基于MMC的铁路功率调节器环流抑制策略

针对铁路电力机车负荷对电网带来的电能质量问题,多电平铁路功率调节器（MRPC）能够满足高压大功率应用领域的要求,实现电能质量的改善和调节。然而,MRPC内部存在的桥臂环流将影响MRPC输出特性。本文首先建立了三桥臂MRPC环流模型,分析了MRPC环流、桥臂电流和交流输出电流之间的数学关系,在此基础上对MRPC环流机理和构成进行了分析。为了抑制MRPC环流,提出了基于比例谐振调节器的环流抑制策略,该方法可以降低补偿延时,改善环流抑制效果。最后,通过RT-LAB实时仿真平台,对三桥臂MRPC环流抑制策略进行了仿真验证,结果验证了该方法可以显著抑制桥臂环流,使得MRPC系统稳定运行。     

多电平铁路功率调节器的无源控制方法

为了治理铁路系统的电能质量问题,研究了一种多电平铁路功率调节器(MRPC),其采用多电平级联型H桥链,只需要通过一个隔离变压器与牵引供电臂连接。若采用同相供电方式,MRPC可直接与牵引供电臂连接,不再需要隔离变压器。根据MRPC的拓扑结构推出了其等效电路图,并对其进行了数学建模。在此基础上,通过Park(αβ/dq)变换建立了dq坐标系下的欧拉—拉格朗日(EL)模型,分析了系统的无源性,提出了一种无源性控制方法,并设计了无源控制器。仿真和实验结果表明,该控制方法能提高MRPC对控制参数扰动的鲁棒性,改善牵引网电能质量。     

一种基于YNvd变压器的多电平铁路功率调节系统

为解决高速铁路牵引供电系统中的负序、谐波电能质量问题,提出了一种基于YNvd平衡变压器的多电平铁路功率调节系统。采用由4个多电平级联型H桥链与滤波电感组成的多电平铁路功率调节器MRPC（multilevel railway power conditioner）,并将MRPC一侧直接连接于YNvd平衡变压器二次侧β相分接头,取代了通过降压变压器连接于供电臂的传统方法,减少了系统成本。分析了该系统的拓扑结构、等效模型及补偿原理,并根据补偿原理提出一种由指令电流跟踪、环流抑制与链节电压平衡3层组成的分层控制策略,最后通过仿真验证了所提理论的可行性与有效性。     

模块化多电平铁路功率调节器滞环控制策略

为克服模块化多电平铁路功率调节器(MRPC)在治理牵引网电能质量中存在控制复杂、计算量大及调制策略复杂等不足,本文在参考两电平滞环控制基础上构建了MRPC的直接电流滞环控制策略。该策略通过最近电平逼近策略输出抵消牵引侧高电压的端口电压,同时利用补偿侧电流误差值调制桥臂子模块脉冲信号实现补偿电流无静差跟踪。所构建的滞环控制策略具有调试简单、计算量小及鲁棒性强等优点。仿真结果验证了本文所提控制策略的正确性和有效性。     

基于反馈线性化的MRPC非线性控制策略

模块化多电平铁路功率调节器(MRPC)因其具有耐压等级高、补偿容量大等优点而适用于牵引供电系统电能质量治理.由于模块化多电平铁路功率调节器是采用多个半桥子模块串联而成,其系统结构复杂,具有多变量、非线性、强耦合的特性,难以建立精确的数学模型.采用传统的PI控制器只能实现近似线性化控制.基于微分几何理论提出一种状态反馈精确线性化方法,建立状态变量非线性坐标变换,求解状态反馈控制率,实现内环电流的有功、无功独立解耦控制.在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真系统,模拟实际工况进行仿真,并与双闭环PI控制进行对比,所得仿真结果验证了该策略的有效性和优越性.     

基于半桥结构的新型高速铁路功率调节器

随着电气化铁路朝着高速、大功率负荷发展,电力牵引系统的电能质量问题变得越来越至关重要.提出一种适合于大功率补偿的基于半桥变流器结构的新颖铁路功率调节装置.该补偿系统中,由2个背靠背的半桥变流器通过中间2个串联电容连接在一起,然后通过降压变压器分别与2个牵引供电臂连成一体.相对于传统功率调节器,该功率调节单元只需要2个开关桥臂和1组串联电容,减少了1对开关桥臂即4个功率开关管.在完成同样功能前提下,将功率开关减少了一半,减小了硬件成本,提高了补偿装置的可靠性能.这样将大大有利于装置的大功率模块化,与当今高速铁路大容量的功率补偿相对应,具有很好的发展前景.仿真和实验结果验证了所提补偿结构及其方法的有效性.     

部分能量输入的三端口六边形MMC功率分析及环流控制

大容量多端口变换器可代替原有多个分立变换器,具有高功率密度、高变换效率、体积重量小和成本低等优势,可应用于电力系统互连、可再生能源汇集、多电机驱动等场景。在两端口六边形模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)结构基础上,通过在3个桥臂的H桥单元中引入有源前端,将这种六边形MMC扩展成一个无高压直流环节的三端口AC/AC/AC结构。根据桥臂功率分析,各个桥臂的功率分布存在差异,通过环流和中性点偏移电压实现功率平衡。通过对变换器进行建模,发现环流和中性点偏移电压存在关系,并基于此提出一种通过中性点偏移电压控制环流进而实现桥臂功率平衡的控制方法。在RT-LAB实时仿真平台上验证了所提结构能够实现桥臂功率平衡和双异步电机驱动。     

一种新颖的三相四桥臂逆变器解耦控制的建模与仿真

三相四桥臂逆变器是针对三相不平衡或非线性负载的供电提出来的。该文提出了1种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例积分控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案，实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制。建立了三相四桥臂逆变器在αβγ空间的电路模型，分析了其在αβγ空间的三维电压矢量分布并由此提出了1种采用2个三电平滞环比较器和1个两电平滞环比较器相结合的内环电流调节方案。外环采用了同步坐标电压控制器，使用1个简单的比例调节器就可实现输出电压跟踪的零稳态误差，保证了良好的稳态性能。建立了整个系统在dqo坐标系下的控制模型，实现了对d,q,o3个分量的独立解耦控制。仿真结果验证了该控制方案的正确性与可行性。     

计及电网电压不平衡的储能型铁路功率调节器负序优化补偿策略

针对偏远地区电网电压不平衡条件下牵引供电系统负序补偿及再生制动能量回收利用问题,基于储能型铁路功率调节器,提出一种在补偿装置容量有限时,计及电网电压不平衡条件的再生制动能量利用及负序综合补偿优化策略。分析了电网电压不平衡时储能型铁路功率调节器负序完全补偿机理,引入储能系统补偿系数,有功、无功电流补偿系数,以负序补偿度和牵引变电所补偿容量及供电臂负荷平衡度作为优化目标,提出储能型铁路功率调节器优化补偿模型。采用序列二次规划法对优化模型进行求解,最后通过仿真验证,表明该策略可以在电网电压不平衡时,使电网侧负序不平衡度降低的同时提高再生制动能量利用率,减少牵引负荷对牵引变电所的能量需求。     

电网不平衡工况下模块化多电平矩阵变换器控制策略

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可直接实现交交功率变换的新型高压大功率拓扑,在低频输电、大功率异步电机调速及低频海上风电送出等领域具有应用前景。由于2种频率的功率耦合作用,M3C桥臂电容电压在电网电压不对称时容易失稳。为此,文中首先对不平衡输入工况下M3C桥臂功率进行了计算,推导并总结了2种不同功率平衡方法下桥臂间的功率分配规律。在此基础上,研究低频环流对桥臂功率的影响,在保证系统总有功功率平衡的前提下,提出基于低频环流的M3C桥臂电容电压平衡控制策略,避免了网侧负序电流的引入;在不平衡工况下,通过桥臂电容电压闭环控制和功率直接补偿实现电容电压的快速平衡。所构造的低频环流仅在换流器内部流动,不影响M3C输入输出侧的解耦运行。最后在MATLAB中搭建了220 kV/400 MW M3C系统模型,验证了所提控制策略的有效性。     

Compressive sensing‐based adaptive sparse predistorter design for power amplifier linearization

Greedy algorithms in the compressive sensing theory have been formed the essential method for pruning power amplifier (PA) behavioral models and digital predistorters (DPDs). However, the inherent batch mode of these algorithms limits their application in adaptive digital predistortion framework. In this paper, a powerful subspace pursuit greedy scheme combined with stochastic gradient descent adaptive algorithm is proposed to design a class of adaptive sparse DPDs. According to the given sparsity level, the proposed approach can obtain the sparse terms of DPDs and extract the corresponding coefficients adaptively. Performance improvement of the proposed method is validated by simulation results on the adaptive DPD excited by 15‐MHz 3‐carrier Long‐Term Evolution signals and 50‐MHz 16 amplitude/phase‐shift keying signals. Meanwhile, measurement results on a Doherty PA excited by 30‐MHz 3‐carrier Long‐Term Evolution signals are also performed to verify the advantage of the proposed approach. Simulation and experimental results show that proposed algorithm can efficiently construct the adaptive sparse DPD models with only a small number of parameters; both nonlinear distortions and memory effects in the PA can be almost completely removed. A comparison with the nonsparsity aware DPD techniques and batch mode compressive sensing pruning techniques has been demonstrated that the proposed method exhibit faster convergence, improving tracking capabilities and reduced computational complexity.     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。     

基于Smallworld的配电AM/FM/GIS分布式系统

随着我国城网改造的逐步升温,配电管理系统（DMS）成为提高配电网运行和管理水平必不可少的手段,而AM／FM／GIS系统是配电系统整体管理水平提高的集中表现之一。本文围绕电力AM／FM／GIS系统的设计、功能规划,接口方案、一体化设计思想等问题进行了深入的探讨。     

TDC-3000分散控制系统的实际应用

广州恒运企业集团有限公司210MW机组采用了Honeywell公司的TDC-3000分散控制系统，该系统完全具有数据采集(DAS)、协调控制(CCS)、顺序控制(SCS)和炉膛安全监测系统(FSSS)功能，这种应用在国内电厂中尚属首次。为此，详细介绍了该系统网络结构的特点，系统主要硬件、软件的组成，分析该系统在机组运行中出现的问题并提出行之有效的解决办法，强调今后在设备选型时应特别注意的问题。     

分布式电源的配电网重构和电容器优化投切

综合考虑最优潮流、配电网重构和电容器优化投切,建立了计及分布式电源的配电网经济运行模型。鉴于模型的复杂性,采用结合最优潮流和改进蚁群算法的混合优化方法进行求解。该方法将最优潮流嵌入改进蚁群算法中,利用最优潮流求解考虑网络安全约束的分布式电源优化调度问题,利用改进蚁群算法优化配电网结构和电容器档位。为了提高蚁群算法的优化效率,建立含有局部搜索蚂蚁的混合蚁群,平衡蚁群算法的全局和局部搜索能力。通过对16节点和33节点的测试系统仿真,表明提出的模型和算法正确有效。     

An Application of the Recombination and Generation Theory by Shockley, Read and Hall to Biological Ion Channels

We have applied the Shockley-Read-Hall (SRH) model for the generation and recombination of charged carriers to biological ion channels. We show how to include this important effect in the traditional PNP model. The idea is to use the software of computational electronics that has been developed to solve Shockley’s equations. In particular we have used the simulator PROPHET to simulate biological ion channels and to include particle like properties and dynamics such as the capture and release of ions. The considerable reduction of effective diffusion coefficients can be well simulated. The saturation effect observed in current-concentration curves, which is not predicted by the conventional PNP model, has been successfully reproduced in our simulation. We also show that PROPHET can be used to perform both steady state and time dependent simulations for ion channels. The timescale can be microseconds, far beyond the range of molecular dynamics simulations. Our results demonstrate the useful role of PROPHET simulations in a multi-scale simulation approach.     

开关磁阻电机的自抗扰控制策略研究

开关磁阻电机由于其具有结构简单、可靠性高、调速范围宽等优点,在多种场合如新能源汽车以及家用电器等领域内得到应用和发展。本文以直驱型宽转速调速的多功能食品料理机为研究对象,结合开关磁阻电机特性及机械运动方程,建立系统仿真模型,利用自抗扰控制设计了开关磁阻电机宽转速稳定的调速系统,验证自抗扰系统能更好地抑制外部负载变化引起的扰动影响,并且具有更好的动态响应及稳态性能。最后对一台四相8/6开关磁阻电机进行实验,结果表明自抗扰控制可以有效控制电机的转速和转矩,在宽转速范围变工况条件具有优良控制性能。     

10kV架空线配电自动化系统的初步实施

分析 10kV馈线保护的二次重合闸与柱上真空开关 (PVS)的配合 ,实现 10kV架空线配电自动化系统的初级阶段———电压型馈线自动化 ,即当发生故障时 ,及时准确地确定故障点 ,方便维修人员处理 ,自动隔离故障点 ,恢复非故障区间供电 ,减小客户停电时间和停电范围。同时介绍了广州电力局电压型馈线自动化的应用实例。     

基于最优潮流方法的传输容量计算研究

可用传输容量计算已成为电力市场研究的一个重要部分，而总传输容量又是可用传输容量计算的基础，该文在介绍可用传输容量计算的基本概念，计算原则的基础上，建立了基于最优潮流（OPF）的总传输容量计算模型，提出了6种区域间传输容量计算目标函数，并通过定量证明了在一定条件下这六种目标函数计算的等价性，文中通过对IEEE－30节点系统进行的仿真计算，验证了基于OFP计算总传输容量的可行性，同时也通过实例算例验证了所提出定理的正确性。     

A novel auto-reference ultra-wideband receiver scheme

A new auto-reference (AR) transmit-receive scheme and a corresponding group decision algorithm on the generalized likelihood ratio testing (GLRT) principle is proposed in this paper to overcome the drawbacks of the power inefficiency and the high noise vulnerability in transmitted-reference (TR) ultra-wideband (UWB) systems. A partly overlapped detection window structure is introduced in which the decided data frames are regarded as the reference signal so that energy and time resources in the reference frame are saved and full-rate data transmission is achieved. Differential coding was utilized to solve the error propagation problem introduced by the overlapped detection windows. The group decision algorithm on the GLRT principle was utilized to estimate the correlation template through all data frames in detection windows and could offer better noise suppression. Simulation results reveal that the AR scheme with its decision algorithm outperforms the conventional and other modified TR schemes in generalized signal-to-noise ratio (SNR). Translated from Journal Xi’an Jiaotong University, 2006, 40(8): 932–935 [译自: 西安交通大学学报]