基于漏感补偿的可变恒流输出补偿网络参数确定方法及其特性分析

基于变压器T网络模型中等效参数的多解性和漏感补偿原理,提出对给定的磁耦合系统通过补偿参数设计使WPT系统实现可变恒流输出的新思路。利用电路理论分析不同等效电压比n下使WPT系统获得不同的转移导纳的机理和参数确定方法。同时对考虑磁耦合系统线圈电阻影响的补偿参数确定方法及其频率偏移特性进行了理论建模及分析,指出当等效电压比n减小时,其参数敏感度均会降低,有助于提高WPT系统的负载调整率。最后构建了WPT的实验平台,实验结果证明了理论分析的正确性。     

LCL-S型WPT系统谐振补偿参数优化设计

无线电能传输(WPT)系统具有高阶、非线性及强耦合的特点,建立与实际系统相近的模型结构对设计高性能WPT系统具有重要意义。此处以LCL-S补偿结构的WPT系统为研究对象,根据次级电路工作特点建立整流器负载等效阻抗模型,基于等效阻抗模型对谐振补偿参数设计进行优化。仿真与实验结果表明,所建立的等效阻抗模型精准度较高,采用优化后的谐振补偿参数系统输出功率提升显著。     

具有可变增益恒压特性的双线圈无线电能传输系统补偿网络设计与分析

为了实现具有恒压特性的双线圈无线电能传输(WPT)系统中补偿网络的优化设计,该文在变压器T网络模型基础上定义等效耦合系数k_r与等效变比n₁,为双线圈WPT系统的高阶补偿网络设计与分析提供一种新方法。首先建立变压器T网络等效模型,给出具有恒压特性的串联-串联(S-S)型双线圈WPT系统元件参数表达式。其次结合等效耦合系数与等效变比,提出具有可变增益恒压特性的串联/并联-串联(SP-S)型与串联/并联-串联/并联(SP-PS)型双线圈WPT系统的补偿网络参数确定的新方法。在此基础上,考虑寄生电阻对系统传输特性的直接影响,以WPT系统的电压增益稳定性与传输效率为指标,得出不同等效参数下传输特性表达式,推导出在线圈偏移情况下最佳等效参数k_r与n₁的表达式,为WPT系统的补偿网络的优化设计提供理论依据。最终通过实物实验验证所提系统的恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。     

补偿参数对串/串补偿型无线电能传输系统特性的影响分析

以串/串补偿型无线电能传输(S/S-WPT)系统为研究对象,为了给补偿电容参数的优化选择提供一定的指导,基于变压器T模型等效电路对S/S-WPT系统进行建模分析,得到了系统实现输出恒压时补偿电容参数需满足的约束条件。在该约束条件下,进一步分析补偿电容参数对输入阻抗、输出电压增益和系统效率的影响,并得出了输入阻抗为感性的条件、输出电压增益的调节方法以及系统效率的优化途径。实验结果验证了理论分析的正确性。     

串/串补偿型无线电能传输系统的建模分析

为对串/串(S/S)补偿型无线电能传输(WPT)系统的输出特性、输入阻抗和系统效率进行分析,首先基于变压器T型等效电路,对系统进行建模,然后以补偿电容值为变量,分别分析其在电压源激励和电流源激励下的情况,经过分析主要得出以下结论:输出特性方面,电容补偿自感时,激励为电压源输出为电流源,激励为电流源输出为电压源,而补偿漏感时,激励为电压源输出为电压源,激励为电流源输出不具有电压源或电流源特性;输入阻抗方面,电容补偿自感时为纯阻性,补偿漏感时偏感性;系统效率方面,电容补偿自感时系统效率最优,任何补偿情况下系统均存在一个相应的效率最优负载。最后,通过实验验证了上述结论的正确性。     

高压大容量串联混合型有源电力滤波器的关键技术

基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(active power filter,APF)应用于高电压、大容量的谐波抑制场合时,受变压器励磁支路谐波电压的影响,逆变器不能等效为基波电流源,其输出电流将含有大量的谐波,从而影响滤波效果。以逆变器为核心,推导出在励磁支路谐波压降影响下的串联变压器的谐波等效阻抗。并以此为基础,从理论上分析励磁电感和变比对串联变压器谐波等效阻抗和APF滤波效果的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,针对广东某厂10kV、1MVA电力负荷,研制一套基于基波磁通补偿的串联混合型有源滤波器工程样机,取得非常好的滤波效果。     

基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波方法研究

针对电力电子装置谐波源,提出基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波新方法。该方法在谐波源前串联变压器,二次侧以基波单调谐环节作为负载,该环节使得基波电流无衰减通过,而对于谐波电流呈现高阻抗,从而使得变压器一次、二次侧只含有基波电流和谐波电压,电源侧基本不含谐波成分,达到滤除谐波的目的。建立了系统模型并利用Matlab仿真对比分析,结果表明,此无源滤波方法不仅滤除谐波电流效果明显,而且能够有效滤除谐波电压。     

基于电容器投切法的牵引供电系统谐波阻抗测试分析

针对牵引供电系统供电拓扑结构复杂、系统等效阻抗难以精确计算等特点,提出基于电容器投切法的谐波阻抗测试方法。并联电容器开关闭合的过程可以等效为一个谐波源向系统注入谐波电流,基于此建立了阻抗测试系统用于处理拓扑结构特殊的牵引供电系统,该阻抗测试系统由27.5 kV/380 V的变压器、电容器、开关和负载阻抗组成。考虑到现场测量中存在背景谐波、噪声等干扰,利用波动量法和小波分层算法对采集信号进行处理。基于Simulink仿真平台搭建牵引供电系统阻抗测量模型,仿真及误差分析结果验证了所提方法能有效地测量牵引供电系统的谐波阻抗。     

考虑整流性负载特性的LCC-S型无线电能传输系统优化设计

无线电能传输系统中的整流性负载具有非线性特征,而对系统传输特性分析和谐振参数设计时常采用基波分析法,将整流性负载等效为纯电阻,导致理论分析与实际存在一定偏差、系统偏离谐振状态。针对该问题,以LCC-S型无线电能传输系统为研究对象,考虑谐波以及整流性负载的非线性,对系统传输特性进行分析,进而提出基于整流性负载补偿的负载阻抗和接收端串联谐振电容参数的计算方法,并对逆变电路开关特性进行分析验证。所提接收端谐振参数设计方法能够使系统接收端回路谐振,提高系统的输出功率;降低逆变电路开关管的关断电流,提升系统的传输效率。搭建了一套2.5 kW的LCC-S型无线电能传输实验平台,验证了理论分析与所提参数设计方法的有效性和正确性。     

整流模式下BWPT系统功率变换器的等效输入阻抗分析

由于功率变换器的等效负载阻抗对双向无线电能传输(BWPT)系统的特性分析有影响,因此对该等效负载阻抗进行计算有重要意义。文中首先建立了采用双向全桥功率变换器和LCC补偿的BWPT系统模型;然后,构建了工作于整流模式的功率变换器的等效电路,并对其整流工况进行了分析;进而,推导了双向功率变换器等效负载阻抗的计算方法;最后,搭建了试验平台,对建立的模型和提出的方法进行了验证。结果表明:工作于整流模式的双向功率变换器的等效负载阻抗包含电阻和电抗两部分,且它们的值与开关器件并联电容、补偿电感以及负载有关,所提出的方法能有效地对该等效阻抗进行计算,进而有助于准确地分析系统特性。     

双变流器串-并联补偿式UPS控制策略研究

介绍了三相双变流器串—并联补偿式UPS的工作原理，指出了其区别于传统双变换在线式UPS的优点，提出了一种基于同步旋转坐标系下的控制策略。该策略将串联变流器控制为基波正弦电流源，而并联变流器被控为基波正弦电压源，从而实现了双变流器串一并联补偿式UPS的全部控制功能：在电源电压不是额定值且含有谐波电压、负载有谐波电流和无功电流的情况下，电源输入电流被控制为正弦波、COSφ=1，负载电压被控制为额定值正弦波。连续域下的系统特性仿真结果表明该控制策略的可行性。     

T参数模型及其在S/P补偿WPT系统中的应用

T参数模型适合于级联网络的建模和分析,可以反映寄生参数和分布参数带来的影响,在高频场合或大系统建模中有良好的应用价值。本文针对T参数模型在无线电能传输(WPT)系统中的应用开展研究。首先采用T参数模型对WPT系统建模,并给出模型中各个参数的获取方法。然后基于T参数模型,推导得到WPT系统工作特性的通用表达式和系统实现最大功率传输或最高效率的负载条件。最后,搭建了测试平台,将基于T参数模型的S/P补偿WPT系统的理论分析结果与实验测试结果进行对比。测试所得的效率、功率传输曲线和最优负载与理论计算结果吻合较好,表明了T参数模型能够有效地描述WPT系统的工作特性,同时也验证了T模型参数获取方法的有效性。     

非线性负载条件下储能变流器并联控制策略

针对孤岛工况下微电网运行的谐波问题,以典型整流型大电容非线性(RCD)负载为例,研究储能变流器并联运行时的负载谐波电流分配和电能质量控制方法。提出一种基于谐波虚拟阻抗的谐波一次分配控制和基于谐波补偿的二次电压质量控制方法。实验结果表明,通过在一次控制中引入基波虚拟阻抗和谐波虚拟阻抗,可实现良好的功率分配和谐波均分效果,通过在二次控制中引入谐波补偿控制可提高微电网母线电能质量。     

一种新型单相并联型有源电力滤波器

提出一种基于谐波磁通补偿原理的单相并联型有源电力滤波器。并联变压器的一次侧绕组与谐波负载相并联,二次侧绕组与逆变器相联,通过对变压器一次侧电压方程分析可知,当采用逆变器在变压器的二次侧注入与一次侧谐波电流呈一定补偿系数的谐波电流时,变压器一次侧对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输入电力系统中的谐波电流流入变压器支路。通过建立系统的数学模型进行了系统的稳定性分析及稳态误差估算。实验表明,该新型单相并联型有源电力滤波器简单可靠,并取得了较好的滤波效果。     

并联型有源电力滤波器两种控制方法的性能分析

通过分析有源电力滤波器的补偿谐波的工作原理,提出了一种基于功率平衡双闭环的新型控制方法,将逆变器输出电流的参考值直接从负载电流中减去基波有功分量,消除了谐波检测的过程,控制更简单,但稳态误差大,动态稳定性差.在此基础上提出了基于瞬时无功理论负载谐波电流前馈的控制方法,采用三相锁相环对电网电压的相位进行跟踪锁定,使谐波电流检测、系统谐波及无功补偿更精确.通过Matlab仿真研究及对两种方法的性能进行对比,加负载谐波电流前馈能起到更好的补偿效果.     

改进型无源滤波器在电动汽车充电机谐波治理上的应用研究

电动汽车充电机是非线性很强的负载,接入系统会给电网带来较大的谐波污染,研究充电机的谐波治理装置对今后大规模充电站的建设具有重要意义。针对6脉波不控整流充电机的谐波分析模型,提出一种基于基波谐振原理、基波磁通补偿原理和传统无源滤波器相结合的滤波改进方法,该方法将基波谐振电路和基波单绕组变压器串联在电源与无源滤波器之间。MATLAB/Simulink仿真结果表明,改进的滤波方法在充电站负荷较大的情况下也能使电网电流和电压波形正弦化,大大提高了传统滤波器的滤波效果。     

交互式串补本体保护与线路继电保护的数字仿真模型的研究与应用

串联补偿电容器能在一定范围内减小输电线路阻抗,提高输送功率极限,在高压输电系统中得到越来越广泛的应用.基于PSCAD/EMTDC平台和工程实际,建立了串补系统、串补本体保护及线路保护模型,并以平果串补工程为背景建立了南方电网局部网络电磁暂态仿真模型.所建立的串补本体保护及线路继电保护模型可以用于分析串补本体保护与线路保护配合问题.     

交互式串补本体保护与线路继电保护的数字仿真模型的研究与应用

串联补偿电容器能在一定范围内减小输电线路阻抗,提高输送功率极限,在高压输电系统中得到越来越广泛的应用。基于PSCAD/EMTDC平台和工程实际,建立了串补系统、串补本体保护及线路保护模型,并以平果串补工程为背景建立了南方电网局部网络电磁暂态仿真模型。所建立的串补本体保护及线路继电保护模型可以用于分析串补本体保护与线路保护配合问题。     

基于磁通补偿的串并联混合型电能质量控制器

为减小电力系统中谐波和无功等问题所带来的危害,提出一种基于磁通补偿的电能质量控制器。通过对电压源型逆变器的控制,实现变压器磁通可控,从而进一步控制变压器阻抗。基于这种思想,串联变压器能够对基波分量呈现近似为0的阻抗,且当系统发生过流故障时,能够调节使得基波阻抗非常大以发挥故障限流器的作用;而对谐波分量呈励磁阻抗,起到隔离谐波的作用,且对基波电流不造成任何影响。另外,并联变压器对谐波分量呈近似为0的低阻抗,提供谐波电流通路;同时对基波分量呈连续无级可调,与无源滤波支路配合,实时补偿系统无功功率。基于串联、并联变压器2种控制模式,对系统电路建立数学模型,分析稳定性,理论分析该方案的有效性。最后,利用PSIM软件搭建仿真电路模型验证所提出的电能质量控制器。仿真结果表明该方案具有良好的谐波抑制、故障限流和无功补偿的性能。     

串联谐振型WPT恒流恒压电池充电研究

为减少无线电能传输(WPT)电池充电系统的开关器件和无源元件数量,简化控制的复杂度,此处基于串/串(S/S)补偿的拓扑,提出通过切换两个固定工作频率实现电池的恒流恒压(CC-CV)充电,当运行于其中一个固定频率时,实现与负载无关的CC输出,运行于另一个固定频率时,实现与负载无关的CV输出,并给出了具体的参数设计方法来提升CV充电时的效率.该方法只需初次级简单的通讯用以切换工作频率,无需多余的开关器件和无源元件,成本低.在CC充电阶段输入阻抗呈阻性,几乎没有无功输入,在CV充电阶段输入阻抗呈感性,能够实现逆变器开关管零电压开关(ZVS).仿真与实验结果表明,所提方法能够满足电池的CC-CV充电要求.