故障发生20 ms内,可将80 k A及以下的短路电流限制在系统断路器安全开断水平。装置成功在330 k V线路上通过了带电、挂网运行和2次人工单相瞬时短路试验,验证了装置满足安全性、有效性和可靠性的要求。

基于直接反电动势法的无刷直流电机准确换相新方法

分析了上桥臂PWM调制、下桥臂恒通调制方式时的端电压波形,讨论相应的反电动势过零点检测方法.在PWM调制信号开通状态结束时刻对端电压进行采样,由软件算法确定反电动势过零点.针对电机运行时存在超前换相或滞后换相的情况,通过设置合理的延迟时间来实现最佳换相.针对实际电机存在反电动势过零点分布不均匀的情况,根据过零点间隔时间存在着周期性规律,提出一种新的延迟时间设置方法,使换相点位于相邻过零点的中间位置,实现了电机的准确换相.实验验证了所提出方法的可行性和有效性.

一种无位置传感器BLDC零启动的纯硬件实现方法

为了在现有电机和控制器等产品的基础上实现低风险及低成本的产品升级换代,基于无刷无位置传感直流电机反电动势过零检测的原理,分析了三相反电动势端电压与中性点的关系,提出了一种可完全替换3路霍尔传感器的无刷无位置传感电机零启动的纯硬件方法,弥补了传统无传感控制策略运算要求高、成本提升大、可靠性不高、30°软件时延的缺点.经理论分析和大量实验验证,输出的模拟换相逻辑信号与原系统中霍尔信号相一致,零启动具有大扭矩、无抖动、平滑、提速快的特性,可以完全取代霍尔传感器.

交流电源过零点检测新方法

针对目前交流电源过零点检测电路过于复杂或过零点检测不准确的问题,提出了一种新颖的过零点检测方法。该方法以微处理器为核心,利用光耦和微处理器的输入捕获中断功能实现对交流电源过零点的精确检测。该方法在工业现场进行了多次测试,测试结果证明该方法具有较高的可靠性、准确性,为解决交流电源的过零点检测问题提供了新的思路和设计参考。