微网孤岛运行模式下的调频控制策略

针对采用下垂控制的逆变器组成的微网,研究其孤岛运行模式下的调频控制策略。通过对系统进行建模分析,并将传递函数进行有效的等效与化简,推导出调频控制器的参数校正公式。当系统工况改变导致分配特性、输出阻抗以及接入条件改变时,该控制器都可以在线调整参数值,使系统频率迅速恢复稳定。实验结果证明,引入该参数自动调节算法后,系统参数改变时调频控制算法可以很快恢复到给定频率,并保持频率稳定。     

备自投投退策略在线分析与实时闭环控制系统

针对地区电网的特点,分析了备自投在迎峰度夏或负荷高峰时段长期退出的问题。在此基础上,提出了基于能量管理系统(EMS)开发的备自投投退策略在线分析与实时闭环控制系统。系统基于EMS获取电网实时运行信息,构建备自投通用模型。系统采用计及备自投的N-1静态安全分析快速计算方法进行一次设备的N-1故障校核,校核过程充分考虑备自投负荷均分、动作时序、潮流计算收敛状态、状态估计坏数据等影响因素,并根据预设的优先级确定备自投最优投退组合,实现了备自投投退策略的在线分析,最终利用二次设备远方控制技术完成备自投的实时闭环控制。现场应用效果表明,重载变电站备自投投入率及供电可靠性得到了大幅提升。     

宽温度范围下感应耦合电能传输系统软开关技术

以石油钻井装置中的电能无线传输技术应用为背景,针对宽温度范围下系统参数变化导致系统偏离软开关工作点,造成系统传输性能下降甚至无法工作的情况,通过实验分析研究,给出感应耦合电能传输(ICPT)系统主要参数随温度变化的规律;基于频闪映射建模方法和周期不动点理论对主电路进行建模分析,给出系统谐振频率随温度变化的关系,为调整驱动频率实现系统软开关控制提供依据;提出一种查表法和扰动观察法相结合的控制方法,实现了ICPT系统在宽温度范围下的软开关控制。最后,通过仿真和实验验证了所提理论和方案的可行性和有效性。     

感应电能传输系统分段供电的双自由度鲁棒控制

感应电能传输(IPT)系统在采用分段供电模式时,由于跨区段处励磁磁场强度分布不均,总会引起负载端拾取功率波动,影响系统稳定性及性能。针对IPT系统跨区段供电的输出稳定问题,以LCL谐振电路并联的IPT系统为研究对象,设计一种基于双自由度鲁棒控制的恒压输出策略。借助广义状态空间平均建模方法,结合跨区段处的互感扰动规律,建立参数不确定性模型;基于广义混合灵敏度指标,通过改变输出加权函数增益,得到快速抑制互感扰动影响的H∞鲁棒控制器;在此基础上,推导并设计出用于修正参考输入的前置滤波器;实验结果表明,双自由度鲁棒控制不仅对跨区段互感扰动影响具有较好抑制作用,且能明显改善对参考输入的跟踪响应性能。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统功效同步研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输效率最大值与功率最大值难以同步的问题,利用等效电路理论对无线电能传输系统进行建模分析,给出系统传输效率最佳频率和传输功率最佳频率的计算方法,提出最佳谐振频率和功效同步因数的概念,得出系统传输效率与功率最大值同步出现的条件。借助仿真软件分析系统传输效率和功率与负载的变化规律,搭建实验平台,通过对比实验数据和仿真结果,证明了理论分析的正确性,也为进一步优化系统功效同步性能,同时提高传输效率和功率提供了有益的参考。     

供热管网分布参数模型与电热耦合网络协同规划

随着多能源互联的逐步发展,电力系统(power system,PS)和供热管网(heating pipe network,HPN)系统的耦合程度不断加深,耦合形式也趋于多样化。需要适当考虑电力系统和供热管网系统在规划与运行方面的相互影响。在此背景下,对电力系统和供热管网系统的协同规划进行探讨。现有供热管网系统的数学模型和分析方法不够精细,无法满足协同规划的需要。为此,首先发展适用于电气分析的供热管网系统的分布参数模型,并对现有的温度场和压力场并行求解方法进行简化和统一。接着对所构造的分布参数模型进行线性化处理,并发展了基于管道和环境参数计算热能和压力损失的方法。之后构建了热网潮流方程,并与电力系统潮流方程统一求解。在此基础上,发展了电力系统和供热管网系统的协同规划模型,以发电成本与电力网损、热网损耗之和最小为优化目标,并考虑电力网络和供热网络的运行约束。该协同规划模型为0-1混合整数非线性规划问题,采用商业化的YALMIP工具箱求解。最后,以修改的IEEE 30节点电力系统和某实际供热管网系统为基础,构建了电力系统和供热管网系统耦合形成的集成系统,以说明所发展的供热管网电气化模型及协同规划方法的可行性和有效性。     

离岸微型综合能量系统梯级余热发电优化设计

以海洋平台为代表的离岸能量系统多使用燃气轮机发电,可回收利用的余热占总能的30%以上,因而余热潜力巨大。文章从微型综合能量系统梯级余热发电优化设计的角度,将余热分等级利用,用余热锅炉回收高温烟气,再利用有机朗肯发电技术回收热交换以后的中低温热源,实现余热的梯级利用。构建以工程年总成本最小,CO2年排放量最少为目标,以电负荷、热负荷平衡等为约束条件的多目标优化模型,通过典型海上油气工程设计方案的对比,验证了所提方法能够切实有效地实现成本控制与节能减排目标的协同优化。     

提高电池锌筒挤压模具性能的研究

近年来,随着锌锰电池从"低汞低铅低镉"向"无汞无铅无镉"的升级换代,针对电池锌筒挤压模具存在的问题和不足,经理论分析研究及相关实验,通过改进模具结构、优选模具材料、完善热处理及离子氮化工艺和过盈配合等方法,冲棒使用寿命达16万次/只以上,活塞垫头30万次/套以上,并解决了凹模合金脱套等问题。     

轴对称结构非接触供电动态特性研究

采用仿真分析与实验验证相结合的方法研究了旋转状态下非接触传能系统的性能。利用两谐振线圈的电磁耦合,从理论上建立等效电路模型进行阻抗匹配。利用有限元分析软件,建立了三维仿真模型,研究了不同旋转速度下,轴向间距、径向偏移以及倾斜角度对非接触能量传输系统性能的影响规律。同时利用搭建的实验平台进行稳态验证,与仿真结果对比,表明有限元仿真模型的有效性和准确性。最后,利用经过检验的仿真模型,研究了系统的瞬态特性以及磁场分布,证实改变旋转速度几乎不影响系统的传输功率,这为非接触传能技术应用于电机无刷励磁等旋转装置提供了有益的参考。     

交流背景谐波对MMC多端直流的影响分析及抑制策略

连接弱交流系统是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流输电系统的重要应用场景之一。然而,弱交流系统更易受到谐波扰动的影响,该交流系统中的非线性设备可能形成总谐波畸变率偏高的背景谐波电压,这些背景谐波电压将在MMC的三相桥臂中产生正序、负序及零序电压分量及相应的电流分量。在一些极端情形下,某些频率的谐波将会引起直流网络的谐振,导致直流网络的谐波含量显著增大,并通过直流网络传播到其他互联的交流系统中。因此,本文首先从理论上分析了交流系统电压背景谐波对MMC桥臂电压的影响,获得了谐波传递规律;在此基础上,设计了利用MMC子模块储能能力的抑制直流侧谐波的附加控制策略。在PSCAD/EMTDC中的仿真表明,本文所提出的控制策略能有效阻断背景谐波向直流网络的传播,避免直流网络由于背景谐波产生谐振现象。