一种双边LCC补偿无线电能传输变换器谐振网络设计方法

针对双边LCC补偿方式的无线电能传输变换器,提出了一种谐振网络设计方法：基于抑制谐波电流、压缩磁元件体积以及在最大传输距离与最大横向偏移状态传输功率可接近额定功率的考虑,依据额定传输功率、开关频率等约束条件,确定谐振网络全部元件(包括松耦合变压器)的电参数。在此基础上提出了一种相应的带磁芯平面螺旋线圈松耦合变压器尺寸设计方案：依据松耦合变压器处于最大传输距离、最大横向偏移状态时的互感值,从理论上估算出其尺寸范围,再以少量有限元仿真搜索到其最佳尺寸。设计并制作了一台额定输出功率为4.5 kW的样机,验证了所提设计方法的正确性。     

计及天然气管网压力能消纳的电动汽车换电池集中充电-配送策略

针对城市天然气管网压力能利用率低以及“集中充电,统一配送”模式下的换电池调度问题,提出考虑天然气管网压力能发电的换电池集中充电-配送优化策略。采用?分析法构建了天然气压力能发电模型,结合电池放电深度和充放电区间对电池寿命的影响,设计了分组类别下的配送车和换电池调度策略。考虑配送车行驶时的电能转换效率和受到的空气阻力、滚动阻力等物理因素,建立了配送车非线性能耗模型。在此基础上,计及软时间窗、配送车载重和续航里程等约束,以运输成本和时间惩罚成本最低为目标进行优化调度。算例分析表明：所提策略对城市天然气管网压力能的消纳水平高,实现了天然气压力能回收利用与换电池调度的有机结合,为天然气压力能在电动汽车换电模式下的高效消纳提供了参考。     

数据驱动的中大型能源用户多类型用能特性画像及评价方法

针对传统电力用户画像无法全面反映综合能源用户的多类型用能特性,提出了一种数据驱动的中大型能源用户多类型用能特性画像方法。首先,从用电负荷水平、用电稳定性、用电互动能力、用热特性及用冷特性5个方面构建中大型能源用户用能特性综合评价体系。其次,采用客观权重赋权法(criteria importance though intercriteria correlation,CRITIC)对各项指标进行加权计算,分别从短期和中长期两种时间尺度对用户进行评价,实现用户综合用能画像。最后,通过算例分析表明所提方法能全面反映不同类型能源使用特点,为用户用能趋势预测、用能行为优化等业务开展提供了有利条件。     

光电导太赫兹源回路电感对其辐射特性的影响

光电导太赫兹源（Photo-Conductive Antenna,PCA）已广泛用于太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）。在THz-TDS系统中,处于偏置状态的PCA被飞秒激光触发因光生载流子,在偏置电场下的加速运动而向自由空间辐射太赫兹波,同时在PCA偏置回路中形成脉冲电流。通常给PCA加载偏置电压的回路有不同结构的电路设计,导致PCA装架的基板回路不可避免地存在一定电感,由此引起的电磁惯性会显著影响回路中脉冲电流的脉宽,电流脉冲的脉宽会随回路电感的增大而展宽。那么PCA回路电感是否会影响PCA向自由空间辐射THz波的特性,这是设计PCA基板电路面临的问题所在。本文尝试在PCA回路中加入不同电感值的电感元件,通过实验测试了PCA辐射THz波的时域波形和频谱,结果表明,PCA回路电感的数值对PCA辐射THz波没有明显影响,从而对不同场合应用的PCA基板结构和电路设计提供了实验基础。     

面向ＲＩＳＣ－Ｖ处理器的高速浮点单元设计

浮点单元是高性能处理器的速度瓶颈之一,基于广泛应用的开源RISC-V浮点单元原型,设计了一种面向RISC-V处理器的高速浮点单元。对该原型中时序最差的浮点融合乘加、除法开方、整数转浮点子模块分别进行静态时序分析,并定位其中需要优化的关键模块。针对该浮点单元原型中存在的问题,提出基于算法优化和流水线优化的设计思路,设计基4 Booth-Wallace乘法模块替代原有多位宽乘法模块,设计基于二叉树的并行前导零检测模块替代原有串行前导零检测模块,增加了部分子模块的流水线级数。基于SMIC 55 nm工艺对优化设计前后的RISC-V浮点单元原型进行了性能评估,优化后的工作频率达到820 MHz,提升了39.46%,而面积开销增加了15.14%。     

含风电的双馈抽水蓄能机组协调调频策略

双馈抽水蓄能机组解耦控制使得其转子无法响应系统频率变化。为提高双馈抽水蓄能机组参与系统调频能力,提出一种转子动能与导叶开度协调控制的控制策略。首先建立水泵水轮机和双馈电机的数学模型,分析双馈抽水蓄能机组进行导叶开度寻优的过程。其次在水泵水轮机的导叶开度控制中加入频率控制环节,同时根据机组可用转子动能整定可变调差系数,确保机组转速始终运行在安全范围内。最后结合两种控制的调频优势,依据频率变化协调两种控制参与调频的比例系数,实现二者平滑切换。在含风机的系统中仿真分析,结果表明所提控制策略在抽水蓄能机组发电、电动工况下均能够提高机组频率响应能力和电网的风电消纳能力。     

基于DS-LCC拓扑抗偏移性的建模与优化

针对无线电能传输(WPT)系统中线圈偏移导致功率及效率波动问题,提出基于双边LCC(DS-LCC)拓扑WPT系统的改进模型。首先,对该模型进行传输特性分析,推导出不同横向偏移条件下线圈互感与传输特性间对应的函数式。其次,引入归一化方法并确定偏移后线圈匝数与耦合强度及线圈内阻的线性关系。在上述基础上通过对系统进行参数优化设计,实现特定横向偏移范围内系统输出功率和传输效率抗偏移性的提升。最后,搭建一台100 W的实验样机对理论分析进行验证。结果显示在0~20 cm的横向偏移范围内系统的输出功率始终高于80 W,传输效率始终高于70%。     

基于高斯混合模型的海洋能发电资源优化配置研究

针对海洋能资源丰富的海岛电网,提出了以消纳率最优为目标的海洋能发电资源优化配置方法。首先,采用高斯混合模型描述海洋能发电的随机波动性,并生成出力场景;然后以海洋能消纳率最优为目标构建了海岛电网的海洋能发电资源优化配置模型;最后,对渗透率、消纳率及源荷匹配度三个指标进行综合分析,获得最优配置方案。基于实际海岛负荷、波浪和潮流数据构建了海洋能发电资源优化配置算例,并重点分析了资源优化配置过程中渗透率约束的取值范围。结果表明,在不同的渗透率约束下,源荷匹配度呈现先升后降的趋势。因此,可以根据最大的源荷匹配度,确定资源优化配置模型中的渗透率约束取值范围。此外,在最优渗透率约束取值范围内,高斯混合模型出力场景与实测数据场景的优化配置结果相差不大且趋势一致,验证了高斯混合模型生成海洋能出力场景的有效性。     

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。