新型滑动式变压器结构与运行原理分析

滑动式电能传输技术是根据负载工作在移动场合而提出的一种新型电能传输方式,不仅突破了传统电能静止传输的不足,而且简化系统的运行和维护。首先基于传统变压器原理介绍了两种常见的滑动式变压器结构,并在此基础上分析滑动式变压器工作原理。通过建立有限元分析瞬态模型,分析其磁场分布情况和感应电动势。最后通过具体的实验装置,验证了技术的可行性,为今后的滑动式电能传输技术提供理论指导。     

一种非接触电能传输系统的原边控制方法

为提高非接触电能传输(CPT)系统的传输能力和解决在负载动态变化时系统谐振频率改变的问题,以原边串联-副边并联的拓扑结构的非接触电能传输系统为例,首先确定系统的谐振补偿电容值,然后设计了一种基于单片机的原边控制方法,在此基础上优化了系统参数,使系统在副边负载切换时运行更加稳定,传输功率得到提高。最后通过仿真和实验进行了验证。     

非接触电能传输系统的频率稳定性研究

分析了非接触电能传输系统主电路的频率稳定性问题,提出了利用相控电感电路动态调谐以提高系统工作频率稳定性的方法,保证最大功率传输和系统正常工作,并对动态调谐的工作原理进行了分析和仿真研究.     

双频段磁耦合谐振式无线电能传输系统特性分析及实验验证

双频段无线电能传输系统可以提供两个不同频率的传输通道以实现电能和信号的同步传输。根据单一谐振频率的电能传输线圈的阻抗特性提出了双频段无线电能传输线圈的设计思路,并设计了双频段磁耦合谐振式无线电能传输系统,系统接收端采用陷波电路分离信号和电能。构建部分元等效电路对线圈阻抗特性、系统电能传输能力和传输效率进行计算,由此得出系统可同步传输信号并且不影响其电能传输效率。最后,设计了和理论计算系统参数一致的实验装置进行实验验证,结果与理论分析具有较好的一致性,验证了设计方法的有效性。     

宽温度范围下感应耦合电能传输系统软开关技术

以石油钻井装置中的电能无线传输技术应用为背景,针对宽温度范围下系统参数变化导致系统偏离软开关工作点,造成系统传输性能下降甚至无法工作的情况,通过实验分析研究,给出感应耦合电能传输(ICPT)系统主要参数随温度变化的规律;基于频闪映射建模方法和周期不动点理论对主电路进行建模分析,给出系统谐振频率随温度变化的关系,为调整驱动频率实现系统软开关控制提供依据;提出一种查表法和扰动观察法相结合的控制方法,实现了ICPT系统在宽温度范围下的软开关控制。最后,通过仿真和实验验证了所提理论和方案的可行性和有效性。     

ICPT系统电能信号共享通道实时同步传输方法研究

针对利用感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统电能传输通道实现数字信号实时、双向传输问题,提出一种基于载波方式实现信号传输的新方法。电能传输耦合机构作为电能与信号传输的共享通道,可以传输电能与信号这两种不同频率的波。信号加载和检波电路直接并联在电能传输耦合机构上,并在电能传输谐振电容与耦合机构间串联阻波电路,数字信号经调制后加载到传输通道,然后直接经过电能传输耦合机构传输,避免通过电能传输谐振电容而被削弱。通过分析电能传输及信号传输通道的衰减增益,以及电能传输对信号传输的干扰,确定所提方法的可行性,最后搭建实验平台验证所提方法的正确性。     

单线电能传输的实验研究

研究了由两个特斯拉线圈构成的小型单线电能传输系统,介绍了该系统的基本组成与设计参数,重点研究了系统在不同负载和不同传输距离情况下的电压增益频率特性,发现系统具有两个不同的谐振频率,随着传输距离的改变,系统的两个谐振频率会发生偏移。在传输能力方面,以信号发生器作为高频电源,当系统的传输距离为20m时,依然可以点亮LED,证明了单线电能传输的可行性。实验还发现,金属障碍物并不会影响系统的电压增益。利用海水代替单根导线进行实验,发现借助海水也可以进行电能传输,这为向海岛输送电能提供了新的可能。最后,分析了系统中存在的能量损耗和谐振频率偏移问题,并提出了相应的解决方案。     

中等工作频率下MRPT传输效率研究

针对磁共振式无线电能传输因工作频率过高难以付诸于实际应用的问题,从降低工作频率出发,研究了该电能传输在中等频率下电能传输效率。根据电路理论推导了电能传输特性,并根据中等频率条件下的线圈参数取值,研究了耦合系数、品质因数及负载对传输效率的影响及优化条件。研究表明:在传输距离相对固定的条件下,应设法提高线圈品质因数以获得较高传输效率,而在传输间距变化幅度较大时,应选择合适的线圈品质因数,以避免传输效率波动导致的电能传输不稳定;对于已有的电能传输系统,应根据耦合系数选择合适的阻抗,以获得传输效率的最优化。搭建了基于印制电路板的四线圈结构电能传输装置,在462 k Hz工作频率下进行了实验研究,得到了一致的结论。所做研究对磁共振式无线电能传输的实际应用具有一定的参考价值。     

不同补偿方式下MCPT系统功率传输特性研究

针对运动式非接触电能传输系统(MCPT)运行过程中负载、互感波动变化的问题,建立了互感电路模型,对不同拓扑补偿方式下功率传输特性进行了研究。由运动式非接触电能传输系统的互感电路模型推导出不同拓扑补偿方式下的传输功率表达式,并由传输功率特性曲线得出:一次侧采用串联补偿方式时传输功率较大;对一次侧采用串联补偿形式的2种补偿方式从传输效率方面进行比较,并通过仿真电路进行验证,得出了采用SS补偿方式时其传输效率稳定性较好;最后确定了运动式非接触电能传输系统应采用SS补偿方式。     

电容耦合谐振式高压无线输电系统的设计与实施

可靠的电源供应一直是限制输电线路在线监测系统广泛应用的瓶颈问题。为解决该问题,本文提出了一种新型的电容耦合谐振式无线能量传输系统。该系统利用高压线路与大地电位稳定的特点,构建虚拟回路,将传统的四极板耦合结构简化为双极板结构。同时,利用电荷分布在耦合极板上的边缘效应,进一步将全面板耦合极板简化为环形空心极板,使系统结构更为简洁,并具有良好的户外防风能力。本文建立了简化系统的电路模型,并对系统的功率、效率特性进行了分析。并且,通过多组对比实验对所提出的系统结构和电路模型的有效性进行了验证。理论和实验结果都表明了简化后的系统结构能有效地实现电能的无线传输,并且拥有比传统的双极板系统更高的传输效率和更远的传输距离。     

锂离子电池动力电源模块的功率母线控制开关

采用两个IGBT模块作为主功率开关,实现了锂离子蓄电池电源模块与母线之间功率传输的双向可控。分析了锂离子蓄电池动力电源系统功率电路的主要特征,给出了功率母线控制开关的基本结构。分析了主功率开关器件的并联分流特征,给出了确保主功率器件并联均流的基本方法。对主功率电路的主要寄生参数进行分析,给出了寄生参数的吸收方法。实验结果表明,该功率母线控制开关可在20μs内实现开关过程,在吸收电路的配合下无明显的开关瞬态。该开关无机械触点、体积小、动作快,适用于锂离子蓄电池动力电源模块。     

高压直流输电系统主回路参数计算平台的研发

主回路稳态参数计算是直流输电工程设计的重要组成部分,对直流输电工程的进一步发展具有重要的实际意义。阐述主回路参数计算的目的,并根据直流输电的基本理论结合高压直流系统的特点,明确了进行高压直流输电系统主回路参数研究和设计时所必需的系统基本状况和系统数据。具体描述了在考虑这些因素和提供的原始数据下,利用直流输电的基本原理,对换流变压器、换流阀等一次设备的基本参数及运行特性进行计算。最后以实际的高压直流输电工程为例,进行了该计算平台功能正确性的测试。     

双馈风力发电机组惯量阻尼特性与改进附加频率控制策略

大规模风电场集中并网并经高压输电线输送到负荷中心,当输电线路发生短路故障时,送端会出现短时功率过剩,当故障解除线路恢复正常运行后,系统对送端功率需求又瞬时增大.研究发现已有的双馈风力发电机组(DFIG)基于虚拟惯性控制和下垂控制的附加频率控制策略,对负荷突变引起的频率波动控制效果显著,但对于输电线路短路故障发生到解除全...     

多端柔性直流换流站启停策略与操作分析

柔性直流输电是基于脉宽调制电压源型换流器的新一代直流输电方式,能够实现大型风电场和主网之间的稳定连接。本文介绍了南澳多端柔性直流输电示范工程,该工程本期为三端柔性直流输电系统,换流站采用单换流器双极接线、模块化多电平拓扑结构。通过对换流站的基本控制方式和启动回路分析,确定采用基于换流站自励充电的站间协调控制的启停策略,探讨了南澳三端换流站的启停操作步骤,通过对启停操作的分析获得表征状态变化的电量值。该工程投运后,证明所采用的启停策略及操作步骤正确有效。     

大容量门极可关断晶闸管变频器的技术分析

对大容量门极可关断晶闸管（GTO）变频器系统的电路结构和能良好保持各单元变频器间电流平衡的多重化脉宽调制（PWM）控制方法进行了分析。采用多重化和PWM控制后,不仅增大了装置容量,而且改善了输出电压波形,大幅度降低了高次谐波;与交一交变频器系统相比具有同等以上的指标,同时实现了电源电流的正弦化和电源的高功率因数运行。该系统在轧机主传动等各个领域中有着广阔的应用前景。     

基于多内嵌中继线圈的高压线路非接触供电系统优化设计

户外输变电线路在线监测系统的供电质量已成为制约在线监测技术发展的重要因素,为此探究利用内嵌于绝缘子的多内嵌线圈的非接触供电系统为在线监测设备供电的可能性。首先基于互感电路模型对多米诺非接触供电系统传输性能进行分析,考虑线圈自身参数与系统工作频率对线圈品质因数的影响,结合实际复合绝缘子参数,设计单层和双层的内嵌线圈结构;继而结合有限元仿真与电路仿真,对2种线圈结构的12线圈非接触供电系统的耦合特性及传输性能进行对比分析;最后选择双层线圈作为内嵌线圈方案,并且搭建12线圈非接触供电系统实验平台进行实验。仿真与实验结果表明,采用双层内嵌线圈的多米诺非接触供电系统能实现高质量的供电目的。     

扎鲁特—青州±800kV特高压直流输电工程运行特性分析

对蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程主电路设计和运行特性进行仿真分析。根据现有直流工程设计方法及本工程特点,给出了两端换流站一次设备的主要参数,建立了该工程整体PSCAD仿真模型,进行了双极全压和双极降压70%运行方式下系统运行特性的仿真计算,验证了主电路参数设计的正确性。进行了整流侧三相短路、逆变侧两相短路和换流阀短路故障时的仿真计算,分析了系统故障情况下的运行特性。研究结果为该特高压工程后续各项研究提供了参考。     

PC机电能质量分析仪的设计与实现

介绍了用PC机组成的电能质量分析仪的整体构成,信号预处理卡的基本电路设计,数据采集板的基本软、硬件结构及整修系统的软件设计。它可同时实现多通道信号的整周期采样、存储、分析处理,将结果以图形方式输出,也可存储在数据文件中调用,与常规方式相比,不仅操作简单,性能可靠,且尽有较高的精度。该测试系统已成功地用于分频输电系统的动态模拟试验及三部频变压器的试验研究。     

基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真

为了配合高压直流输电系统在我国的发展,介绍了高压直流输电极控制系统的基本结构和工作原理,运用PSCAD/EMTDC仿真软件对极控系统中的最主要功能,如定电流控制、定电压控制、定熄弧角控制以及限幅环节进行了数字建模,并应用于Cigre的HVDC标准测试系统,对4种工况进行仿真计算,仿真结果表明该极控系统具有良好的跟踪设定参考值变化的能力;当交、直流系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制故障,并使故障恢复后直流输电系统能平稳过渡到稳定工况,说明所建仿真模型的正确性。     

基于DSP的数字化高压直流电源的研究

为得到完全可控的直流高压,便于绝缘材料的耐压实验研究,介绍了一种以数字信号处理器(DSP)为控制核心的数字化高压直流电源。主电路采用全桥移相并联谐振的方式,通过控制逆变电路前后桥臂的相位差对输出电压进行准确控制。利用数字光纤完成隔离与高压反馈信号的传输,用DSP进行采集和数字比例积分(PI)算法计算相位差,对输出电压实时跟踪。从控制电路到主电路,完整地介绍了整套系统的工作原理并给出了具体参数和实验结果。结果表明,此套电源系统使得输出电压的幅值、上升沿、下降沿和电压维持时间等可以任意调节,给耐压实验带来很大的便利。