微电网新型孤岛检测技术的研究

当电网发生故障时,微电网系统可以用主动频率偏移法检测孤岛现象。但若电流扰动角与负载角相等时,此时主动频率偏移法将无法判别孤岛效应。针对上述问题,研究了一种新颖的正半周期电流扰动法,在正半周期给电流频率一个扰动,在负半周期电流频率与电压频率保持同步。一旦孤岛现象出现,输出电流频率的变化将导致公共连接点处电压频率的变化,根据相邻半周期频率之差是否连续正负交替变化来检测孤岛现象。通过仿真验证,该方法减小了主动频率偏移法存在的非检测区,检测快速、有效,对电网电能质量的影响也较小。

基于低功耗蓝牙技术的电缆接头全尺度温度监测装置的设计

三芯配电电缆接头是配网供电系统中的薄弱一环,温度是反应电缆接头运行状态的重要指标。本文基于低功耗蓝牙技术,利用单片机集成度高、运行可靠的优势,设计了一种电缆接头全尺度温度测量装置。本文首先介绍了监测装置的硬件框架设计,其次分析了各硬件的特点及选型,最后将该装置进行了实验及现场验证分析。通过该装置对三芯配电电缆接头的温度进行立体测量,为实时掌握电缆接头的整体温度,电缆接头运行状况的准确分析提供了途径。

光伏系统直流母线电弧故障的固有频率法测距

提出一种基于固有频率法的直流母线电弧故障测距方法。在电弧故障发生后,记录输电线首端的一段暂态电压信息;对于串联电弧故障,取断路器动作后的数据;对于并联电弧故障,则取断路器动作前的数据。提取固有频率主成分后,代入公式d=v/(2f)均可实现对串联和并联电弧故障点的测距。与传统行波法测距相比,具有计算简单、测距精度高以及成本低的优点。通过电路模型仿真与低压直流输电平台实验,证明了方法的可靠性与实用性。试验结果表明,该方法的测距误差在6%以内。

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关,获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用,但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题.本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法,推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系,讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求;搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统,该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块.运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量,通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度,对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较,验证了电场信号解耦算法的有效性.该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.

交直流互联系统滤波器故障状态下电磁暂态特性研究

论文以CIGRE模型为基础,以向家坝–上海±800 kV特高压直流输电示范工程为目标,针对高压直流输电系统中产生的谐波成份,计算出交直流互联系统交流侧与直流侧的滤波器参数。根据得出的滤波器参数建立了交直流互联系统的电磁暂态仿真模型,仿真分析了滤波器正常状态下系统的电磁暂态特性,通过与系统实际的电磁暂态特性比较,验证了论文模型的正确性。在此基础上研究了滤波器故障时系统的电磁暂态特性的变化规律。论文的模型以及结果为特高压直流输电工程,特别是交直流互联系统的设计与分析提供了参考。

分布式电源接入对配电网电流保护的影响分析

大量分布式电源接入将改变传统配电网的潮流,对配电网电流保护造成影响。本文在对传统配电网电流保护系统进行分析的基础上,深入分析了分布式电源接入对配电网电流保护系统带来的影响;针对分布式电源接入可能带来的电流保护灵敏度降低或保护系统出现误动及拒动等问题,提出了含分布式电源场景下配电网电流保护配置和参数整定的解决方案,并以深圳市某含分布式电源的10 kV区域配电网为例,分析了分布式电源接入可能造成保护系统误动作等问题,并验证了所提解决方案的有效性,为含分布式电源的配电网保护系统的整定提供有意义的参考。

基于微分法的接地网拓扑结构检测

现有研究中常采用磁场逆问题方法对变电站接地网的拓扑结构和腐蚀断裂等问题进行诊断,但是该方法的求解过程通常比较复杂。本文提出一种微分法,该方法对注入电流后的接地网上方磁场测量数据进行滤波和数值微分处理,可以直接绘制接地网的拓扑结构。本文首先对微分法的原理进行了详细的理论分析,建立了用于描述平行于接地网地表方向的磁场的形函数。由于形函数的偶数阶导数具有主峰特性,本文选用二阶和四阶形函数导数对拓扑结构检测,仿真结果表明二者都可精确的诊断载流网格的拓扑结构。实验结果表明四阶微分法对测量数据的精确性要求过高,在实际应用中推荐使用二阶微分法。本文所提出的微分法计算简单、误差小,可以用于确定测量区域内接地网支路所在位置,绘制接地网拓扑结构并可进一步应用于接地网腐蚀断裂等问题的诊断中。

一种基于串联等效电阻的光伏故障检测方法

提出一种新的适合工程应用的光伏故障检测方法,以光伏电流电压I-V输出特性为基础,通过光伏阵列等效电路模型中的串联等效电阻来判断阵列中是否存在故障组件。进一步地,该文总结了2种确定光伏阵列存在故障的判定条件,即基于光伏阵列等效电路模型拟合得到的串联等效电阻值为负数或者拟合值与参考值偏差较大时,则认为存在故障组件,最后经实验验证所提出方法的准确性和可行性。

贯通导线对腔体内电路电磁干扰影响的仿真研究

研究了无贯通导线时干扰源发出的电磁脉冲波通过贯通孔耦合进入屏蔽体内对印制电路板终端负载产生干扰电压,并仿真了干扰源与线之间的距离以及线长度变化时对电压产生的影响。研究表明贯通导线通过与屏蔽体外的电磁脉冲波耦合,可使传入进屏蔽体内印制电路板终端负载电压增大很多,同时随着导线与干扰源距离的缩短终端负载干扰越大,而线的长度变化时,终端负载干扰电压与线和干扰源的相对位置有关,低频时相对位置对称干扰大,高频时随着相对位置不对称性增大其干扰增大。这些工作对电子系统的设计和安装具有指导意义。

单边核磁共振传感器研究及其应用

单边核磁共振(single-sided NMR)传感器具有体积小、造价低和结构开放等特点,特别适用于大型样品的现场无损检测,具有广阔的应用前景.该文介绍了一种均匀度较高的单边核磁共振传感器,在10 mm×10 mm的水平目标区域内,静态磁场均匀度为338×10–6,在垂直方向上静态磁场具有4.6 T/m的恒定梯度.结合该磁场分布的梯度特性,提出了一种基于快速傅里叶变换和带通滤波处理的回波信号处理方法,可提取薄层样品的核磁共振信号,从而实现对样品纵深方向的高分辨率一维测量(分辨率达到50?m).最后使用该传感器对复合绝缘子高分子聚合物、液体的扩散行为,以及植物叶片的枯萎过程进行了测量.展现了该方法在高分子材料分析、液体测量以及农业应用方面的潜力.

开放式电阻抗成像的灵敏度和病态性问题

开放式电阻抗成像(OEIT)系统能对局部浅层的生物组织给出有价值的电阻抗分布信息。研究OEIT系统的灵敏度,并绘制其分布图。采用奇异值分解技术分析开放式电阻抗成像的病态性,Jacobian矩阵的条件数是2.27×107,体现出很强的病态性。仿真结果表明:当单个目标位于体表下高灵敏度区域时,成像具有较好的分辨率和定位准确度,随着设定目标逐渐偏离高灵敏度区域,其重构图像逐渐发散,最终重构图像失败。由于OEIT的病态性,表层高阻抗目标起到了类似屏障的作用,导致图像重构失败。

电阻抗成像正则化参数的优化方法

为改善电阻抗成像逆问题的不适定性,通常采用Tikhonov正则化算法来求得适当的解。正则化参数对重建图像的质量和计算速度影响较大。笔者提出了一种基于残差范数和解范数乘积的优化方法(PRS)求取电阻抗成像的正则化参数。为验证该方法的有效性,笔者针对不同的目标大小、目标位置、目标电导率、目标数目以及不同程度的噪声分别进行了重建图像的仿真实验和水槽实验。结果表明:这种优化方法可以快速找到相对最优的正则化参数,且具有良好的抗噪性能。与传统的L曲线方法相比,提高了图像重建质量。

有源纹波补偿Cuk型照明LED恒流驱动电源

一般大功率照明LED驱动电源中,输出滤波电解电容的寿命与LED的长寿命极不匹配.对此,文中提出了一种有源纹波补偿的Cuk型LED驱动电路.电路中用有源纹波补偿支路替代输出滤波电解电容,抵消电感纹波电流,使LED灯组获得恒定直流,达到LED的理想驱动状态.文中详细阐述了有源纹波补偿的原理和实现电路,分析了有源纹波补偿Cuk型LED驱动电路的损耗和效率,设计和制作了输出功率为22 W的滞环电流控制、有源纹波补偿Cuk型LED驱动电源,通过仿真和实验验证了该新型电源的可行性.

应用于LC型逆变器电容电压有源阻尼控制的微分器

以单相LC型离网逆变器为研究对象,针对传统微分器的不足,提出一种改进型数字微分器设计方法,改进型微分器与理想微分器的频率特性基本相同。最后,将改进型的微分器应用于电容电压有源阻尼控制策略中,硬件实验结果证实了所提方法的可行性。

10kV干式变压器温度场计算及影响因素分析

基于传热学原理建立了10 kV干式变压器的多物理场模型,包括能够表征固体传热和共轭传热的二维和三维物理模型。确定了10 kV干式变压器损耗的计算方法,得出了不同外部环境温度下的变压器温度场分布规律。基于温度场分布能够掌握10 kV干式变压器的实时运行状况,也可用于确定变压器发生其它类型故障时的最高工作温度点,为变压器的运行状态监测及热电偶埋设提供指导。

利用均匀磁场提高聚乙烯亚胺-Fe3O4纳米颗粒复合物的磁转染效果

首次研究了不同均匀度磁场对磁转染效果的影响。测定了单边Halbach磁体和商品化96孔磁板的磁场均匀度。以化学共沉淀法制备聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)修饰的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米颗粒(PEI-Fe_3O_4),并用透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、原子力显微镜、琼脂糖凝胶电泳等对其形貌、组成、DNA结合能力等进行表征。用倒置荧光显微镜、流式细胞术观察不同均匀度磁场下人肾上皮细胞(HEK293)对带有绿色荧光蛋白报告基因(GFP)的质粒pDNA(pAdTrackOK)的表达效果,并采用TEM观察PEI-Fe_3O_4磁性纳米颗粒进入细胞的过程。结果显示,所选取的两种磁场均匀度相差约100倍。制备的PEI-Fe_3O_4纳米复合物具有超顺磁性,对质粒pDNA(pAdTrack-OK)有较好的复合能力,其最佳结合氮磷比为0.5;流式细胞术显示转染效率为PEI-Fe_3O_4-pDNA+均匀磁场组(77.75%±0.07%)>PEI-Fe_3O_4-pDNA+不均匀磁场组(30.65%±0.49%)>PEI-Fe_3O_4-pDNA不加磁场组(7.90%±0.56%)(p<0.05);PEI-Fe_3O_4磁性纳米颗粒能有效被细胞吞噬,且对细胞形态的影响不大。结果表明,当磁场强度一定时,磁场均匀度越高,磁转染效率越高,单边Halbach磁体与磁转染结合可以作为一种提高转染效率的新手段,也可以进一步应用在基因治疗中。

基于改进灰狼优化算法的光伏阵列多峰MPPT研究

针对局部阴影条件下光伏阵列呈现出的非线性多峰值P-V输出特性,提出一种基于改进灰狼优化算法的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法。该算法将传统灰狼优化算法中线性减小的收敛因子改进为按非线性规律变化,以改善算法的动态性能。结果表明:所提出的MPPT方法在局部阴影条件下能有效跟踪到光伏阵列的最大功率点,不仅具有较快的跟踪速度,且跟踪精度达到99.1%。

并网光伏电站中性点接地电阻选择与零序保护

在保障人身和设备安全的前提下,基于零序电流随中性点电阻的变化特性分析,综合站内各级线路零序保护的选择性和灵敏性要求,提出了一种计及光伏源非线性助增和保护动作性能的中性点接地电阻选取方法。针对保护的不同配置,该方法都可以得到兼顾一次系统安全和二次保护性能的电阻取值。最后通过实际工程算例,给出了详细的电阻选择及保护整定方案,验证了所提方法的正确性和可行性。

用于木材水分检测的单边核磁共振传感器设计

为了实现对木材水分的无损检测,设计了一种单边核磁共振(unilateral nuclear magnetic resonance,UMR)传感器,该传感器由单边磁体、抗涡流板、射频线圈、阻抗匹配和调谐电路构成.在距离传感器表面上方75 mm处的50 mm×50 mm的平面内,建立了71.1 mT(共振频率为3.027 MHz)的静态磁场.本文详细介绍了该传感器的设计思路和实现方法,并开展了初步的木材水分无损测量实验.对圆柱形树桩的径向水分分布进行了一维扫描测量,观察了水分由树皮向树芯逐步深入过程中横向弛豫时间(T_2)的变化规律,还使用UMR仪对木材干燥过程中水分的挥发进行了测量.实验结果表明,随着干燥的加剧,被测样品T_2谱的长T_2波峰明显左移、积分面积渐减,而且积分面积与木材样品含水率呈正比.本文为木材研究提供了一种便携的NMR测量设备设计方案,且可以实现野外活体树木的无损测量.

基于电-热-力耦合模型功率器件焊料层失效下的热力特性分析

焊料层缺陷是引起功率器件失效的主要诱因之一,分析不同焊料层缺陷作用下功率器件的热力特性是提高功率器件可靠性的有效手段。本文首先建立了IGBT模块热-力特性分析的电-热-力多物理场全尺寸模型,该模型基于测量参数考虑了材料温度依赖性和力学特性;其次,分析了焊料层空洞和焊料层脱落分层在功率循环以及小载荷下对模块热力特性的影响规律。结果表明所建立的电-热-力多物理场模型能够较好表征焊料层空洞和焊料层脱落时功率器件热力特性的影响规律。当焊料层中出现空洞后,芯片表面温度分布发生了明显改变,高温主要集中在空洞边缘区域;当焊料层疲劳累积到一定程度后将进入非线性扩展阶段,模块热阻和结温呈指数函数增大,直至失效。