压电叠堆联接方式及低频发电特点的研究

压电发电是一种新型的振动能量收集技术。论文推导并给出了压电叠堆在33模式低频振动时输出电压和功率的数学表达式,并分析指出了输出电压和功率与压电系数、压电片个数、压电片厚度、激振力、激振频率正相关,与电极面积和介电常数负相关;电学串联的压电叠堆可以输出较高的开路电压;电学并联的压电叠堆可以输出较高的输出电流和功率。文中设计了压电叠堆夹持装置和振动发电实验装置,在振动频率5Hz、激振力26N的情况下得到两片电学串联叠堆和并联叠堆的最大功率分别为0.14μW和0.4μW;实测输出电压随振动频率、电阻、压电片个数、振子厚度和电极面积的变化趋势与理论预测相符。     

压电式振动能量采集电源管理电路分析

压电式振动能量采集的应用十分广泛,在许多能量采集装置中都采用压电元件实现能量转换。分析了振动能量采集装置中压电元件采集的能量输出管理电路,包括标准能量采集电路、DC-DC变换的优化标准能量采集电路、同步电荷提取电路、电感同步开关采集电路和双同步开关采集电路等五种电源管理电路的原理,比较了它们的能量采集输出效率,指出了各种电源管理电路的特点和适用条件。     

圆-三角-附板振子流致振动与发电研究北大核心CSCD

针对流致振动能量转换系统中硬驰振分支能量利用受限问题,提出一种新型圆-三角-附板组合截面振子。改装现有流致振动能量转换装置,引入扭矩传感器获取流体力,进行不同励磁电压下的流致振动与发电试验,评估振幅、频率、升力、功率和效率等参数。该研究旨在为提高流致振动能量转换系统的实际发电潜能和扩大其适用范围提供新思路。结果表明:在涡激振动区间,随着流速增大,圆-三角-附板振子可捕获更多的流体能量;随着阻尼增大,圆-三角-附板振子振动响应由软驰振模式过渡到硬驰振模式;圆-三角-附板振子的最佳能量转换分支为驰振分支,其最大振幅比为2.43,对应励磁电压为3 V,折合流速为12.38;最优发电功率为24.72 W,效率为25.46%,对应励磁电压为99 V,折合流速为12.38,与三棱柱振子相比,其可一定程度提高能量转换能力。     

Marx发生器驱动的电感储能型脉冲功率源

为研制电感储能型高功率脉冲源,实验研究了采用Marx发生器驱动电感储能-电爆炸丝断路开关的技术途径。研究表明,以等效电容1μF的Marx发生器作为能源,采用1.5μH的储能电感和上百根直径0.05mm、长560mm金属丝并联形成的断路开关,在Marx发生器等效输出电压>180kV时,可在约10Ω负载上输出峰值功率>40GW,能量传递效率>50%,脉宽近200ns,前沿约50ns的脉冲,从而证明该技术途径可较大幅度提高脉冲功率源的输出功率和能量传递效率。     

基于压电效应的磁场能量采集管理电路研究

对基于压电效应的磁场能量采集管理电路进行了研究,介绍了不同能量管理电路的结构和工作原理。通过MATLAB对各能量管理电路在压电材料处于恒定外力下的输出功率特性进行了仿真分析,并制作了悬臂梁结构电磁能量采集装置和能量管理电路,测试了各能量管理电路在恒定幅值工频磁场下的输出功率特性,结果表明,在2.4Oe工频磁场下串联同步开关电感电路使输出功率提高了13.14%。使用该装置在20A载流导线附近成功采集磁场能量并点亮LED灯。     

具有电路状态控制的低功耗压电能量采集电路设计

在非连续随机压电能量采集系统中,为了避免环境能量较低时采集电路仍然工作并消耗能量的问题,本文设计了一种具有电路状态控制的低功耗压电能量采集电路。当压电能量采集器（PZT）产生的电压大于设定门槛电压时,DC-DC开关变换器开始工作并进行阻抗相匹配,实现压电能量采集电路以最大功率输出,当PZT产生的电压小于设定门槛电压时,DC-DC开关变换器停止工作,进入休眠模式,减小电路功耗以提高压电能量采集效率。     

电容钳位零电压开关同步整流反激变流器

为进一步提高反激变流器的效率,提出了一种新型同步整流输出的反激变流器及其控制方法。利用同步整流管的双向导通特性,通过在反激变流器一次侧开关管源漏极之间并联吸收电容,实现漏感能量的无损吸收,同时实现了一次侧开关管的零电压开通及零电压关断,降低反激变流器的开关损耗以及吸收电路损耗,并在整个负载范围内取得高的转换效率。据此制作了一台64W的样机,验证了方案的有效性。     

新型无源无损软开关boost变换器研究

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。该文分析和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关boost变换器。其无源无损软开关电路仪由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路的各种工作模态进行了详细分析,并给出了软开关环节中的参数设计方法：250W的样机实验表明,该变换器实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。具有较为广阔的应用前景。     

一种最小电压应力的无源无损软开关技术

电力电子变换器开关频率的提高,减小了变换器的体积,提高了功率密度,但同时也增加了变换器的损耗。软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。本文探讨和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关拓扑结构。该结构由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在一个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路进行了工作模态分析,给出了软开关环节中电感和电容的参数设计方法,并搭建了一个功率为250W 的实验样机,对理论分析进行了验证。实验结果表明,该结构实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。     

双面激振矩形复合压电振子的有限元分析

基于Ansys的压电耦合场,对复合压电振子进行模态,谐响应分析。通过模态分析了解振子的动态力学特性,得到振子的固有频率和振型;通过谐响应分析得到振子在简谐激励下的稳态响应,并得到振幅对频率的变化曲线,实现了矩形复合式压电振子的电压加载分析并利用瞬态分析模拟了振子的椭圆运动轨迹,对双面激振和单面激振效果进行了对比,结果表明双面激振更具优势。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

碱法提取煤矸石中氧化铝试验条件优化

工业固体废物煤矸石中存在有价值的氧化铝，如能将其替代铝土矿提取氧化铝，则将变废为宝。然而，煤矸石中的铝、硅主要以高岭土形式存在，活性很低，因此需要通过高温破坏煤矸石中高岭土结构，才能将其中的氧化铝转化为可溶于碳酸钠溶液的铝酸钙。为了使煤矸石中的氧化铝尽可能多地溶出，采用正交试验方法分别对采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝的活化和溶出条件进行了优化。试验结果表明：采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝，最佳条件下煤矸石中氧化铝溶出率可高达89.5%，试验所确定的最佳条件可供工业试验参考。     

关于“十三五”配电网发展的思考

配电网直接面向电力用户,是保障电力“落得下、用得上”的关键环节,也是改善民生的重要基础设施。面对“十三五”期间配电网发展“高质量、智能化”的需求,在梳理总结当前存在问题的基础上,从经济社会发展、高供电可靠性要求、分布式能源与多元化负荷接入、外部建设环境变化等角度阐述了配电网发展面临的挑战与机遇,提出了未来配电网发展面临的关键问题,并从规划建设角度提出了应对措施与建议。     

1 000 kV皖南-浙北特高压线路工频参数测试干扰及结果分析

特高压线路工频参数测试干扰分析是选择适合工频参数测试方法及测试结果分析的重要基础。测试了1 000 kV皖南-浙北特高压线路正序和零序参数测试期间的干扰电压信号,分析了其频谱特征;在此基础上,通过与正序参数仿真计算值的对比分析了正序参数实际测试偏差。结果表明：皖南-浙北特高压同塔双回线路工频参数测试期间,干扰电压存在“三相不平衡性及时变性”的特点;工频法和异频法2种不同方法得到的线路参数测试结果存在一定差异;干扰电压“时变”时,线路工频参数测试宜采用异频法。     

DZM与FM系列铅酸蓄电池在制造过程中的比较

根据多年的实际工作经验,从基本原理、客户要求及电池使用的角度出发,通过不同生产及工艺条件下反应生成物的不同,对DZM与FM系列铅酸蓄电池在生产制造过程中的不同进行了阐述。     

基于NW小世界的量子进化算法在无功优化中的研究

针对量子进化算法的早熟问题,提出了一种适于电力系统无功优化的NW（newman-watts）小世界量子进化算法。该算法引入了NW小世界网络模型,以一种新颖的随机加边方式动态改变种群个体的邻域拓扑结构,从而保证了整个优化过程中的种群多样性,提高了算法的全局搜索能力。应用该算法对IEEE-14节点和IEEE-57节点系统进行无功优化的仿真分析,结果表明,NW小世界量子进化算法在电网无功优化计算中具有较强的全局寻优能力和较高的收敛精度。