一体化高压电能表传感和供能技术的研究

传统的高压电能计量装置由高压部分的电压传感器、电流互感器以及低压部分的电能计量装置组成,系统的整体准确度无法确定,并且存在容易窃电的缺点。提出一种直接在高压端进行电能计量的一体化高压电能表方案,将电子式互感器和电子式电能表相结合。该系统采用低功率铁心线圈电子式电流互感器和电容分压型电子式电压互感器作为传感单元,并且通过高压母线感应取能,实现隔离式在线供电。实验数据表明,所采用的电压和电流互感器以及供能电路可以满足工程需求。     

一种应用于高电压侧测量系统的取能电源设计

介绍了一种应用于高压侧测量系统中的电源方案:通过一个特制的取能线圈,直接从高压侧电力线路获取电能。高转换效率的DC-DC模块降低了电源电路电能损耗从而降低启动电流,采用超级电容器使电源具有瞬间大功率供电、线路短时间停电持续供电等优点。经过实际运行检验,运行稳定可靠,有效地解决了高压侧有源电子设备的电源问题。     

输电线路在线监测装置供电电源的设计

介绍一种直接应用于架空输电线路在线监测装置供电电源的设计方案,通过一个特制的带气隙的取能线圈,直接从高压导线获得电能。并且在电源模块部分加上锂离子电池组管理策略,解决了由于高压一侧母线电流小而无法获得足够电能的问题。在电源信号调理部分采用泄放电路并各种保护电路,保证了电源模块的正常稳定工作并对后续电路起到保护作用,试验证明了该设计方案的有效性。     

高压输电线路在线监测装置供能电源的研制

为解决高压输电线路在线监测装置的供电问题,研制了一种新的电源供电方法:通过电流互感器线圈从输电输路上获取电能,采用控制电路控制后端储能电路的通断,为负载提供稳定的3.4 V直流电能,有效地解决了高压线路的电子设备的电源问题。基于此设计研制的电源经测试表明,该方法能在导线电流50~1 000 A范围提供安全稳定的电能,电源还设计了提高电源可靠性的措施,在线路遭受雷击或短路时可实现自我保护。     

考虑串联补偿的高压输电线路暂态保护的分析

文章分析了串联补偿电容对高压输电线路故障暂态电流的影响以及串联补偿电容保护电路对单端暂态保护的影响，并对串联补偿电容装置位于线路首端的高压输电线路进行了仿真。仿真结果表明串联补偿电容对单端暂态保护的影响比较小。因而在考虑串联补偿情况下，单端暂态保护仍可正确区别故障线路和非故障线路。     

采用双磁路的电流互感器在线取电方法

针对目前应用较为广泛的电流互感器在线取电装置存在磁路易饱和、取电功率较小等问题,提出双磁路拓扑结构与谐振功率控制相结合的在线取电方法。在双磁路结构中,一个两半圆磁芯安装于输电线路上,通过二次侧接入电容使磁路中的励磁电感与电容发生并联谐振,增大该磁路阻抗值,从而控制线路上的电流更多流入双磁路另一磁路线圈,并通过该磁路实现内部阻抗与外部负载值匹配,获取最大功率。基于该取电方法,提出调整谐振电容的磁芯防饱和方法,使取电装置维持高取电功率的同时正常工作。采用Maxwell与Simplorer的联合仿真验证了该取电方法的正确性和线路谐波情况下的适用性。初步搭建的取电装置实验表明,双磁路取电功率满足高压输电线路监测设备需求。     

高压测量系统感应取能电源设计

高压侧测量系统的供电问题是目前工程应用中的一个难点,研究稳定、可靠、低功耗的供电电源具有重要的工程实用价值.提出了一种通过特制取能线圈直接从高压侧一次母线获取电能的电源方案,重点分析研究了取能线圈的材料、结构、参数及控制电路.采用高转换效率的DC-DC模块降低了电源电路的电能损耗,采用超级电容器可满足瞬间大功率供电,且线路短时间停电时电源可满足长时间持续供电.电源在导线正常电流范围内可提供稳定输出,在短路及冲击电流下可自我保护,并且长期工作能耗低.经过实际运行检验,性能稳定可靠,从而有效地解决了高压侧有源电子设备的电源问题.     

负载对CT取能的影响分析及实验研究

随着智能电网的发展,诸多监测设备被应用在电力系统之中。研究在线监测设备的供电问题受到很多学者关注。对使用纳米晶铁芯和硅钢铁芯的取电线圈进行了实验,验证了使用纳米晶铁芯的线圈在接阻性负载情况下能够获取更大功率的特性,讨论了取电线圈接桥式整流加电容滤波电路后的输出特性,设计了一种功率控制电路,在高压线路电流较大时能够限制取能线圈的输出功率,从而防止后续电路过压,同时抑制铁芯的饱和,并通过实验验证了电路的有效性。     

基于超级电容储能的统一负荷质量调节器的研究

以电能质量问题责任分离为出发点,将电能质量划分为供电质量和负荷质量.针对解决负荷质量问题,提出了一种基于超级电容储能的统一负荷质量调节器.调节器以并联型APF拓扑为基础,在其直流母线上配置了新颖的由双管升降压斩波电路控制的超级电容储能系统,利用超级电容的储能,调节器能够实现快速补偿负荷的波动功率或突变功率,使系统侧只需向负荷提供单位功率因数、电流波形正弦、没有冲击的有功功率.仿真研究验证了统一负荷质量调节器拓扑及其控制策略的正确性和有效性,能够有效改善负荷品质,提高电能质量.     

三相AC-DC非接触供电电路设计

用单相全桥整流电路将3路单相交流电分别整流成脉动直流电并将其斩波得到高频交流电,通过非接触供电线圈传递电能,3个副边线圈分别与电容并联构成电流源,3路电流源分别向倍压整流电路输出能量构成充电泵电路,将这3路充电泵电路的输出端并联,滤波后得到稳定的直流电压。该方案省去了传统的AC-DC功率因数校正电路,且实现了交流电源的线电流正弦化。实验证明所提出的系统工作可靠且效率最高可达90%以上。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器研究

针对微电网电压闪变问题,研究了基于超级电容器储能的新型动态电压恢复器(DVR)系统。通过引入超级电容器储能,有效的利用了超级电容器极高的充放电能力和电荷储存能力,使动态电压恢复器在补偿电压时能快速提供稳定的电压。此外,通过研究基于超级电容的动态电压恢复器的控制策略,采用前馈加反馈的双闭环控制,引入了电容电流反馈,提高了系统的动态响应速度和控制精度。由于直流电源放电功率的提高,动态电压恢复器适用于频繁出现电压跌落的微电网线路,并且对阻性负载和阻感性负载有较好的适应性。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究

针对微风、弱光条件下,风能、太阳能发电系统中储能设备效率低的问题,提出超级电容器阶梯式快速储能模型,并以超级电容器和锂电池为基本储能元件设计了阶梯式快速混合储能系统。基于超级电容器快速充放电的特点,将多个超级电容器串联,设计了一种阶梯式快速储能设备。利用锂电池能量密度大的特点,将阶梯式快速储能设备与锂电池结合,设计实现了一种阶梯式快速混合储能系统。该系统可实现充电、控制、保护和显示等功能。经过试验验证,该系统可解决风力、光伏发电机在微风、弱光状态下,电池低电压运行的储能问题,有效提高了微能的利用率。     

基于超级电容的双向DC-DC变换器控制研究

针对轨道交通1 500 V系统再生制动能量利用,研究了基于超级电容储能的输入串联多相并联双向DCDC变换器的控制及其系统能量管理策略。采用输入串联、多支路并联的拓扑结构降低了功率器件电压应力和电流应力及减小了无源滤波器件的体积,同时降低了1 500 V系统对储能元件超级电容的耐压及模组均压控制的要求,使得系统的可靠性更高。针对该拓扑结构的特点,结合工程实际应用,考虑超级电容容值参数差异性及大内阻的特点,以超级电容的能量利用最大化为优化目标,对其充放电过程中超级电容电荷状态误判及系统输入输出侧均压控制策略进行了优化设计。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

超级电容器在不同充电模式下特性的研究

采用当前应用最为广泛的恒流充电模式和恒流恒压混合充电模式对超级电容器进行大电流快速充电,并且对其关键特性——电压特性、温度特性在不同充电模式下得到的测试数据进行对比。结果表明,采用恒流恒压充电方式消除了超级电容器在大电流充电过程中内部温度迅速升高而影响容量特性的问题,保证了超级电容器充放电的效率。     

直流微电网混合型松弛终端分层控制策略

为了合理使用不同类型的松弛终端调节直流微电网母线电压波动,提出了一种针对直流微电网中混合松弛终端的分层控制策略。基于锂电池存在最佳充放电循环深度、超级电容动态响应快和上级直流主母线功率大等特性,文中将超级电容作为缓冲单元,采用双锂电池为主要的能量单元(A、B),并用上级主母线作为后背支撑,构成完备的混合型松弛终端架构。通过分析,超级电容电压控制电池出力,在微电网系统处于动态平衡时,超级电容电压可以间接表征出直流母线电压波动的低频分量。因此文中利用超级电容电压来确定双锂电池出力,根据超级电容电压信号进行层级划分并设计四种工作模式,使各松弛终端得到能量的高效分配。实验结果验证了该控制策略的有效性。     

基于TA原理取能的多重有源泄放高压侧电源的研究

介绍了一种基于电流互感器(TA)原理取能高压侧电源的励磁电流调节方法,分析了感应取电器二次电流运行性能数据与示波图,结果表明通过采用多重有源泄放阵列,同时配合超级电容器储能和双重瞬态电压抑制,可为现场监测装置提供能瞬时供出大功率能量的安全电源。     

制动能量回收系统中超级电容充放电特性研究

超级电容作为一种新型环保储能元件,被广泛应用于能量回收系统中,但其模组参数和充放电特性将影响储能系统的控制性能。论文根据系统要求,计算和选取了经济型超级电容模组,理论建模分析了超级电容的充放电特性,采用先恒流后恒压的充电和变负载放电方式,搭建了制动能量回收储能系统的超级电容充放电实验系统。实验验证了充电电流越大充电时间越短和放电电流能够自动匹配负载大小的充放电规律,同时验证了电流设定值对放电规律的影响。     

一种新型智能铅酸蓄电池充/放电装置的设计

提出一种基于三相PWM整流技术的铅酸蓄电池智能充/放电装置的设计方法,提出和分析了快速充电、恒压限流充电和涓流充电阶段的充电过程,并据此设计了应用DSP控制的智能型铅酸蓄电池充电器.通过试验验证,该控制方法稳态性能好,供电电源以单位功率因数运行,电流谐波含量小,达到了预期设计要求.     

太阳能电动车混合储能系统的能量管理策略研究

论文提出了一种适用于太阳能电动车的混合动力储能系统方案,给出了该系统的能量管理控制算法,其核心是分配、协调和优化太阳能、蓄电池和超级电容的能量。该系统包含太阳能电池板、boost变换器、蓄电池、超级电容、双向DC／DC变换器和直流无刷电动机。文中提出了一种新的双向DC／DC变换器的控制方法,能够充分利用超级电容的快速充...     

双有源桥直流储能系统软开关优化控制

传统直流储能系统中电容器荷电状态(state of charge, SOC)的变化会导致直流变换器两端电压不匹配,使得功率器件无法处在软开关状态,从而增加了开关损耗。通过分析软开关控制与电容器SOC之间的关系,本文提出一种双有源桥(dual active bridge, DAB)直流储能系统软开关优化控制,实现储能系统在充放电过程中,各功率器件始终处在软开关状态,维持直流母线电压稳定,降低功率损耗。该方法将储能电容SOC变化引入DAB移相控制,确定SOC与移相角的定量关系,使直流变换器功率器件满足软开关条件。根据直流母线电压及储能系统充放电特性,设计恒压、恒流充电和恒压、恒功率放电控制方法。仿真与实验结果验证了所设计软开关优化控制方法的有效性。