基于频域动态模型的同步相量测量算法

考虑到电力信号的动态特性,电力信号基波分量的幅值与频率也可能随时间变化。基于频域动态模型,提出一种利用同一数据窗对不同频点滤波器的响应来修正离散傅里叶变换法(discrete Fourier transform,DFT)估计结果的同步相量测量算法,分别应用理想信号以及PSCAD/EMTDC仿真信号来检验算法的性能。仿真结果表明,虽然需要增加有限的运算量,但与以往算法相比,所提出算法在低频振荡、频率偏移等动态条件下,能够消除或减弱电力信号基波分量的时变性并大大提高信号的相量测量精度。     

一种新型电流极性比较式方向元件

为克服电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)暂态传变特性差对行波极性比较式方向元件可靠性和灵敏性的影响,提出一种工频电流量极性比较式方向元件。该元件利用故障前电流和故障分量电流之间的极性关系来确定故障方向。由于所提方向判据与故障电压量无关,因此从原理上避免了CVT暂态传变特性对方向元件可靠性和灵敏性的影响。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该元件能够快速可靠地确定故障方向,其性能不受故障初始角、过渡电阻、噪声和负荷状态的影响。     

基于电流采样冗余比较永磁同步电机控制

电流采样的准确性对永磁同步电机(PMSM)闭环控制至关重要,大功率PMSM控制器的工作电磁环境非常恶劣,A/D采样非常容易引入开关噪声,导致电流采样波形含有丰富的高频开关毛刺,容易引起电机控制器控制环误动作。针对此特点,提出一种基于硬件冗余及采样比较方法,在硬件电路上采用对采样电路进行差分布线,形成等阻抗回路,以冗余采样电路为基准,对比分析去除受到干扰的采样点。最后,通过实验对传统方法和新的采样方法进行比较,验证了该方法的有效性。     

一种消除窄脉冲的三电平粒子群优化PWM方法

以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,对优化脉宽调制(PWM)技术的求解与应用进行了分析和研究。针对优化PWM的脉冲序列在调制度较大时可能出现窄脉冲的问题,此处提出了一种简单且有效的窄脉冲消除方法。建立了三电平牵引逆变器优化PWM方法的数学模型,在应用粒子群优化(PSO)算法求解模型时,施加了窄脉冲消除算法以消除窄脉冲。通过仿真和半实物实验验证了所提出窄脉冲消除方法的有效性及PSO-PWM的谐波优化作用。     

一种耦合电感高增益开关DC/DC变换器

针对光伏发电并网系统对前级DC/DC变换器的要求,提出一种基于耦合电感倍压单元Boost变换器和flyback变换器的高增益非隔离DC/DC变换器。该变换器采用输出侧串联结构,提高了变换器的电压增益,同时引入由二极管和电容组成的箝位电路,有效吸收了漏感能量,抑制了漏感引起的电压尖峰,降低了开关管的电压应力,提高了效率,同时耦合电感倍压单元进一步增加了变换器电压增益。详细分析了变换器的工作原理及工作特性,进行了理论公式的推导,并给出了关键器件的设计步骤。最后通过一台360 W的实验样机验证了理论分析的正确性。     

高速动车组速度传感器的电磁干扰测试与分析

结合现场实测,对CRH380BL型动车组速度传感器的电磁干扰问题进行了研究。首先分析了开关型霍尔传感器自身具有良好的抗干扰能力,指出当降弓时产生的电弧放电在车体上产生过电压时将会对其产生干扰。然后采用电偶极子理论分析了降弓时激发的电磁场的特性,从磁场在介质表面切向分量不连续的角度分析了车体过电压产生的原因,最后从传感器传输电缆屏蔽层接地方式的角度分析了车体过电压对传感器的干扰耦合机理。结果表明:降弓时产生的磁场强度最大值为54.07 d BμA/m,且频率主要分布在5 MHz附近,2号车厢车体过电压达600 V以上。车体骚扰电压会通过电缆屏蔽层与芯线间的寄生电容耦合到芯线内,对芯线中传输的速度信号造成干扰。通过在1车新增保护接地线后,有效地减小了电弧放电对速度传感器的电磁干扰。     

空冷型质子交换膜燃料电池实验研究

对实验室自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况时的稳定性、负载阶跃响应、单体电池电压分布以及表面温度分布开展了实验研究。实验结果表明:定期阳极排气可维持空冷型PEMFC长时间稳定运行;大负载条件下,单体电池电压分布均匀性降低,呈现两边高、中间低的现象;电池组温度分布与单体电池电压分布具有一致性。该工作对于空冷型PEMFC性能研究以及燃料电池系统效率提升具有一定的指导和参考价值。     

基于STM32的可遥控智能跟随小车设计

针对物品搬运时人类双手仍无法完全解放的现状,设计并实现了一种基于STM32、超声波测距以及比例控制算法的可遥控智能跟随小车。小车以STM32为控制核心,有智能跟随和红外遥控2个模式可选。跟随模式下用2个安装在前端的超声波模块分别实时测量小车与目标之间的距离,单片机采用比例控制算法,根据实测距离控制左右电机转速;遥控模式下单片机根据接收到的红外遥控信号控制小车的运动方向。试验结果表明：小车在2m以内准确跟随几率大于95％、响应时间小于250 m s。该设计实现了小车对目标的360°智能跟随以及在必要情况下对小车的遥控操作,系统可靠,较人性化。     

架空屏蔽电缆–大地耦合的感应电流谐振分析

为了从理论上分析计算空间电磁场耦合在电缆上产生的感应电流,基于架空屏蔽电缆–大地回路的有源传输线模型,得到电缆两端接不同负载时,空间电磁场在电缆上产生的感应电流的解析表达式;分析了电缆感应电流的谐振机理,得到了谐振频率与电缆长度应满足的关系;并讨论了感应电流谐振与大地电导率、电缆架空高度等参数的关系。研究结果表明,当电缆感应电流发生谐振时,电缆–大地回路时间常数越大,感应电流越大;当大地电导率为0.01 S/m、照射波频率为75 MHz、电缆半径为4 mm、电缆距地高度为1 m、电缆长度为2 m、电缆两端架空时,电缆上感应电流的理论计算结果与实测结果之间的误差5 d B。     

激光诱导等离子体光学诊断方法研究综述

激光诱导等离子体是多种工业应用领域的研究热点,然而到目前为止人们对其基本物理过程的认识仍不完善。为此,综述了当前常用的激光诱导等离子体的光学诊断方法,从自辐射探测、关键参数计算、空间折射率分布等角度,分别从原理和技术方面介绍了基于ICCD和条纹相机的可见光快速照相、发射光谱分析、激光阴影/纹影成像、激光干涉、以及汤姆逊散射等方法,并比较了不同诊断方法的优缺点。结合激光诱导等离子体自身的特点,分别指出了使用不同诊断方法时值得注意的地方,以及使用激光阴影、纹影和干涉成像时对激光探针参数的选择依据。给出了几种实验诊断方法的典型结果,并进行了结果的分析与讨论。结果表明:快速照相技术有助于获得直观的等离子体演化图像,而可见光谱诊断则可较为方便的定量获得等离子体特征参数;通过使用激光探针了等离子体的折射率场,有助于进一步分析其空间密度分布;而发展汤姆逊散射诊断技术,则能够获得更为准确和丰富的等离子体微观信息。需要注意的是,当利用可见光谱诊断技术计算分析等离子体参数时,要考虑特定时空环境下等离子体热平衡态的影响;使用激光探针诊断等离子体的折射率场时,要根据具体的等离子体对象选择合适的激光波长、能量、脉宽等探针参数。在未来的研究中,通过综合运用快速照相、空间光谱诊断和激光探针技术,可望进一步深入掌握等离子体中多组分粒子行为以及微观热平衡态的时空演化关系。