正弦波调制全光纤电流互感器光回路故障预警方法

正弦波调制全光纤电流互感器(fiber optical current transformer, FOCT)因具备动态范围大、不与一次主回路连接、绝缘性能好、无铁磁饱和等优点，成为特高压换流站重要的测量设备。但在实际运行过程中，FOCT故障率远高于电磁互感器，而光回路故障是最为常见的故障类型。针对此，首先建立FOCT数学模型，提出二次谐波、光强峰值、平均光强应作为重要监测量；在此基础上分析光回路故障对探测器输出信号的影响，提出基于驱动电流及探测器输出信号变化的光回路故障预警方法，通过阈值设置及平均光强趋势判断等辨识真实的光回路故障。最后开展现场试验验证，证明该预警方法的有效性。     

正弦波调制的全光纤电流互感器故障机理分析

正弦波调制的全光纤电流互感器(FOCT)在直流输电工程中得到了广泛应用,但其在实际运行中故障率远高于电磁式电流互感器,严重威胁电网的安全运行。为研究FOCT的故障机理,建立了FOCT输出信号模型,分析了其调制、解调的基本方法,给出了计算被测电流时所用信号处理方法的影响因素,指出FOCT的光回路及调制回路通过改变探测器输出信号中二次谐波分量的大小而影响FOCT的工作状态,当两回路参数的改变造成二次谐波幅度低于FOCT检测要求时将导致其出现测量故障,并据此将FOCT的故障划分为光回路故障和调制回路故障。仿真计算了光回路和调制回路对二次谐波影响的基本规律,并给出了2种故障的特征差别。最后,开展了FOCT的光回路和调制回路故障模拟试验,试验结果验证了理论分析的正确性。     

波长调制光谱理论研究

基于谐波检测技术,对波长调制光谱进行了理论研究,给出了分析信号各阶谐波分量的表达式。对洛仑兹线型和高斯线型描述下的气体吸收光谱进行了分析,求出了各自二次谐波分量的表达式及两者之间的相互关系。建立了剩余幅度调制和光学干涉信号两大影响因素的数学模型,提取了二者产生的二次谐波分量的表达式,给出了相应的抑制方法。通过调节调制信号的幅度降低干涉信号的影响,以取得最大的信噪比,对于较高信噪比的获得,将在半导体激光器中得到进一步应用。     

基于改进调制的两级式单相光伏并网逆变器前级二次谐波抑制

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂的运算处理,易于实现。进一步分析了改进调制方法下前级Boost电路的小信号传递函数,提出了欠阻尼条件下基于微分先行PID算法的光伏电池最大功率点电压跟踪方法。仿真表明,改进后的两级式单相光伏并网逆变器最大功率点跟踪过程振荡小,光伏电池输出电流平稳,二次谐波电流抑制效果显著。     

直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制

传统的单极性与双极性单相逆变调制方法的推演是基于直流母线电压为理想恒定直流量的前提。在实际的单相系统中,交直流功率的耦合使得单相逆变器直流母线电压含大量二倍交流电压频率的纹波分量。若采取传统逆变调制,二次纹波分量又使得交流输出侧的三次谐波含量增加,影响交流输出侧的电能质量。文中采用双重傅里叶变换从理论上对输出电压的谐波特性进行评估,从而提出了一种在直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制方法。利用基于三阶广义积分器的增强型锁相环提取直流母线上的二次纹波分量,并通过在逆变调制系数中注入相反二次分量的方法,达到削弱输出侧三次谐波,降低交流总谐波畸变率的目的。最后,通过实验验证了所提主动调制方法的合理性和可行性。     

基于加权平均采样的单极性倍频调制策略研究

针对对称规则采样引起非期望载波谐波,非对称规则采样增加控制器计算负担等问题,提出了一种加权平均采样脉冲宽度调制(PWM)策略.通过对调制信号进行重构,利用双重傅里叶变换建立了精确谐波解析表达式,并分析了不同加权系数对逆变器输出谐波性能的影响,详细阐述了该单极性倍频调制策略的应用优势及其具体实现方法.实验结果表明,所提出的调制策略可有效抑制单极性倍频调制输出的奇数倍次载波谐波,且算法简单易于实现,降低了系统对控制器的实时性要求.     

一种降低高次谐波的变载波频率调制方法

此处提出了一种变载波频率调制方法,即当正弦电压幅值较高时采用较低的载波频率,而当正弦电压幅值较低时采用较高的载波频率。该方法与固定载波频率调制相比,在保持总开关次数不增加的条件下,减少输出电压的高次谐波含量。阐述了该调制算法下调制电压高次谐波分布与载波频率之间的关系。通过仿真分析及样机实验验证了该方法对降低调制输出电压的高次谐波具有良好的效果。     

混合H桥级联逆变器的改进型调制策略

对于直流侧电压比为1:3的混合H桥级联型逆变器而言,其可以输出更多的电平数,但在传统混合调制策略下,低压单元存在过调制问题,将导致逆变器输出电压中出现难以滤除的低次谐波,严重影响负载的运行性能.为合理解决上述问题,提高所述拓扑的实用性,在传统混合调制策略的基础上,对问题区间的调制进行改进,提出一种改进型调制策略,并对调制的基本原理和逆变器的输出特性进行了详细理论分析.所提改进型策略可有效解决低压单元固有的过调制问题,消除过调制带来的不利影响.最后,通过仿真与实验,对比验证所提改进型调制策略的正确性与可行性.     

一种采用陷波滤波器的超前角弱磁控制算法

针对永磁同步电主轴在弱磁阶段,当采用SVPWM过调制控制时稳态速度产生波动的现象,在分析超前角弱磁控制算法的基础上,将主要原因归结为SVPWM过调制引起逆变器输出电压的6次谐波分量通过弱磁电压闭环传导到dq轴参考电流中,造成电流环控制性能变差进而影响电主轴的速度控制性能。对此,提出一种采用陷波滤波器的超前角弱磁控制算法。此方法在弱磁电压闭环回路中设计了陷波滤波器,以滤除输入电压信号中的6次谐波分量,同时不影响其他信号分量。实验结果表明,加入陷波滤波器之后,弱磁阶段的输出电压、电流与速度信号中的6次谐波分量明显地减小,其波形得到了显著改善,从而有效地提高了电主轴的弱磁调速性能。     

定子电流信号中的齿轮故障过调制特征及二次幅值解调分析

针对电动机定子电流信号中齿轮故障调制成分复杂、故障特征不易识别问题,首先从全局域双边频谱分析入手,分析定子电流信号中的齿轮故障过调制及双重调制现象的成因及规律,提出一种二次幅值解调分析的齿轮故障特征提取方法.根据Hertz接触冲击理论推导齿轮表面局部故障时的激励力矩变化函数,以此建立电动机驱动齿轮副系统的计算机仿真模型,并搭建齿轮故障模拟试验装置.利用仿真和试验分析方法重现定子电流信号中的过调制特征,并验证二次幅值解调包络谱分析方法的有效性.结果表明,该方法可以有效剔除电源及齿轮啮合频率调制成分,消除过调制现象产生的频率混叠误差,得到的齿轮故障频率成分更加准确与清晰,其谐波幅值分布符合一般的齿轮故障特征分布规律.     

一种微弱光电信号调制解调电路设计研究

本文针对微弱光电信号或弱信噪比条件下的光电信号检测及数据采集,设计了一种基于自相关检测原理的调制解调电路,旨在用于传感器的光电强度调节及低信噪比信号检测.该电路利用自相关特性较明显的伪随机码与光纤传感器对被检测微弱信号进行调制解调,通过检测输出光强度达到检测微弱信号的目的.同时,对该电路方案进行了强噪声条件下的检测性能仿真研究,仿真结果表明,该电路方案能够有效地实现弱信噪比条件下的光电信号检测及数据采集.     

一种新型高压输电线路电压谐波检测方法的研究与设计

为了对高压输电线路电压谐波含量进行直接测量,及时了解输电线路谐波情况,笔者提出了一种基于场强法测量高压线路电压谐波信号的新方法,克服了传统测量方法不能获得高压线路电压谐波信号的问题。通过建立场强法获得电压信号的数学模型,并从理论上证明了其正确性;同时设计了谐波检测仪实际测量电路,验证了理论的正确性。高压输电线路谐波检测仪可以方便地检测出高压线路上电压的谐波含量。     

多电平逆变器多载波调制策略的谐波分析

针对多电平逆变器多载波调制策略的谐波问题,采用双边傅里叶变换方法,提出了一种通用的谐波分析方法,得出输出电压谐波的解析表达式,从理论上阐述了多载波调制策略的谐波特性.根据所得出的通用谐波解析表达式,推导了一种具有特定相邻载波相位关系的调制策略谐波解析表达式,给调制策略的实际应用提供了理论依据.同时对3电平、5电平及7电...     

基于故障树分析法的全光纤电流互感器可靠性研究

全光纤电流互感器（FOCT）具有体积小、绝缘简单、无磁饱和等优点,并能更好地兼容现代数字控制和保护系统,成为电流互感器的重要发展方向。然而,目前FOCT长期运行可靠性较低,严重制约了其在数字化变电站中的推广应用。本文从电路和光路两方面全面开展了FOCT的故障树模式分析,建立了覆盖FOCT整体结构的故障模式分析体系,提取出FOCT长期运行过程中出现的主要故障模式,构建了完整的FOCT故障树,对其故障模式进行原因分析和排查,从方案设计、元器件筛选和施工工艺方面提出可靠性提升措施,并结合实际案例对所提方法进行了应用验证。研究结果可为FOCT故障分析及运行可靠性提供理论依据。     

级联型变频器输出性能与调制度关系的分析

幅值调制比是PWM调制技术中一个重要的参数.基于此,分析了级联型多电平变频器调制度与输出性能的关系:它不仅与输出电压的高低密切相关,而且还与输出电平数、输出谐波等有关,调制度区域越小,输出电平数越少,谐波含量也越高,因此其输出性能也越差.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

光纤电流互感器渐变性故障时频特征辨识

通过时频变换方法分解光纤电流互感器(FOCT)输出信号,获取渐变故障信号特征,是故障分析的关键步骤。针对FOCT渐变性故障信号时域跨度大且劣化过程呈随机性的特点,对输出信号进行跨间隔采样,利用小波包分解算法,根据故障信号频段实现故障信号特征提取,利用相关评价指标对时域特征参数进行筛选,得到表征FOCT劣化趋势的最优特征参数。针对信号特征维度高的特点,提出主元分析法对高维特征降维处理,满足故障特征辨识快速性的需求。实验结果表明：使用6层小波包分解算法,得到64个包含不同频段信号的子序列,对比各个频带能量占比来确定互感器运行状态,能够实现有效辨识渐变性故障特征。     

级联型多电平逆变器最小总谐波失真阶梯调制策略研究

为了降低级联型多电平逆变器的输出电压谐波分量,提出了一种新颖的基于KKT条件最优化方法的阶梯调制策略。利用KKT条件法,经过严格的数学推导,得到相应的导通角计算方法,所提出的阶梯调制策略能够在任意调制系数下最小化阶梯波输出的总谐波失真(THD)。另外利用牛顿-拉普逊迭代法来求取上述导通角计算中的关键参数。为了克服牛顿—拉普逊迭代法计算速度慢的缺点,提出了幂函数逼近法来简化计算复杂度。最后,对上述方法进行了仿真分析,得到了固定和可变调制系数下的级联逆变器输出电压波形和其频谱分布。仿真结果证实了调制策略的有效性。     

基于电光晶体的激光PPM偏振调制设计

调制解调技术是大气激光通信系统中的关键技术。提出一种新的光与电脉冲组合调制方式,对已经进行过PPM（脉冲位置调制）调制的激光信号再用电光晶体进行偏振调制。设计了同一信道四种偏振态（0°、30°、60°和90°方向振动的偏振光束）的PPM偏振调制方案。搭建了硬件时序电路及偏振调制系统,四束偏振光通过同一大气信道,同时被衰减,信道的衰减可以相互抵消。硬件仿真结果表明：采用光与电脉冲组合调制方式可以减少甚至消除大气信道对大气激光通信的影响,而且由于光波的偏振复用可以成倍提高大气激光通信的通信容量。