一种单电源型单相五电平逆变器

针对现有多电平逆变器成本高、体积大的问题,此处提出了一种单电源型单相五电平逆变器.该逆变器使用较少的器件实现了五电平的交流电输出,而且无需额外电路即可实现电容电压的自动平衡,采用最近电平逼近法和基频调制策略产生开关控制信号.此处分析了该逆变器的工作模态、调制策略及其电路特性,并搭建实验样机进行了验证.实验结果证明了所提逆变器的有效性和可行性.     

一种航天用Weinberg拓扑软开关变换器

此处针对传统Weinberg拓扑开关管应力大、整流二极管反向电压尖峰大的问题,在传统Weinberg拓扑基础上,添加辅助电感、辅助电容、二极管实现金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)零电压开通、二极管零电流关断,提出一种新型航天用Weinberg软开关变换器.详细分析了该软开关变换器工作原理,搭建了一台输入电压68～79 V,输出电压102～103 V,额定输出功率1000W,开关频率50 kHz的原理样机.实验表明,该变换器可以有效降低MOSFET电应力,在额定工况下,将其MOSFET开通时4A电流尖峰降低至零,降低整流二极管反向电压尖峰,将其反向电压尖峰从135 V减小至10 V,减小母线电压纹波,有效提高电源可靠性,验证了Weinberg软开关拓扑理论的正确性.     

考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法

在当前可再生能源大量接入的背景下,燃气轮机与电转气等技术的发展使得电-气综合能源系统的耦合度逐渐加深,对系统的可靠性要求也日益提升.针对风电和光伏等分布式电源接入的场景,提出了一种考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法.首先对燃气轮机技术进行分析和建模;其次,考虑系统柔性负荷产生的能量短缺成本,计及辐射状网络供能可靠性,建立以投资成本、维护成本和可靠性成本为目标的优化规划模型,对配电网线路、配气网管道和CCHP厂站等进行选址定容,引入辅助变量,对模型进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型;最后对改进的12节点配电网和10节点配气网进行二阶段规划仿真,验证了本文所提方法的可行性和有效性.     

基于负荷重要性和源-荷互补性的离网系统终端电/热/冷负荷投切策略

针对如何减少离网系统供需不平衡以及提高能源利用效率的问题,该文提出一种基于负荷重要性和源-荷互补性的离网系统终端电/热/冷负荷投切策略.首先,定义负荷重要性指标以及源-荷互补性指标,并利用熵权法确定综合指标.然后,在此基础上提出基于单时间尺度供能和综合指标的负荷投切策略以及基于多时间尺度供能和综合指标的负荷投切策略.考虑到预测偏差会导致储能荷电状态(SOC)偏离计划值,进而影响负荷投切方案,该文利用基于模型预测控制(MPC)的滚动优化调度方法减少不确定性因素,实时跟踪储能SOC计划值.最后,以某离网系统夏季典型日为算例,验证了所提策略的有效性.     

负载换流逆变器驱动电励磁同步电机无速度传感器模型预测控制方法

负载换流逆变器(LCI)驱动电励磁同步电机控制系统广泛应用于中高压场合,在应对干扰和负载变化上,较大的系统惯性系数和较低的开关频率导致其动态响应性能欠佳.该文提出一种基于LCI驱动电励磁同步电机的无速度传感器模型预测控制方法.首先根据LCI的数学模型建立预测状态方程,同时给出合适的代价函数和约束条件;然后分析负载换相模式下的控制矢量模型,给出速度观测器的设计方法和参数选择依据,并针对负载变化对速度观测产生的影响进行分析和补偿.同时该观测器还能够同时实现逆变桥输入电压和端电压相位的观测;最后,通过3.75kW的LCI驱动电励磁同步电机实验平台对提出的无速度传感器模型预测控制方法进行实验验证.结果表明所提出的控制方法能够有效提升系统的动态响应性能,所设计的观测器具有可行性,速度观测结果在额定阶跃负载下误差小于13°.     

考虑电氢耦合的混合储能微电网容量配置优化

在当前电氢联系日益紧密以及微电网技术发展日益成熟的条件下,以单位电量成本、负载失电率和能量过剩率为目标函数,提出考虑电氢耦合的混合储能微电网容量优化配置方法.其中,氢储能系统主要包括电解槽、燃料电池及储氢罐等元件.该储能系统清洁无污染,能够提高光伏发电利用率,平抑直流母线电压波动.采用粒子群优化算法求解具体算例,得到综合经济性与供电可靠性最优的容量配置结果.通过对比分析不同优化算法与权重系数对配置结果的影响,验证了所提方法的有效性.采用RT-L A B半实物仿真平台将配置结果运用在实际情况下,保证了系统在实际工作中的经济性与稳定性.     

基于声波时域特征的锂离子电池荷电状态表征

许多先进的检测技术已被证实能获取锂离子电池的荷电状态(SOC),然而目前的检测手段未能同时满足精度和效率方面的要求.利用超声波对SOC的表征已经得到初步的认可,该方法检测效率高、对电池损伤小,但存在单个声学指标与电池材料动力学特性不清晰的问题.该文在分析锂离子电池SOC声学表征研究现状的基础上,将振铃计数引入电池SOC评价中,明确SOC与振铃计数的相关性.基于Lemaitre等效应变原理推导了振铃计数与有效杨氏模量的对应关系,提出基于超声纵波的锂离子电池SOC在线检测方法,结合常规的声学指标研究了锂离子电池在充放电循环中有效杨氏模量演化规律.通过将常规的时域声学指标与振铃计数表征结果进行对比,验证了振铃计数对SOC表征的可行性.     

基于IGBT行为模型的有源中点钳位五电平变换器损耗特性分析

有源中点钳位五电平拓扑(5L-ANPC)通常用于中压大容量电能变换领域,同时由于其拓扑结构复杂和各器件有效开关频率不同,使得损耗分析较为困难,并且对计算精度要求较高.该文分析基于载波移相脉宽调制(PS-PWM)的损耗计算方法,根据电压电流关系,详细分析所有器件的导通规律,推导导通损耗计算方法.针对传统的开关损耗计算方法在中压大容量条件下误差较大的问题,详细分析IGBT的开关瞬态过程,提出一种基于行为模型的开关暂态损耗计算方法,并将其运用于5L-ANPC拓扑开关损耗分析.对5L-ANPC拓扑损耗特性进行分析,为散热系统设计奠定了坚实的基础.实验结果表明,该文所提方法提高了损耗计算精度,最大误差为10.4％,最小误差为8.4％,验证了所提损耗计算方法的有效性.     

SiC逆变器高频脉冲电压对Hairpin绕组绝缘安全的影响分析

针对碳化硅(SiC)逆变器高频高dv/dt脉冲激励下的Hairpin绕组高电应力容易造成绝缘损伤的问题,该文对一台电动汽车用Hairpin绕组永磁同步电机进行了绕组匝间绝缘的电压应力计算与安全分析.首先,提出考虑双导体边耦合效应的Hairpin绕组单匝线圈高频等效电路模型,提取电机绕组的高频分布参数,并基于场路耦合有限元方法建立Hairpin绕组的匝间电压计算模型;然后,得到SiC逆变器驱动下的绕组匝间绝缘电压应力,利用绕组匝间电压测试平台验证了模型与分析方法的正确性;最后,分析了不同匝间电压幅值、绝缘厚度、材料相对介电常数、匝间气隙长度等对气隙电场分布线的影响规律,以气隙电场分布线与Paschen曲线的关系为判据,给出了一种判断绕组绝缘是否发生放电的方法.     

基于RBF神经网络PID控制的列车ATO系统优化

针对在复杂环境下列车高速运行时,现有的Fuzzy-PID控制算法自适应性差在受到外界因素的干扰时会导致列车追踪误差较大的问题,提出了一种基于径向基(RBF)神经网络PID控制的列车速度控制算法。首先,在构建列车优化模型时,充分考虑列车经过电分相时必须处于惰行工况的特点,并且依据电分相和限速条件的特点将列车行驶过程中的区段进行了划分,简化了求解过程;然后使用RBF神经网络PID控制器对目标速度曲线进行追踪仿真,同时与现有的Fuzzy-PID控制器进行比较。实验结果表明,基于RBF神经网络PID控制算法能够实时有效的追踪目标速度曲线且追踪误差较小。