五相内置式永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现

针对车用五相永磁电机构建了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件在环(HIL)实时仿真平台.在FPGA中建立采用定点与单精度浮点相结合的电机驱动系统数学模型,构建半实物电机系统;将其与dSPACE控制器连接,组成HIL实时仿真平台.将实时仿真结果与MATLAB/Simulink离线仿真对比,对比结果说明HIL平台不仅能实现对控制器硬件与软件的在线实时测试,而且在仿真精度上更加逼近车用电机的实际工况.     

基于三维电感表的IPMSM半实物仿真的实现与测试

内置式永磁同步电机功率密度高,特别是在大转矩、高饱和运行工况下,由于交直轴磁路交叉耦合作用的存在,电机参数的变化对电机性能影响显著。在基于FPGA的车用永磁电机硬件在环实时仿真平台上,为提高仿真精度,用Verilog HDL语言构建了三维电感表,以解决永磁同步电机交叉耦合与饱和效应的影响。在车用电机实物对拖平台上进行了各种工况的对比,误差减小至2.85%。     

考虑空载损耗的IPMSM半实物实时仿真测试

提出了一种基于数字化虚拟电机的半实物实时仿真测试方法。利用FPGA构建了考虑空载损耗的内置式永磁同步电机(IPMSM)以及基于同步状态机的逆变器的虚拟电机系统。虚拟电机系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况。采用d SPACE作为控制器,搭建了基于IPMSM虚拟电机系统的硬件在环(HIL)实时仿真平台。在四象限运行的车用电机实物平台上进行了电机的空载、负载工况下的矢量控制试验。通过与HIL试验结果的对比,验证了虚拟永磁同步电机系统的有效性和准确性。     

考虑损耗的内置式永磁同步电机标幺化系统硬件在环实时仿真与测试

传统内置式永磁同步电机实时仿真建模通常只针对某一特定电机,且不考虑电机实际运行中存在的损耗,这存在两个缺点:一是采用实际值建模通用性不足,改变电机参数容易造成定点数溢出或芯片资源的浪费;二是如果不考虑实际电机尤其是大功率电机运行中的损耗,会引起一定的仿真误差。为解决这两个问题,建模采用标幺化,以适用于不同功率等级的电机;同时,建模时加入了等效损耗模型。为对比实时仿真模型相对于真实电机的准确度,搭建了2个实验平台,即硬件在环半实物平台(HIL Bench)和实物双电机对拖平台(M/G Bench)。以M/G Bench为基准,测试转矩从轻载到额定负载,得到电机在不同转速下的电流值,将相同工况下的HIL Bench电流值与之对比。结果表明,所提方法提高了HIL实时仿真的准确度,轻载误差为2%~6%,重载误差为1%~2%。     

电动汽车牵引永磁电机关键性能的有限元仿真分析

通过有限元仿真软件对电动汽车牵引用永磁电机的两个关键性能-牵引特性和振动噪声特性进行仿真分析,缩短电机的研发周期,解决车用永磁电机设计过程中样机反复试制费用大、周期长的缺点。建立永磁电机的电磁场2D有限元仿真模型,验证永磁电机的低速最大转矩输出能力和高速弱磁扩速能力,依据电磁场分析结果,在不影响电机牵引性能的前提下转子铁心开工艺槽,减小电机质量,改善转子通风条件。对车用永磁电机进行电磁力波分析,建立电机定子铁心的3D模态有限元仿真模型,分析得出电机结构的模态频率,从电机的电磁设计和结构设计上避免产生较大电磁振动和电磁噪声的可能性。     

永磁同步电机控制硬件在环测试平台的实现

为实现电机控制器的性能设计及验证,提出了基于RT-LAB和JMAG的永磁同步电机硬件在环(HIL)实时测试平台。利用JMAG电磁软件建立了永磁同步电机(PMSM)的有限元分析模型,应用RT-LAB,搭建了永磁同步电机及逆变器的实时仿真系统,将其与真实的电机数字控制器相连,实现了永磁同步电机的矢量控制。将HIL平台实验结果和全实物平台实验结果进行了比较,验证了该平台的准确性和有效性。     

车用永磁同步电机的电磁噪声特性

电动汽车牵引用永磁同步电机要求具有低速大转矩和高速恒功率的运行能力,低速大转矩运行工作点的大电流和高速弱磁导致的磁场畸变可能会导致作用于电机结构的电磁力幅值增大,容易引发较大的电磁振动噪声,从而影响电动汽车的NVH性能。本文基于Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台20k W车用永磁同步电机的电磁噪声特性。分别建立电机的电磁场有限元模型和定子结构的3D模态有限元模型,通过仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力和电机结构的低阶径向模态频率;从电磁力和电机结构两方面分析可能引发较大电磁噪声的主要来源。通过对电机定子结构的振动响应有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱;最后通过声场的有限元仿真分析车用永磁同步电机的电磁噪声特性。     

电动汽车用永磁同步电机温升计算不同方法对比分析

电动汽车精细化设计要求车用永磁同步驱动电机温升计算达到较高的准确性。以一款典型车用水冷永磁驱动电机为研究载体,介绍了简单热路法、热网络方法、数值仿真方法这三种常用方法在电机温升计算中的应用,并将三种方法计算结果与试验值进行对比,为电动汽车用永磁驱动电机温升计算方法的选择提供参考依据。研究发现简单热路法不满足车用永磁电机温升计算准确性要求,而热网络方法和数值仿真方法都具有较高的计算准确性。建议将热网络方法和数值仿真方法结合起来使用,采用数值仿真结果校验热网络模型参数,以热网络方法对电机温升进行快速评估。     

基于双cRIO的永磁同步直线电机硬件在环实时仿真平台

使用National Instruments公司的LabView8.6.1和cRIO9074,cRIO9004软、硬件平台成功搭建一套永磁同步直线电机硬件在环实时仿真平台。其中cRIO9074和cRIO9004分别用于永磁同步直线电机控制器仿真和永磁同步直线电机模型仿真,两者采用高速数、模数据采集卡进行数据交换,且其核心算法全部在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)中完成,具有50us级的高实时性特点。该仿真平台的快速成功搭建,可以预先验证永磁同步直线电机的控制算法,从而便于提早发现潜在错误,节约调试成本、缩短调试周期和尽可能减小事故发生概率。     

基于dSPACE的车用牵引电机控制器设计与实现

为实现燃料电池轿车用牵引电机控制器的快速开发,提出了一种基于dSPACE与虚拟样机技术的车用牵引电机控制器的设计方法。该方法基于定子电流最优控制策略建立控制系统模型,在dSPACE平台上进行控制器设计、实时仿真及虚拟样机性能测试,测试结果验证了该设计方法的有效性。该方法可以代替传统的电机控制器迭代设计与样机试制过程,将成为车用牵引电机系统设计研发的重要手段。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于电流变化率的准恒频滞环电流控制方法

针对滞环电流控制存在的开关频率不固定,设计输出滤波器困难的缺点,通过对开关频率与滞环环宽关系的分析,提出了一种根据电流变化率调节环宽的准恒频滞环电流控制方法。控制方法根据电流变化率来实时调节滞环控制的环宽,实现开关频率的恒定;具有响应速度快和稳定性好的优点,同时克服了滞环电流控制开关频率不固定的缺点;较已有方法计算量小,不依赖于系统参数,容易实现,并通过理论推导和仿真证实了方法的可行性和正确性。     

What’s next for Cuba’s electricity sector?

Cuba’s electric sector is approaching an inflection point. Although the country has historically relied upon non-commercial barter agreements for imported oil to meet its electric demand, a combination of factors including reducing imports, increasing demand, and ambitious climate change goals suggest new pathways forward may be warranted. The way Cuba responds to near- and long-term challenges will help set the stage for its energy future. This article describes Cuba's electric sector and provides a set of key recommendations to consider going forward.     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

550 kV SF6 气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 kV SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。