开关损耗与温升的PLECS仿真分析

借助仿真分析工具可验证理论分析的正确性,还能为实验研究过程提供有价值的经验。为培养知识全面型人才,电气工程专业学生应学会使用电磁热多域仿真软件,分析电力电子变换电路控制系统与功率器件的电、热特性。本文以双边LCC谐振网络无线输电系统中SiC功率MOSFET、逆导型开关（RC-IGBT）为例,基于热传导理论和连续网络热路模型（Cauer模型）,给出如何采用PLECS进行功率器件的热建模、损耗分析和温升计算。     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

不平衡主动配电网电压无功两阶段多目标鲁棒优化

高间歇性分布式电源大量接入、线路排布不对称、负荷分布不均匀等因素加剧了配电网的三相不平衡。同时,分布式电源和负荷的显著不确定性导致配电系统电压越限频繁以及网络能量损耗增加。引入电压不平衡度二阶锥约束,以降低主动配电网的三相不平衡程度;采用鲁棒优化方法对分布式电源与负荷的不确定性进行建模;在此基础上,提出一种不平衡主动配电网的两阶段多目标电压无功控制模型,以最小化系统电压偏差和网络能量损耗;结合二阶锥松弛与线性化技术将非凸模型转化为可求解形式,利用法线边界相交算法处理多目标问题,并采用列与约束生成算法将可求解模型分为主问题与子问题进行迭代求解,从而得到鲁棒帕累托最优解。基于澳大利亚某真实配电网验证所提方法的有效性和鲁棒性。     

交流电动机传动用电压源逆变器损耗的分析

整流器与逆变器是工业变频器中重要的两种变换器,其功率损耗的大小决定于变换器的调制算法、传动系统的负载特性与运行方式等因素,而变换器的功率器件功耗大小又决定了整个变频器的效率、散热处理、安全运行等方面。本文理论推导了普通SPWM、谐波注入PWM、损耗最小PWM、常规SVPWM、以及共模电压抑制时电压源逆变器中功率器件功耗的计算公式,所得结果均得到了仿真分析验证。以22kW工业变频器100A IGBT和SPWM算法为例,进行了初步模拟计算。所推导的功耗计算公式对实际逆变器散热设计具有一定的参考价值。     

新型控制策略的数字有源功率因数校正的实现

单相有源功率因数校正(APFC)技术呈现出由模拟控制向数字控制的发展趋势,使高性能、大功率输出和进一步降低成本成为可能。根据单相APFC输入电压与输出电压的关系,推导出一种功率开关占空比的直接确定方法。该方法无需检测输入电压,在对采用该方法的单相APFC进行全面仿真后,采用TMS320F2801型DSP为核心的控制器完成了实验研究,最小输入电流甚至低于0.5 A,最大输入电流接近40 A,证明该方法具有概念清晰、校正效果好、无需输入电压检测、支持更小和更高功率范围等优点,非常适合数字化实现。     

单相有源PFC新型控制策略的研究

根据功率因数校正的基本原理和物理意义,理论上推导了一种新型直接控制算法,并通过仿真分析和试验研究进行了验证。结果表明,该方法通用性很强,无需输入电压检测,具有更宽的调功范围,且适合任何输入电压波形,因而在传统交流电压供电或分布式电源应用中,如车载交流正弦波电源、交流方波电源的功率因数校正中具有重要应用价值。为了描述问题方便,提出了调功范围、正弦交流PFC、方波交流PFC和直流PFC等概念。     

基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法

配电网安全态势感知是全面动态分析配电侧网络安全运行状态及潜在隐患的关键技术。针对配电网安全态势感知的快速性和准确性需求,该文提出一种基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法。首先,构建在同步相量测量装置优化布点前提下的配电网网络拓扑分层模型,快速捕获系统安全态势要素;其次,提出融合信息熵值的支持向量数据描述算法,实现配电网安全态势要素中异常信息的辨识和理解;然后,采用长短期记忆网络对正常运行和故障扰动下的配电网运行趋势进行预测,并提出零序电压、电压越限裕度、支路过载严重度和电压相位变化量等安全态势预警指标,感知系统实时态和未来态的安全风险。最后采用IEEE 33和PG&E69配电网验证所提方法的有效性。结果表明,该方法提高了配电网安全态势要素获取速度和精度,缩短了安全态势要素异常辨识时间,实现对配电网各节点的安全态势感知。     

特高压电网社会效益分析及评价方法

引入全寿命周期成本和影子价格理论,识别特高压电网成本和社会经济效益组成;并基于与效益相关的各元素影子价格估算公式,深入分析除售电收益外特高压电网所带来的巨大的社会效益。编制投入产出效益流量表,建立基于全寿命周期成本的特高压电网社会效益评价指标;结合灵敏度分析理论,形成适用于特高压电网的社会效益评价方法。以我国某特高压同步大电网2020年规划方案为算例,对比分析了在传统财务成本和考虑全寿命周期成本计算方式下的社会效益评价结果,验证了所提方法的有效性和可行性。     

地板水暖矢量控制调速系统转子位置滑模观测器的研究

地板水暖是一种新型的房间采暖技术,为了提高地板水暖系统的整体性能、改善调速性能、节能降耗、降低成本和节约空间,水泵电机采用无速度传感器永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统。在理论分析PMSM滑模观测器矢量控制原理的基础上,设计和实现了地板热水供暖的变频调速传动系统,描述了该系统的设计过程,给出了有关MATLAB/Simulink仿真波形和基于TMS320F2401控制器的实测波形,整个系统效率高达35%。     

地震灾害下考虑交通路况的主动配电网动态协同恢复策略

地震等极端灾害可使主动配电网(active distribution network, ADN)和交通网同时遭受严重损害，进而引发交通道路受损拥堵和大面积停电事故，给电网恢复供电造成困难。对此，从震后交通网和ADN特征着手，提出一种融合有限源荷资源、网络重构和抢修调度的ADN动态协同恢复策略。首先，基于震后交通网与ADN难以割裂和互为映射的联接关系，构建交通网道路与配电网线路的联合灾损模型，并建立计及通行能力和交通流量综合影响的交通网抢修通行时间模型以及结合负荷时需和重要性的ADN恢复韧性指标；其次，构建考虑震后交通网路况的ADN分层动态协同恢复优化模型，外层以恢复韧性指标最大和总抢修时间最小为目标，内层以最小化停电损失和加权开关动作次数为目标；然后，采用改进灰狼优化算法求解所提模型，协调优化多类型发电、应急需求响应负荷、网络重构和抢修队等资源，提升震后ADN韧性；最后，通过地震灾损场景下的算例分析，验证所述策略的可行性和有效性。