基于VSG的逆变器功率均分控制策略

分布式发电(DG)系统中逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制时,由于每个VSG的容量和分布是随机的,故VSG输出阻抗、线路阻抗及其容量难以匹配,导致了无功功率不均分。针对该问题,基于传统无通信无功功率均分控制方案,设计了一种基于虚拟电容的无功功率均分控制策略。新型控制方案模拟了VSG输出端并联电容特性,可根据VSG输出无功功率来自适应调整输出电压,从而降低了无功功率分配差度,同时提高了电压控制精度。最后,通过实验验证了控制器的效果。     

多层PVDF压电薄膜输出电压研究

为提高单层PVDF压电薄膜在外载荷作用下的输出电压,通过增加PVDF压电薄膜的层数和改变PVDF压电薄膜的电气连接方式,研究了阶跃载荷下多层PVDF压电薄膜串联和并联两种情况下的输出电压及其响应时间。建立了多层PVDF压电薄膜在d33模式下串联、并联的电压输出理论模型。通过仿真软件绘制了单位阶跃载荷下串联与并联的多层压电薄膜电压输出曲线,并通过实验验证了模型的有效性。仿真和实验结果表明,串联方式和并联方式都可以提高压电薄膜的电压输出,但串联连接方式的效果更加明显。在串联连接的情况下,响应时间随着层数增加而减小,并联情况下,层数的增加对响应时间的影响较小;相同层数下,采用串联方式的多层压电薄膜输出电压比并联方式大。     

电磁式振动发电机的机电特性分析与实验研究

设计了一种电磁式振动发电机结构,利用质量-弹簧-阻尼模型对振动发电机结构进行了数学建模,分析了电磁式振动发电机进行了机电特性,并仿真计算了正弦振动位移激励下线圈的输出电动势。结果表明,在模型基础上,发电机的输出感应电动势与输入位移激励具有相同的变化规律,说明机械能较好地传递到了电能。对设计并制作的样机进行了实验研究,发电机在振动频率10 Hz,振幅10 mm的正弦位移激励作用下,同一侧单组线圈、双组串联线圈的输出电动势峰峰值和有效值分别为3.437 V、7.684 V和0.710 V、1.988 V,实验表明,实验数值和仿真数值近似而且波形规律相同。     

国产引进型300MW汽轮机汽封用蛇形弹簧失效原因分析与试验研究

分析了现场应用的蛇形汽封弹簧的失效原因,并通过实验发现,目前现场正在使用的一种一端带弯头的蛇形弹簧,在运行时,由于同一根弹簧上各波段的弹性力变形相差很大,导致与之相配用汽封段的汽封齿被严重磨损,这是机组效率降低的主要原因之一。实验研究表明,当汽封弹簧采用中间定位时,在弹簧受力变化的情况下,整根弹簧从头到尾的波高变化量基本一致。最后对弹簧结构的优化设计、安装定位工艺以及弹簧材料的选取提出了自己的观点。     

线缆测试仪输出电压校准方法研究

线缆测试仪输出电压具有内阻高、时间短等特点,传统的方法不能满足校准的要求,从而导致结果不准确。为解决这些问题,该文在制定 JJF 1457-2014的过程中,选取典型线缆测试仪进行源内阻实验,选取常用的电压表进行响应时间实验。实验证明,线缆测试仪内部电压源阻抗大约为10 kΩ~2 MΩ,电压表响应时间约为0.5~1.0 s。通过实验,获得了应选用内阻高于1 GΩ以及响应时间应小于被校仪器输出电压持续时间的标准电压表的结论。     

基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

基于同步补偿的孤岛微电网无功均分研究

交流微电网孤岛运行时,由于分布式电源(DG)的等效线路阻抗存在差异,导致传统下垂控制无功均分精度较低,进而产生环流问题。为此,提出了一种基于同步补偿的改进下垂控制策略。当DG运行在无功均分模式时,同步补偿下垂特性曲线的参考电压,可以提高无功功率均分的精度。当有DG输出电压降至限定最小值时,各个DG均切换至电压恢复模式,同步恢复电压至参考电压。同时设计控制策略协调无功均分模式和电压恢复模式,使得系统稳定运行,最终实现DG输出的无功功率均分且输出电压在额定值附近。最后设计Matlab仿真和RTDS实验方案,结果验证了所设计的控制策略的有效性,且对通信带宽要求较低,具有较强的鲁棒性,仍保持了微电网各DG的"即插即用"的特点。     

基于端口电压积分与变下垂系数的逆变器并联下垂控制策略

孤岛微电网中逆变器采用传统下垂方法并联时,由于逆变器输出阻抗和线路阻抗差异,可能存在无功功率不均分和输出电压偏移过大的问题。该文分析了并联系统功率分配机理和输出电压外特性,提出了一种基于端口输出电压积分与变下垂系数结合的下垂控制方法。通过电压电流双环控制器参数设计,实现有功功率和无功功率的解耦,使逆变器适用P-ω/Q-V下垂控制策略;通过无功功率均值与实时无功功率误差调整下垂系数实现无功功率的均分,通过端口输出电压积分抑制输出电压偏移过大。仿真和实验结果表明,该文所提控制方法提高了无功功率均分精度,同时将逆变器输出电压相对于额定电压的偏移维持在±5%范围内。     

（23期已送排）直流微网的一种分布式控制研究

针对直流微网中微源常规下垂控制方案下功率均分与电压质量不能兼顾的不足,文中考虑各微源容量不尽相同,以各微源负载率相同为功率均分目标,设计了基于低速通信的改进下垂控制方案,以功率补偿的PI控制保证功率均分,以电压补偿的PI控制保证电压质量。建立该控制方案下的多微源网状系统模型,进行了静态稳定分析。为防止可能发生的个别微源下垂系数设置不合理引发的问题,引入满载微源连锁停发功率信号的机制以保证微网系统可正常运行。在MATLAB/Simulink中模拟搭建了3电源6母线直流微网系统进行了热插拔实验、下垂系数设置不合理致某一微源满载运行的实验,验证了该系统在可能出现的上述工况下均能保持系统稳定、功率均分和电压质量。     

孤岛模式下并联VSG的无功均分控制策略

微电网运行在孤岛模式下,光伏逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制方式并联,各逆变器传输阻抗的差异及负载切换,会导致并联VSG无功功率分配不均问题。针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗和动态下垂系数的无功均分组合控制策略。分析并联VSG的功率分配机理,通过线路阻抗观测器构造虚拟阻抗,引入VSG输出无功变量构造动态下垂系数,两者对VSG的输出电压进行自适应调整,控制逆变器输出的无功功率,实现无功功率按容量均分。仿真与实验结果表明所提控制策略将无功功率差值从317 var减小到66 var,无功功率输出偏差从16.7%减小到3.5%。     

数字式光伏模拟器的研究与设计

为在光伏实验系统中模拟光伏电池外特性,克服自然条件下多种环境因素的复合影响和功率器件性能差异对电池输出特性的影响,实现温度、光照强度改变等条件下光伏电池真实外特性的模拟。设计了一种基于三相AC-DC整流器结构的光伏模拟器,硬件部分基于三相电压型PWM整流器,软件部分基于单二极管光伏电池模型的模拟算法,详细推导了模型参数的计算方法;采用电压电流双环控制策略,保证输出电压的跟踪精度及响应速度,并加入负载电流前馈补偿控制,提升直流电压抗扰动性能。模拟器能够精确模拟光照、温度及阴影遮挡等条件下的光伏阵列外特性,电压控制偏差为±0.001 V,响应时间为20 ms。     

不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制

当微电网孤岛运行时,不平衡负载的接入不仅会造成逆变器输出电压畸变,也会影响多逆变器并联运行的功率均分。首先分析不平衡负载造成三相逆变器输出电压畸变的根本原因。在此基础上,结合分裂电容三相四线制拓扑和三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),提出一种零轴控制策略,实现输出电压零序分量的抑制和分裂电容的均压控制;同时,采用准谐振控制实现对输出电压负序分量的抑制。针对基于下垂控制的多逆变器并联运行情况,详细分析不平衡负载对输出功率均分的影响和基本关系,提出一种改进分序虚拟阻抗下垂控制方法,基于二次广义积分构造虚拟阻抗来减小各序分量下输出阻抗的差异,有效解决了不平衡负载造成的输出负序功率和零序电流无法均分的问题。仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。     

超磁致伸缩致动器动态线性模型及实验验证

在电磁学原理和机械振动原理的基础上，通过分析致动器的Terfenol-D棒、弹簧和输出顶杆的机械阻抗，建立了致动器的动态线性模型, 该模型描述了输出位移和输入电流间的关系。应用该模型对致动器的输出位移进行计算，计算结果与实验结果比较发现，在频率范围0~2200Hz区间内，可以采用该模型描述致动器在不同频率交流磁场作用下的输出位移特性，通过实验验证了模型的正确性和实用性。研究结果对于致动器的设计、优化与应用奠定了基础。     

某220kV变电站GIS弹簧触头故障分析及优化方案

根据某220 kV变电站某一个GIS设备触头出现的故障,对现场GIS设备进行拆卸后发现弹簧触指发生了变形。借助于X射线检测技术还发现另外6组GIS设备中弹簧触指亦有不同程度的形变。结合现场处理情况分析了弹簧触指变形的原因,变形是由于动触头在与弹簧触指接触过程中的冲击载荷过大所导致。并根据弹簧触头的特点创建了模型,利用Adams仿真软件对弹簧触头的工况进行了仿真分析,并对弹簧产生形变的原因进行了分析。仿真结果显示,动触头在与弹簧触指接触过程中弹簧受力增大,在齿轮槽的作用下使得弹簧应力集中,引起弹簧变形。根据形变原因提出了弹簧触头的优化方案,并根据优化方案对出现故障的GIS进行了相应的处理。     

交流微电网中考虑电压质量的DG之间谐波功率均分控制策略

在多节点微电网系统中,并联分布式电源(DG)在传统的对等控制下难以精确均分谐波功率且会对母线电压质量带来不利的影响。为此,基于两级式分层控制,提出了一种考虑电压质量的DG之间谐波功率均分控制策略。通过各DG之间的低带宽通信实现输出谐波功率信息的共享,根据获得的谐波功率信息动态重塑系统在谐波域的等效阻抗,能在提高谐波功率均分精度的同时兼顾母线电压质量。从谐波环流偏差、电压质量方面,将所提控制策略与已有的自适应虚拟谐波阻抗法进行对比分析。仿真和实验结果表明所提控制策略能够在均分谐波功率的同时,减小母线电压幅值跌落和总谐波畸变率,提高母线电压质量。     

基于有限时间收敛的直流微电网协调控制

本文设计了一种应用在直流微电网中的二次控制策略。通过对有限时间收敛的多代理控制协议的应用,各个分布式发电单元只接收相邻节点的信息,实现了各个分布式发电单元输出电流的精确均分和输出电压的平均值恢复。电流的均分通过对虚拟阻抗的调节实现,电压的恢复通过对参考电压的调节实现,此外设计了一种对系统虚拟阻抗的协同调节策略来改善系统的动态性能。最后通过在Matlab/Simulink上搭建直流微电网仿真模型,并在RT-LAB上搭建了硬件在环实验,验证了控制策略在低通信速率下的有效性。     

光伏并网逆变器并联运行的预测控制研究

以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出新的下垂控制策略。将光伏逆变器并联系统的下垂控制与三相光伏并网逆变器的模型预测控制相结合,由下垂控制部分实现并联逆变器输出有功、无功功率对其输出电压幅值及相位控制,并以此作为预测控制的参考电压信号,经优化后,选择最优控制量作用于三相光伏逆变器。实验结果表明,在空载投入负载,部分动力丢失情况下,该控制策略均能较好地实现对并联系统负载功率的均分及对各并联光伏逆变器的优化控制。     

基于改进下垂法的光伏微网有功均分控制策略

光伏微网运行时,由于并联逆变器输出线路阻抗不等,采用传统阻性下垂控制会产生较大有功功率分配误差,针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗条件下的自适应下垂控制策略。首先引入虚拟阻抗,消除各支路中的感性成分,使各支路阻性成分近似相等,从而减小输出线路阻抗差异。然后在引入虚拟阻抗的基础上,提出一种改进的自适应下垂控制策略,利用逆变器输出有功功率与无功功率作为反馈信号引进下垂控制方程中,实现有功下垂系数随功率输出的自适应调节,提高有功功率均分精度。仿真与实验结果验证了该策略可基本实现有功功率均分。     

级联多电平逆变器最优SPWM控制策略及其功率均衡方法

基于双傅里叶分析方法研究了应用于多电平逆变器现有的几种SPWM控制策略,比较得出输出线电压谐波最优的控制策略.针对级联多电平逆变器要求各单元均分负载功率,对最优SPWM控制策略进行了改进,改进后的最优SPWM控制策略在不影响输出电压的波形质量的同时保证了功率均衡,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性.     

考虑碰撞弹跳的接触器动力学模型建立及其 弹跳特性影响因素分析

接触器通断过程中,动、静触头以及衔铁、轭铁间的碰撞接触使接触器工作系统的运动状态变得极为复杂,合理处理动作过程中的碰撞接触问题是研究接触器动态特性的关键。以某型号螺线管式大功率接触器为例,基于分段线性结构动力学思想以及Kelvin-Voigt模型,考虑了能量损失、碰撞变形等因素对接触器碰撞弹跳的影响,给出了考虑碰撞弹跳的接触器动力学运动方程,并建立了接触器碰撞弹跳动力学模型。将接触器动力学模型与电磁机构有限元模型相结合,提出了一种快速耦合接触器机-电-磁-运动的多物理场计算方法,研究了考虑碰撞弹跳的接触器动态特性。然后利用接触器动态特性实验装置证明了该文提出的多物理场耦合计算方法的正确性。最后,分析了超程弹簧预压力、线圈励磁电压、触头开距和返回弹簧预压力对接触器碰撞弹跳的影响,从而为抑制接触器碰撞弹跳提供理论依据。