LCL型多逆变器并网系统谐振研究综述

多逆变器并网系统谐振将威胁电网的稳定运行。由于具备较好滤波效果,LCL型滤波器常被作为并网逆变器的输出滤波器。鉴于近年来又有很多LCL型多逆变器并网系统谐振机理分析和抑制方法被提出,有必要进一步梳理和总结。首先,介绍了多逆变器并网发电系统电路拓扑及等效电路。然后,梳理了频域分析法、模态分析法和多输入多输出模型分析法的基本概念及其在系统谐振机理分析中取得的新成果。接着,重点介绍了有源阻尼法、阻抗重塑法和采用有源阻尼器在系统谐振抑制方面的优点和局限性,揭示了虚拟电阻和陷波器的应用是上述方法的关键技术。同时,还分析了分层控制、控制器参数优化以及系统配置优化在系统谐振抑制方面的应用。最后,从新型电力系统建设趋势的角度,认为多逆变器并网系统正朝着大规模、多参数和不同控制方法并用的复杂系统方向发展,需要多种分析方法相结合才能准确分析其谐振机理。对于多逆变器并网谐振的抑制方法而言,传统有源阻尼法、阻抗重塑法和有源阻尼器将得到进一步深入研究,谐振在线监测技术或将成为该研究新的突破口。     

基于状态空间模型与PEM迭代算法的电力系统惯量辨识

惯量是保障电力系统频率安全稳定的重要参数之一,因此需对其进行精确的在线测量。针对当前采用的系统辨识方法测量精度不高的问题,研究系统辨识中算法模型的选择对测量结果的影响。首先,分析比较现有的传递函数模型、自回归滑动平均模型以及子空间辨识模型进行惯量辨识的测量原理。其次,从惯量响应初期阶段数据匹配的角度,提出基于PEM迭代算法的状态空间估计模型。最后,搭建10机39节点电力仿真系统,验证了所提辨识模型的正确性。并在不同功率扰动程度以及不同采样时间窗口下,分析4种辨识模型的适用性,为确定系统最优辨识模型提供参考依据。     

直驱风电场和串补之间的次同步振荡风险

随着电网规模的持续扩大,串补长距离输电系统引发的次同步振荡现象频现。因此,如何探析串补输电系统失稳的深层原因是当前系统稳定性分析发展方向之一。本文基于开环模式谐振理论,提出了一种串补输电线路引发次同步振荡的开环模式谐振分析方法,文章首先建立了直驱风电场外接串补输电线路的小信号模型,并通过开环模式谐振分析方法研究了串补线路和直驱风电场之间的动态交互作用。结果表明串补主导的开环次同步振荡模式与风电场主导的开环次同步振荡模式在复平面靠近时,系统的闭环稳定性将会下降,并运用残差指标成功预测了开环模式谐振条件下闭环模式的位置,而改变风机参数或调整串补度可以规避动态交互的发生。本文通过算例系统验证了上述理论分析的正确性,证明直驱风电场通过串补输电线路进行输电时存在一定的失稳风险,能在一定程度上为串补输电系统的参数整定提供借鉴。     

基于改进粒子群算法的无线电能传输高频阻抗数值研究

为提升磁谐振式无线电能传输系统传输精度和传输效率,需研究磁谐振式无线电能传输过程高频阻抗特性。依据最大功率传输原则,获取阻抗匹配适应值函数,通过适应值函数,得到匹配高频阻抗实部和虚部,从电容值实时调整的角度出发,更新粒子速度和位置,混沌局部搜索最优粒子;采用惩罚函数处理越界粒子,依照最终获取的最优粒子调整无线电能传输系统中电容数值,使调整后无线电能传输系统高频阻抗和适应度函数获取高频阻抗数值一致,实现对无线电能传输系统中高频阻抗匹配。实验分析发现,采用该方法匹配高频阻抗后无线电能传输精度最高可达96.59%。     

考虑虚假数据注入攻击的有源配电网分布式状态估计

状态估计作为保障电网监测数据质量的关键一环,为能量管理系统提供可靠的数据基础。考虑到有源配电网量测误差大、易遭受网络攻击等问题,本文研究计及虚假数据注入攻击的有源配电网分布式状态估计方法。首先,各子区域根据自身量测进行状态估计,并利用平均一致性算法获取全局信息对内部状态量进行修正,实现完全分布式状态估计;其次,在子区域状态估计中引入权函数动态修正目标极值函数的权重矩阵,增强状态估计的抗差性能;然后,在边界节点和易受到虚假数据注入攻击的节点配置同步相量测量单元,提高辨识虚假数据攻击的能力;最后,利用IEEE 118节点配电网系统进行算例仿真验证。试验结果表明,本文所提出的状态估计方法不仅可以有效减小估计误差,还能准确辨识虚假数据注入攻击,提高了状态估计的精度和虚假数据注入攻击的辨识能力。     

谐振式无线电能传输系统恒功率输出特性研究

在无线充电过程中,电池阻值的变化会引起输出功率的波动,从而减短电池寿命,影响充电安全。针对磁耦合谐振式无线电能传输变负载系统,通常是在接收端加入控制电路使输出功率稳定,但这增加了用电设备的体积。因此,文中提出了基于反射阻抗原理的两种恒功率控制策略： Sepic电路恒功率输出控制策略和移相控制恒功率输出控制策略。首先分析了负载电阻对输出功率的影响,然后推导了Sepic电路驱动信号的占空比、移相控制中驱动信号的移相角与输出功率的关系,给出了文中恒功率控制策略的原理。最后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证了文中理论分析及所提控制方法的正确性,仿真结果表明两种控制方式均能有效实现恒功率输出。     

某大型相控阵雷达天线骨架结构设计

近年来国内大型相控阵雷达技术得到长足的发展,天线骨架作为天线单元及大量电子设备的结构载体,对其安装精度、阵面变形、结构强度等技术指标提出高质量要求。本文以某大型相控阵雷达天线骨架结构设计为例,详细阐述了结构设计中的相关思路和方法。根据天线骨架的结构布局方式,对骨架分块、拼装精度、连接强度和阵面精度进行了详细分析,保证天线骨架长途运输、精度指标和结构安全性等要求。最后通过力学仿真、试验测量与理论分析相互验证,证实了天线骨架结构设计的合理性。     

一种分布式光纤测温系统的设计与实现

由于受到光纤损耗影响,长距离光纤测温精度较低。为了提高长距离光纤测温精度,提出了一种分布式光纤测温系统设计方案。通过理论分析确定了拉曼散射光中的损耗分量。对常温下的测试数据进行拟合建模,分离出损耗分量并对其进行补偿,消除了损耗对测试温度的影响,提高了长距离光纤测温的准确性。利用参考光纤环实现了光纤温度实时动态解调。将待测光纤环分别放置在50℃、60℃、70℃、80℃的恒温水槽中进行了试验,并对其数据进行了处理分析。结果表明,系统测温精度为±1℃,空间分辨率为2 m。     

Single particle tracking of fluorescent nanodiamonds in cells and organisms

Ever since the discovery of fullerenes in 1985, nanocarbon has demonstrated a wide range of applications in various areas of science and engineering. Compared with metal, oxide, and semiconductor nanoparticles, the carbon-based nanomaterials have distinct advantages in both biotechnological and biomedical applications due to their inherent biocompatibility. Fluorescent nanodiamond (FND) joined the nanocarbon family in 2005. It was initially developed as a contrast agent for bioimaging because it can emit bright red photoluminescence from negatively charged nitrogen-vacancy centers built in the diamond matrix. A notable application of this technology is to study the cytoplasmic dynamics of living cells by tracking single bioconjugated FNDs in intracellular medium. This article provides a critical review on recent advances and developments of such single particle tracking (SPT) research. It summarizes SPT and related studies of FNDs in cells (such as cancer cell lines) and organisms (including zebrafish embryos, fruit fly embryos, whole nematodes, and mice) using assorted imaging techniques.     

Photoacoustic‐Guided Surgery with Indocyanine Green‐Coated Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticle Clusters

A common cause of local tumor recurrence in brain tumor surgery results from incomplete surgical resection. Adjunctive technologies meant to facilitate gross total resection have had limited efficacy to date. Contrast agents used to delineate tumors preoperatively cannot be easily or accurately used in the real‐time operative setting. Although multimodal imaging contrast agents are developed to help the surgeon discern tumor from normal tissue in the operating room, these contrast agents are not readily translatable. This study has developed a novel contrast agent comprised solely of two Food and Drug Administration approved components, indocyanine green (ICG) and superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles—with no additional amphiphiles or carrier materials, to enable preoperative detection by magnetic resonance (MR) imaging and intraoperative photoacoustic (PA) imaging. The encapsulation efficiency of both ICG and SPIO within the formulated clusters is ≈100%, and the total ICG payload is 20–30% of the total weight (ICG + SPIO). The ICG–SPIO clusters are stable in physiologic conditions; can be taken up within tumors by enhanced permeability and retention; and are detectable by MR. In a preclinical surgical resection model in mice, following injection of ICG–SPIO clusters, animals undergoing PA‐guided surgery demonstrate increased progression‐free survival compared to animals undergoing microscopic surgery.