高比例可再生能源电力系统的快速频率响应市场发展与建议

随着非同步电源渗透率增加,电网的惯性逐步降低,扰动后电网的频率变化率变大,频率调控面临着巨大挑战.近年来,快速频率响应(FFR)的概念已被提出,并应用于一次调频之前,为一次调频响应争取时间,使低惯性系统在一次调频响应前不至于到达系统低频减载的频率阈值.文中从典型FFR资源、辅助服务产品设计、市场交易和应用实例等几方面总结了国外FFR市场开展现状.结合中国电网应对未来低惯性系统的调频需求,阐述了FFR技术的研究趋势,并为中国FFR市场建设提出了建议和展望.     

硫杂杯芳烃-金属离子的新型配位化合物

选择性分离贵金属、放射金属、碱金属等金属离子是重要研究方向之一。硫杂杯芳烃是一类由硫原子桥链苯酚单元构成的大环化合物。作为第三代超分子材料,硫杂杯芳烃反应位点丰富,上边缘、下边缘以及桥链的硫原子上都有进行功能化的可能性,而功能化后硫杂杯芳烃能够表现出与金属离子优异的配位性能,从而达到选择性分离金属离子的目的。本文介绍了硫杂杯芳烃的合成历史、自身结构特点以及配位机理。在此基础上分析了在硫杂杯芳烃的上缘、下缘引入酯基、酰胺、亚胺/胺等官能团后与碱金属、碱土金属、放射金属、贵金属离子等的配位情况,总结了硫杂杯芳烃自身构型、杯环的大小、溶剂类型等对其配位性能的影响,并深入分析了与金属离子的不同配位机理。本文可以为开发高效选择性分离提取各种金属离子的技术提供理论依据。     

提高组串光伏发电效率的直流动态重构控制策略

针对均匀低光照下组串式逆变器效率低的问题,提出一种提高组串逆变器并行效率的直流侧开关重构策略.基于一种光伏直流开关拓扑结构对多光伏串和多逆变器的连接进行控制.考虑光伏系统效率和并行开关电气寿命等系统运行指标,控制逆变器运行台数使系统效益指标函数最优.提出防止逆变器功率越限策略,利用最小二乘回归算法预测天气短时间变化范围,确定光伏系统允许的开关重构方案;对比不同时刻其他最佳开关连接方式,选出最终连接方案最小化开关切换次数.最后,利用控制决策决定直流开关重构的最终方案,将提出的策略与常规光伏发电和仅考虑目标函数发电作数据对比,验证该策略的有效性与可行性.     

高功率密度SiC静止无功补偿器强迫风冷散热综合建模及优化设计方法

为了提高大功率高功率密度电力电子装置热设计的准确性和设计效率,该文综合热传导、对流换热与流体力学理论,针对电力电子装置的典型强迫风冷散热系统,提出基于截面积二次方根为无量纲特征长度的综合热模型,并提出一种强迫风冷散热系统体积最优的优化设计方法.以380V/50kvar高功率密度静止无功补偿器(SVG)为例,比较所提出的综合热模型与温升实验的热阻,综合热模型平均热阻误差在7％以内,即在SVG满载运行时,散热器平均表面温升的绝对误差ΔTe在1.3℃以内.该文提出的综合热模型相对于传统热模型精度提升62％,证明了综合热模型的准确性.基于所提出的优化方法设计的散热系统体积4.03L,对比传统方法设计的体积5.7L,体积缩小30％,从而证明了该文提出优化设计方法的可行性.     

含微裂纹铝材的电磁超声Lamb波混频非线性检测及量化分析

早期微裂纹的检测是结构失效分析的关键,该文利用电磁超声Lamb波混频检测的方法,综合考虑微裂纹界面呼吸作用的特点,以弹簧模型为基础并考虑微裂纹界面的迟滞效应和阻尼力,建立含有微裂纹的三维Lamb波混频非线性检测模型,模拟混频超声波作用下微裂纹的波动状况,分析混频超声波与微裂纹界面发生的非线性作用,研究微裂纹长度与深度的变化对混频调制效果的影响.最后搭建电磁超声混频非线性检测系统,根据差频非线性系数与和频非线性系数对微裂纹长度变化敏感性的不同定义了综合系数因子,量化分析微裂纹的长度.通过实验数据得到了综合系数因子与微裂纹长度之间的关系,并对微裂纹长度进行了预测.实验结果表明,利用综合系数因子可以对微裂纹长度进行有效的预测.     

基于简化状态轨迹的半桥LCC谐振变换器无噪声Burst模式控制策略

半桥LCC谐振变换器在轻载工作模式下,其高开关频率和谐振腔中较大的无功电流会显著降低变换器的工作效率.Burst模式是一种可有效提高变换器轻载效率的方法.但传统Burst模式会造成谐振腔电压电流剧烈振荡进而增加损耗,甚至引发变压器饱和.该文推导半桥LCC变换器不同模态的简化状态子轨迹.在此基础上,提出半桥LCC变换器的Burst模式简化状态轨迹控制策略.该策略通过控制半桥开关管的开关时间,保证半桥LCC变换器谐振腔无振荡,使变换器稳定可靠地工作在高效率状态.此外,针对极轻载条件下Burst模式的噪声污染问题,该文基于半桥LCC变换器Burst模式的简化状态轨迹,进行能量求解和改进控制,保证半桥LCC变换器Burst模式工作频率在人耳敏感的频带以外,抑制噪声的产生.最后,搭建实验装置对所提出的半桥LCC变换器Burst模式进行实验验证.实验结果证明,上述方法显著提高了半桥LCC变换器的轻载工作效率,消除了谐振腔的剧烈振荡和噪声污染.     

模块化多电平变换器的新型滑模控制器设计

为了提升模块化多电平变换器(MMC)应用性能,设计了一种MMC的新型滑模控制器(SMC).通过对系统动态的建模分析,得到了系统控制参数之间的关联性及其适用条件,从而指导了SMC的设计.与传统比例积分(PI)控制器相比,SMC应用于MMC时可提供相当的稳态性能,但动态响应更快,同时不会影响计算量,且对系统模型的精确性无要求.基于PSCAD/EMTDC软件进行了所提出控制策略的仿真,同时利用实验室原理样机进行了实验,仿真和实验结果均验证了新型SMC应用于MMC的性能.     

延时信号消除锁相技术及其延时误差影响分析

基于延时信号消除(DSC)的锁相环(PLL)技术可以实现指定次谐波和负序分量的影响消除,快速捕获非理想电网电压正序分量的相位.然而受限于现场应用的采样速率,延时信号往往无法按预期精准实现,延时误差不可避免.而目前针对这种延时误差对DSC PLL的影响及在此基础上的参数选型约束未见报道.这里在描述DSC对正、负序分离及谐波消除机理的基础上,定量分析了延时误差的影响,并以此为依据,给出了基于给定精度约束的延时误差限值计算方法和采样频率选型原则,指导DSC锁相技术应用时的参数设计.最后通过实验验证了理论分析和参数设计方法的有效性与准确性.     

HVDC站内直流转换开关避雷器动作电流监测装置设计与应用

直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备.直流转换开关内并联的避雷器组在开关动作后需要快速吸收大量能量.但是,多柱并联结构的避雷器普遍存在氧化锌电阻片能量吸收不均的问题,导致低阻抗的单柱氧化锌发生热崩溃击穿故障.在线同步采样多柱避雷器动作电流是及时发现和更换特性退化的避雷器阀组、保障设备安全和系统稳定运行的迫切要求.为实现动作电流的同步采样,研究了一种无线通信的动作电流监测装置,具有高精度同步、高采样率、短距离无线通信和非破坏安装等优势.实测动作电流数据表明,监测装置能够及时发现电流不均匀情况,避免避雷器被击穿引起非计划停运,提高系统运行稳定性.     

质子交换膜燃料电池有序化膜电极研究进展

质子交换膜燃料电池的发展和应用是促进现代生活方式低碳环保化的最重要路径之一。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件,实现膜电极结构的有序化是同时满足低铂载量和高电化学性能要求的关键。本文系统总结和分析了最近有关有序化膜电极的相关研究进展。与发展较为缓慢的质子导体有序化相比,以催化剂有序化和催化剂载体有序化为路径实现的有序化膜电极结构优化已经得到快速发展,对于促进质子交换膜燃料电池规模化应用表现出极大的发展潜力。