全光纤电流传感器突变故障诊断技术研究

针对当前发生突变型故障时无法准确区分电力网络故障和电流传感单元故障的问题,提出采用双调制式光路结构,并利用温度信号缓变特性实现全光纤电流传感器故障诊断的方法。在分析双调制式全光纤电流传感器工作机理的基础上,应用正弦波作为调制信号,采用能量系数及调制深度表征故障特征,并进行仿真分析;最后通过搭建实验系统进行实验,实验结果表明,采用本文方案能够准确区分电力网络故障与传感单元故障。     

光学电压互感器中双光路不平衡及微弱信号检测的研究

针对光学电压互感器中常见的信号提取及双光路传输过程中存在的不平衡问题进行了研究。介绍了基于电光Pockels效应的光学电压互感器的基本原理,分析了系统中噪声的主要来源、微弱信号提取的难点以及双光路不平衡带来的系统误差。摒弃已经相对成熟的直流调制技术,改用交流调制来改善输出信噪比,给出了仿真框图,并将双光路不平衡差异考虑进去,提出了“低频处理,高频配平”的思想。仿真结果证明利用此方法可以适当地提高光学电压互感器的输出信噪比。     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wave carrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

双磁场调制磁齿轮转矩能力增强特性分析

磁齿轮能够实现低速大转矩输出。为了进一步提高同轴磁齿轮的输出能力,提出一种双磁场调制磁齿轮拓扑结构。双磁场调制磁齿轮将传统的表贴式同轴磁齿轮低速转子侧的转子轭用辅助调磁环代替,结构上包含2个转子,2个调磁环和3层气隙。分析双磁场调制磁齿轮的工作原理,采用有限元法,对新增调磁环的尺寸进行了优化。对比分析双磁场调制磁齿轮和传统表贴式同轴磁齿轮的磁场分布和传动转矩。不同传动比下,双磁场调制磁齿轮的转矩能力普遍高于传统表贴式同轴磁齿轮。当传动比为7.5时,双磁场调制磁齿轮的低速转子最大输出转矩达到70.81N·m,与相同尺寸的传统表贴式同轴磁齿轮相比,转矩能力提升了54%。稳定运行时,双磁场调制磁齿轮的低速转子转矩脉动有所增大。     

三电平双降压式全桥逆变器

提出了一种新颖的三电平双降压式全桥逆变器。该逆变器是在两电平双降压半桥逆变器基础上改进得到,保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和半周期工作模式,又克服了其缺点：器件耐压要求减半,更适合高压的输出场合;其桥臂输出不再是传统半桥型逆变器的两电平双极性调制波,而是直流电压利用率高、谐波含量小的三电平单极性调制波;其输入侧不再像半桥型逆变器那样需要2个大电容进行分压。该逆变器是一种高效高可靠且体积小的性能优异的逆变器。试验验证了以上分析的正确性。     

串并联双降压半桥逆变器输入电压脉动的分析

串并联双降压式半桥逆变器可输出多种规格的电网电压,应用在并网逆变器场合可提高其通用性。由于该逆变器存在串联和并联两种工作模式,因而会引起双降压式半桥逆变器总的输入电压脉动和两个输入分压电容的电压脉动。阐述了该逆变器的工作原理,分析了其在串、并联两种工作模式下对输入电压脉动的影响。分析结果表明,输入分压电容电压脉动与输出视在功率成正比,与输出电压频率、输入分压电容容值和输出电压有效值成反比。仿真分析和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于DMWPWM的三电平NPC变频器改进效率优化调制策略

针对双调制波载波调制策略(DMWPWM)开关损耗大、效率低的问题,提出了效率优化调制策略,对效率优化策略的调制波解析式进行优化,得到基于DMWPWM的三电平中点钳位(NPC)变流器改进效率优化调制策略.通过引入奇数周期DMWPWM策略+偶数周期DMWPWM策略构成改进效率优化调制策略,推导该调制策略调制波的解析式,并使...     

半周工作单极性双降压式半桥逆变器

提出了一种新颖的单极性双降压式半桥逆变器。该逆变器是在双Buck逆变器基础上增加2个续流桥臂得到,桥臂输出不再是传统半桥型逆变器的两电平双极性调制波,而是直流电压利用率高、谐波含量小的三电平单极性调制波,仅在电感电流较小如过零换向时保留少量双极性调制以维持输出电压波形,因而滤波器体积重量得以减小。由于器件开关损耗和滤波器损耗的降低,单极性双降压半桥逆变器相对双降压式半桥逆变器而言整机效率并没有降低。     

光学电压互感器偏光干涉测量模式:(一)常见偏光干涉测量模式局限性分析

现有的光学电压互感器(OVT)大多基于电光晶体的Pockels效应,即电光晶体在外加电场的作用下其折射率发生变化,使得沿某一方向射入晶体的线偏振光产生电光相位延迟,延迟量与外加电场成正比。由于无法实现对晶体电光相位延迟的直接测量,通常采用偏光干涉测量模式,将相位延迟转变为光强调制,通过对光强的检测实现电压测量。这种测量模式反映了光功率的大小,但仅能近似线性地测量有限的电光相位延迟,其稳定性与可靠性受到温漂、晶体附加相位延迟、半波电压等问题的限制,无法满足电力系统的实用要求。文中分析了偏光干涉测量模式的局限性,并对双光路补偿法进行了讨论。     

改善纵向调制光学电压互感器内电场分布的新方法

基于纵向调制Pockels效应的光学电压互感器(OVT),其电光晶体内电场分布的均匀性对测量结果影响很大。通过对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构进行电场仿真分析可知,由于晶体内电场分布不均匀,当晶体薄片或光路的角度发生微小偏移时,其通光路径上的积分电压误差一般为0.2%左右,接近或超出了0.2%的准确级要求。为改善其内电场分布,文中针对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构,提出了石英介质分层法,通过ANSYS Maxwell有限元分析软件和实验验证了方法的有效性。在保证有效提高半波电压和测量灵敏度的前提下,可以使积分电压误差降低到0.05%以下,保证了0.2%的准确级要求。     

新型双钳位三电平PWM整流器双平衡调制策略研究

针对传统二极管钳位三电平整流器存在桥臂内侧开关关断过电压及直流侧中点电位偏移的问题,对一种新型高压、大功率双钳位三电平整流器进行了研究.分析了其工作原理及双钳位工作机制,推导出其在旋转坐标系下的数学模型,根据电流路径不能突变的特点,提出了能够同时满足直流侧电容及钳位电容电压平衡的"双平衡"调制方法.并通过MATLAB仿...     

一种改善光学电压互感器电光晶体内电场分布的方法

基于线性电光效应的光学电压互感器(OVT)多采用横向调制方式,其晶体内电场分布的均匀性直接影响测量的准确度和稳定性。仿真结果表明,由于晶体内电场分布不均匀,当入射光的角度和位置发生微小偏移时,积分电压误差不容忽视。为了解决这一问题,提出了一种在电光晶体上附加介质的方法,采用Ansoft Maxwell有限元软件对附加介质的BGO晶体内电场进行了仿真计算,结果表明该方法可以有效地改善电场分布,且随附加介质厚度的增加,电场分布的均匀性不断提高并趋于稳定。电光晶体附加介质后,入射光束发生0.5°小角度偏移时引起的误差由0.11%下降到0.04%,位置偏移0.1mm时引起的误差由0.3%下降到0.08%。文中通过实验验证了方法的有效性,明显地改善了晶体内电场的均匀性。     

城市路灯监控中电力载波通信的可靠性研究

城市路灯监控系统采用电力线载波通信技术实现路灯单灯控制。有利于城市路灯的数字化管理,满足了社会发展的需求,响应了国家绿色照明计划。由于采用电力线作为通讯介质,其本身有着很大的局限性,低压电网是一个时变的频率选择性衰落信道,信号衰减、阻抗变化和噪声干扰是影响低压电网信道特性的最主要的因素。因此,必须采用具有很强自适应能力的路由中继方案与调制技术才能满足低压电力线载波通信网络的需要。提出了OFDM调制解调方式及采用蚁群算法的路由中继策略完成数据传输过程中的最优路径规划问题选择使用,提高电力载波通信质量。     

基于模间干涉的全光纤电压传感器设计

介绍了一种新型的光纤电压传感器结构和工作原理,分析了系统中椭圆芯双模光纤的传输模式和模间相干光斑的变化,采用熔接的方式进行相干光接收来获得正交相位漂移信号,根据模间群折射率差与光程差的关系设计调整光纤的长度,依据石英晶体和空气的绝缘强度进行传感光纤匝数设计,讨论了含源零差探测法的相位跟踪原理,给出了相位检测框架图及实验结果,分析表明该设计方案能达到相位跟踪的目的。     

三相电压型准Z源逆变器电路拓扑和调制策略

准Z源逆变器具有宽范围升压能力,适用于光伏风力等可再生能源发电。从拓扑和调制策略两方面详述了三相电压型准Z源逆变器的发展与现状,并获得了重要结论。其电路拓扑包括基本型、强升压能力改进型、低电压应力改进型和能量存储型4类,其中强升压能力改进型又分为单阻抗网络和级联阻抗网络2类,给出了电压应力、升压能力等特性比较;低电压应力改进型包括三相三电平中点钳位、级联多电平和级联Trans等。调制策略有正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)、改进空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)和消除共模漏电流改进脉宽调制PWM(pulse width modulation)3类,给出了调制系数、电压应力特性比较。     

三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效研究

三电平SVPWM具有直压利用率高、THD小等优点,但实现较复杂,通过注入特定的零序分量可使载波PWM与8段以下的SVPWM开关序列等效。本文针对单调制波载波PWM不能与8段以上的SVPWM开关调制序列等效的问题,引入了双调制波PWM法,并在此理论的基础上深入分析了开关调制序列大于8段时三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效关系。经过严格的推导,得出了参考矢量位于不同扇区的不同小区域时,6个子调制波与三相原调制波、直流电压的对应关系。实验验证了上述结论的正确性。     

电光式光纤电压传感器温度影响及其补偿方法的研究

将BGO晶体作为光电电压传感器的敏感材料 ,对其温度特性进行了理论分析及实验研究。结果表明 :采用双光路补偿法能使BGO晶体受温度的影响大大减小 ,并且具有良好的重复性和线性 ,可实现软件补偿。经过精心设计的光电电压传感器完全可以满足实用化的要求。     

双有源桥轻载下的软开关研究

通过分析双有源桥单移相控制下的软开关实现条件,得出电压不匹配时在双有源桥轻载范围内不能实现软开关。为此在单移相控制基础上引入单PWM控制,并从理论上分析了轻载时软开关的实现条件,分析表明单PWM控制可以扩大软开关的实现范围,但在零输出功率附近仍然存在盲区。进一步提出双PWM控制,推导得出当双有源桥接近零输出功率时双PWM控制能够实现软开关。最后利用实验平台对轻载情况下的软开关进行分析研究,结果表明与单移相控制相比PWM控制实现软开关的范围增加。