太阳能光伏发电并网逆变器控制技术的应用

该文阐述光伏发电并网逆变器的控制方法,而后提出基于正弦波脉宽调制逆变技术的并网逆变器控制策略。该文旨在合理化解太阳能利用效率低下的问题,探寻出最佳的逆变器控制方法,实现零静态误差运行,并提升逆变器运行稳定性,从而将太阳能资源有效转化成为电能。

多单元双向IPT系统的效率提升控制方法

为提升多单元双向感应式无线电能传输(IPT)系统在全功率范围内的效率,此处提出了一种效率提升控制方法。首先,分析了系统的基本特性。其次,分别针对子单元和公共单元提出了控制方法。对于各个子单元,通过对激励电压脉冲宽度角与锁相角的控制,在较低环流下实现开关器件零电压开通。对于公共单元,通过对激励电压脉冲宽度角的控制,满足子单元功率需求,实现开关器件零电压开通,并降低等效串联电阻上的总损耗。最后,搭建了最大功率为3 kW的实验平台,验证了所提方法相比于传统方法可显著提升效率。

基于零信任安全模型的电力敏感数据访问控制方法

针对大数据环境下数据访问控制难度大、数据窃取行为增多造成的电力敏感数据的大量泄露问题,为保护电力敏感数据安全,提出了以零信任安全模型为基础的电力敏感数据访问控制方法.以零信任安全模型为基础,采集用户访问行为信任因素,构建零信任安全模型,采用层次分解模型分解信任属性,基于权重分配法构建判断矩阵计算用户访问行为信任值,结合自适应机制和时间衰减算法,完善信任值的更新与记录.引用按层生长决策树进行电力敏感数据访问分级,在用户认证基础上设置签密参数,引用公私钥实现访问认证信息签密.实验测试结果表明,该方法能够有效抑制恶性数据访问行为,数据加密时间开销小,平均时间开销低于1.4s内1200条,访问控制失误率低于5%,整体控制效果达到了理想标准.

400 Hz中频电源波形多重比例谐振控制策略

针对比例积分(PI)控制器难以实现输出电压无静差控制及低次谐波抑制困难等问题,提出一种单电压环多重比例谐振(PR)控制策略。分析了PR控制器的特性,给出了PR参数的设计方法,通过MATLAB进行了仿真验证,并在2 kVA样机上进行了实验验证。结果表明,所提策略可实现特定谐波的完全消除,输出电压波形总谐波失真小于1%,具有良好的稳态和动态性能。

面向电网安全的零信任动态访问控制

随着信息通信技术在电力信息系统中的不断发展和应用,电网的防护边界逐渐模糊,外部攻击和内部威胁日益严重,急需对电力系统信息资源的访问进行有效控制,确保数据安全。本文在电网二次系统安全防护总体框架的基础上,结合零信任安全机制,提出面向电网信息安全的零信任动态访问控制模型。该模型通过分析电网系统的访问主体属性与行为信息的特点,综合考虑威胁行为、滑动窗口、惩罚机制等因素对访问控制的影响,实现对访问主体信任值的持续评估和动态控制。仿真实验结果表明,增加推荐信任能合理兼顾主观和客观2种信任评价,使电网访问主体的信任值评估更准确。此外,针对外部威胁行为,信任评估引擎会迅速更新访问者的综合信任值,使非法主体无法获得系统的访问权限,具有更好的控制细粒度。

基于零信任的电力监控系统厂站端安全防护模型

电力监控系统的安全关系到全社会的电力供应,而电力行业信息化的不断深入,使得电力设备更易被攻击。面对电力监控系统厂站端网络通信结构的复杂性,文章提出了一种基于“零信任”结构的厂站端安全防护模型,模型包含3个主要模块:身份认证、动态访问控制和信任评估。身份认证模块根据设备特征生成设备身份标识,能有效地验证设备身份;动态访问控制能根据设备不断变化的信誉度调整用户权限;信任评估模块使用贝塔信誉系统和风险值生成设备信任度。通过仿真实验,验证了提出的信任评估机制的有效性,能在一定次数的信任评估后发现失陷设备,取消失陷设备的权限。

近零能耗建筑电气设计探讨

梳理国家及地方标准对近零能耗建筑的定义及其能耗控制电气指标要求,通过某近零能耗建筑工程案例,总结管线盒气密性、智能化控制系统、照明设计、能耗监测系统、可再生能源利用等设计要点。

永磁直驱风电系统机侧变流器控制策略仿真研究

永磁直驱风电系统机侧变流器的控制目标是在风速变化时,风电机组仍能实现最大风能追踪并保持稳定运行。通过建立风力机模型、永磁直驱同步发电机的数学模型,对零d轴控制法、单位功率因数控制法两种机侧变流器控制策略进行了理论对比分析,并通过仿真系统在风速恒定与变化情况下分别对两种控制策略进行了仿真验证,得到了单位功率因数控制法在过风速情况下风电机组更容易保持稳定运行的结论。

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

三相五电平整流器模型预测及功率平衡控制

以含耦合电感的三相五电平脉宽调制(PWM)整流器为对象,在进行拓扑工作状态分析和数学建模的基础上,针对三相五电平整流器开关矢量多、冗余开关矢量选取复杂、传统有限集模型预测电流控制(FCS-MPC)实现困难等问题,提出结合空间矢量调制和开关序列设计的改进模型预测控制方法。利用该方法,完成了三相五电平整流器模型预测控制系统设计。与传统PI电流控制相比,改进模型预测电流控制不需要复杂的参数整定,提高了三相五电平整流器的动态响应速度。此外,采用零序电压注入法进行相间功率平衡控制,解决了线路阻抗参数、开关管参数、负载参数等差异引起的直流侧电压不平衡问题。仿真和实验结果证明了所提控制方法的有效性和正确性。

混合磁悬浮平台的零功率特性分析

针对电磁悬浮功耗高以及永磁悬浮难控制的问题,提出一种基于零功率控制的混合磁悬浮系统。首先介绍了混合磁悬浮平台的结构与原理,其次建立混合电磁铁的动力学方程,最后采用电流积分反馈方式设计基于PD的零功率控制器并进行仿真分析。仿真结果表明:在中心加载,达到零功率悬浮状态时各磁极气隙相等;但施加偏载后,各磁极气隙出现差异,平台出现倾斜,在零功率控制器作用下系统稳态电流均能趋于零。

VIENNA 整流器并联实现静止无功补偿控制方法研究

针对煤矿供电系统中由于非线性负载大量接入而造成的电能质量问题,以及目前广泛应用的集中式电能质量调节装置成本高、体积大的缺陷,提出了一种基于VIENNA型整流器并联实现静止无功补偿的控制方法,以改善煤矿供电系统的电能质量。所提控制方法使得一部分VIENNA整流器提供无功功率,剩余VIENNA整流器用于补偿系统谐波。该方法有效地抑制了VIENNA整流器在补偿无功功率时存在的输入电流过零畸变问题,进而极大地提高了此类整流器在电能质量治理方面的能力。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

一种新型单级隔离型AC-DC变换器研究

文中提出一种新型单级式隔离AC-DC变换器及控制方案。所提结构在不改变图腾柱无桥功率因数校正(totem pole bridge-free power factor correction,TP-PFC)和双向全桥(dual active bridge,DAB)两级式AC-DC变换器特性的前提下,将TP-PFC高频桥臂和DAB原边侧第一个桥臂进行开关复用,减小了开关器件数目。同时,相较于TP-PFC和DAB两级式AC-DC变换器,取消了直流母线电解电容并且抑制了交流电感电流尖峰。利用其拓扑特点及所提出的控制方案,实现了拓扑开关器件的全范围软开关。首先详细分析所提拓扑结构的工作特性,包括工作模态、拓扑优点、功率特性及软开关特性;其次基于对拓扑的分析,提出控制简单的控制策略;最后,对所提拓扑结构及控制方案进行实验验证。

基于零信任架构的电力物联网安全接入方法

针对能源互联网发展背景下,电力物联网终端开放互动、电网防护边界模糊、传统边界安全防护体系难以保证电力物联网终端安全接入的问题,文章提出基于零信任架构的电力物联网安全接入方法,以物联网终端身份为中心,开展安全认证和动态访问控制。基于设备指纹提取和电力物联网标识公钥生成算法,实现电力物联网终端的轻量级安全认证。通过基于终端运行特征的信任度计算方法,开展终端持续信任评估和动态访问控制。在分布式电源安全接入场景进行方法验证,针对常见的泛洪攻击、报文攻击及恶意代码等攻击行为,基于零信任架构的电力物联网安全接入方法可以有效发现并及时阻断,避免攻击者通过控制电力物联网终端实施对电网的网络攻击。

模块化多端口无线电能传输系统建模与控制

近年来,无线电能传输(WPT)技术凭借其高便利性、高可靠性、高传输效率等优点快速发展。现有针对WPT的研究集中在单输入单输出(SISO)方面,无法满足多输入多输出(MIMO)系统的应用需求。针对这一现状,此处提出了一种新颖的模块化多端口WPT(MMWPT)系统。该系统能够通过相位控制实现端口在零电压开关(ZVS)状态下的能量交互,由多个相同的模块化端口通过磁耦合组成,具有高度可重构性与灵活性。首先对MMWPT系统进行建模,基于建模推导系统的功率传输特性。随后详细介绍系统功率控制方法、ZVS实现原理与工况分析。最终,通过搭建一个三端口、工作频率为250kHz的实验平台验证了MMWPT系统的可行性与理论分析的正确性。

基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。

基于柔性限流器的直流配电网继电保护研究

为了提高直流配电网线路故障诊断能力,提高电路保护能力,提出多端柔性直流配电网继电保护策略,使用到的限流设备主要有MMC换流器、DC-DC换流器、直流断路器、故障限流器、直流钳压器和潮流控制器等。并对传统的潮流控制器进行改进,加入了故障限流和断路功能,利用模量分量进行解耦处理分析电气量特征,进行判断故障线路启动保护方案。仿真实验结果显示,该研究保护策略故障电流不超过6 kA,短路电流在0.005 s内快速低落到0,经过电流抑制后故障电流幅值降低了58.75%。

基于三SCC结构的LCCC-S型IPT系统设计

感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统中需要引入谐振补偿网络来消除电路中的无功损耗,而固定参数下的谐振补偿网络往往只能实现恒压或者恒流源输出,输出类型单一且不具有可控性。为解决这一问题,将常用的LCC型拓扑改进为LCCC型拓扑,并建立数学模型分析该拓扑的电路特性;其次,利用高频开关电容变换器取代单一的补偿电容,实现输出电压调节,并分析多阶受控开关电容(switch-controlled capacitor,SCC)变换器电路的工作原理以及开关管的移相调制条件;最后通过仿真和实验验证该IPT系统的可行性与有效性。仿真和实验结果表明:所构建的三SCC结构的LCCC-S型IPT系统具有软开关特性,控制方式简单;在不同负载和互感的条件下,可定向调节输出电压;在松耦合系数较低的情况下,系统的仿真效率平均为91.51%(最高为92.96%),实验效率平均为80.6%(最高为83.43%);调节过程中可以使IPT系统始终处于弱感性状态,保证了IPT系统在实现输出调整的同时依然具有较低的无功损耗。

零电流型TSC双CPU控制系统的设计

晶闸管投切电容器(TSC)采用零电流型投切方式使得TSC设备在工作时没有冲击电流,避免了冲击电流对晶闸管以及电容器损坏。本文研究的晶闸管投切电容器(TSC)是一种基于双CPU控制无功补偿装置,采用DSP芯片进行数据采集和计算及其通讯,FPGA负责投切电容器和实现保护功能。并对TSC控制方式进行探讨。分析了TSC的主电路,并对零电流型过零信号的时序分析,对过零信号检测的硬件电路进行了设计。并搭建试验平台进行了试验。

建筑光伏系统零均值电导增量最大功率点跟踪控制

光伏并网已经成为电力系统中的一种主要运行方式,为有效保证光伏最大化利用、建筑光伏发电系统稳定运行,以居住建筑中用到的光伏系统为研究对象,提出零均值电导增量最大功率点跟踪控制方法。在构建光伏电池等效模型,明确建筑光伏系统光伏发电原理的基础上,分析建筑光伏系统输出特性。依据为P-U特性曲线,制定最大功率点位置确定规则,实现零均值电导增量最大功率点跟踪控制。实验结果表明,该方法能够可靠分析光伏发电输出特性,能够在环境因素发生变换的情况下,稳定地控制建筑光伏发电系统运行。