光伏电池的建模与仿真研究

由于目前光伏电池的仿真模型大多只针对特定型号的电池而建立,导致所建立的仿真模型不具备通用性。对微电网中光伏电池的输出特性进行了研究,在对光伏电池数学模型分析的基础上,利用matlab/simulink平台建立了光伏电池的通用仿真模型,只需要光伏电池的开路电压、短路电流、最大功率点电压和最大功率点电流4个参数便可以利用该仿真模型进行光伏不同型号的光伏电池的仿真。通过对所搭建的光伏电池仿真模型进行仿真测试,得到不同环境温度和光照强度下光伏电池的I-V和P-V特性曲线,并对仿真结果进行分析,发现仿真所得的光伏电池最大输出功率、开路电压和短路电流随环境温度和光照强度的变化趋势与理论分析相吻合,验证了模型的正确性。     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电动机参数辨识

针对永磁同步电动机在运行中电机的电磁参数的改变,通过对永磁同步电动机稳态数学模型的推导,利用扩展卡尔曼滤波对电机的电阻、电感进行在线辨识。在MATLAB/Simulink中搭建辨识模型进行分析比较,验证该方法可以准确地辨识出电阻、电感的值。仿真结果表明,扩展卡尔曼滤波具有快速的收敛性,能够很好地跟随电机参数的变化,应用参数辨识技术可以有效地改善永磁同步电动机控制性能。     

高频开关电源输出滤波电路的设计及研究

针对电感磁心和铝电解电容在高频纹波电流和电压电路中的特性和设计方法与低频电路中的不同,分析了工作在高频开关电源输出滤波电路中的铝电解电容的特性。给出了电感的详细设计过程以及铝电解电容的参数选择,并用Matlab仿真出设计滤波电路的频率特性曲线。实验结果表明,设计的高频开关电源输出滤波电路合理,能达到很好的滤波效果。研究结果对大功率高频开关电源的设计和应用有参考价值。     

基于Matlab的异步电动机定子绕组故障仿真

定子绕组故障是电动机典型故障之一,通过引入不对称矩阵来描述定子绕组出现故障时定子参数的变化,并利用Matlab/Simulink构建仿真模型,对定子绕组部分短路和定子绕组一相开路故障进行仿真,取得了很好的效果。     

一种交错并联双向DC-DC变换器的新型磁集成技术EI北大核心CSCD

为了提高交错并联双向DC-DC变换器的功率密度,降低高频工作下的磁心损耗,提高变换器的整体效率,该文提出一种新型磁集成电感结构,采用分段绕组优化设计,通过计算磁心气隙以及各磁柱绕线匝数等参数,将两个分立的电感集成在一个EE型磁心上。使磁元件体积和重量分别减小了48.2%和46.7%。与现有的交错并联磁集成方案相比,该方法能有效降低磁心的饱和度,使磁心上的磁通分布更加均匀,减小电感磁心损耗,提高系统效率。最后,通过有限元仿真和实验样机验证该设计的正确性和有效性.     

寄生参数效应的共模扼流圈集中参数建模

为分析传导EMI用共模扼流圈寄生参数的效应和预测EMI滤波器的高频特征,需要建立其寄生参数的模型,为此提出了基于阻抗测量实现共模扼流圈集中参数的建模方法,模型包括共模电感、漏感、绕组寄生电容等参数。基于阻抗测量,阐述求解寄生电容的基本原理;运用电路等效原理,将磁心的损耗等效为电阻的损耗,经适当简化,该电阻仅是频率的函数,将非线性的磁心损耗用一个与频率有关的电阻元件来等效,适合于电路的设计和仿真。最后通过样品实验,用所提出的方法建立了共模扼流圈的高频模型。     

三相-单相矩阵变换器容错控制与输入电流优化

为提高三相-单相矩阵变换器(3-1MC)的供电可靠性,针对开关元件的开路故障与短路故障,研究了3-1MC的容错控制调制策略并设计了带解耦电感的容错控制拓扑。利用快速熔断器将短路故障转换为开路故障,将2种故障归结为开路故障,并对不同桥臂的开路故障控制策略进行了分析与计算。为实现输入电流的优化,提出对补偿电感进行功率解耦、中线电流补偿及退出运行等策略。通过仿真与实验对所设计的容错控制策略进行了验证,结果表明,在硬件改动较小的前提下,在不同桥臂故障下3-1MC均能维持输出电压稳定,同时输入电流的畸变较小。     

五相集中整距绕组感应电机缺相容错控制

定子绕组开路是多相电机调速系统中的常见故障。建立了五相集中整距绕组感应电机绕组开路后的方程,计算了电机绕组开路后的稳态输出电磁转矩,分析了减小转矩脉动的条件,提出了五相电机缺相容错控制方法。此方法在无需额外增加硬件的前提下,可以保证电机继续平稳地运行。对于电机定子绕组多相同时开路,建立相应的变换矩阵、重新计算电感参数后,也可以采用提出的控制方法。对电机定子绕组一相开路进行的仿真和实验结果表明,该容错控制方法可以大大减小电机缺相运行时的转矩脉动。     

一种基于10kV配电网的新型短路限流器研究

配电网容量增大和非线性负荷的增加致使短路电流的增大、电能质量的变差,传统的固态短路限流器性能已满足不了电网运行的要求.提出了一种主要由限流电感与并联在电感两端的背靠背系统组成的新型短路限流器,分析了新型短路限流器的拓扑结构及其控制策略,通过搭建仿真模型进行仿真分析,证明该方法可以对电网中任意的短路故障进行操作,且可以改善电网的电能质量.     

直线移相变压器整流系统二极管故障运行分析

为研究直线式移相变压器整流系统二极管故障时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的直线式移相变压器系统模型,设计了小功率实验样机,分别对直线式移相变压器整流系统中二极管开路故障和短路故障进行仿真与实验。对二极管开路故障时系统输出电压及短路故障时各绕组的相电流进行仿真分析和实验验证,阐明了二极管开路故障和短路故障对系统造成的影响。研究结果可为二极管开路时系统带故障运行的可行性以及二极管短路时系统保护装置的设计提供了理论参考。     

三电平LLC谐振型DC/DC变换器的分析和设计

将三电平技术和LLC谐振变换器结合起来，提出三电平LLC谐振变换器。根据等效电路模型推导出该变换器输入输出电压的增益与开关频率、负载之间的关系，揭示其开路和短路特性，为该变换器的空载工作和短路保护的设计提供了理论基础。提供了该变换器两个死区时间的设计方法，从而保证了开关电压应力限制在输入电压的一半，同时满足每个开关零电压关断的实现条件。谐振参数可用推荐的方法依照变比n谐振电容Cs、谐振电感Ls、谐振电感Lm、的次序来设计。最后根据所提供的设计方法设计了一个540W样机，性能和结果满足要求，效率达94．7％。     

基于变压器T形等效电路的漏电感参数特性分析

在对变压器T形等效电路电感参数的研究过程中,发现了漏电感参数在铁芯不同运行方式下的变化规律.利用基于有限元原理的电磁场专业仿真软件Maxwell3D,对T形等效电路中漏电感参数在铁芯不同工作状态(不饱和与饱和)下的特性进行了仿真研究.结果表明:激励侧漏电感随饱和程度的加深,数值逐渐减小;感应侧漏电感随饱和程度的加深,数值逐渐增大;对于变压器总的漏电感而言,其数值与铁芯饱和程度无关,保持常数.通过采用有效主磁通的概念,重点着眼于变压器在不同工作状态下其等效匝数比发生变化这方面进行讨论研究,对仿真结果进行了定性分析并指明了其理论影响.     

电力变压器内部短路故障对短路电抗的影响

根据电力变压器设计短路电抗的计算方法,研究了电力变压器内部各种短路故障对短路电抗的影响,指出了内部短路引起沿轴向安匝分布不均匀,从而增强了横向漏磁场分量。横向漏磁场对漏电感的作用是增加的。当内部短路发生在原边侧绕组时,虽然横向漏磁场分量增加了,但是原边绕组励磁总安匝数相对减少了,而且它引起漏电感减小的作用大于横向漏磁场分量增加引起漏电感增加的作用,所以短路电抗是减少的;当内部短路发生在线端短路的副边侧时,原边侧的短路电抗可能大于正常值。无论内部短路发生在何处,短路电抗均不等于额定值,其值之增加或减少随短路位置的变化是非线性的。     

同步发电机短路故障分析方法研究

为提高同步发电机励磁绕组匝间短路故障的诊断速度和精度,提出了一种基于“场路结合”算法的故障分析方法。首先,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充多回路数学模型。在此基础上,利用有限元分析确定了电感参数表达式,将有限元分析所得电感参数代入回路电压方程即可实现场路结合分析。以1台凸极同步发电机作为平台,进行仿真和实验研究,数据对比表明:场路结合法不仅具有较高的准确度而且可以提高计算效率,可以为励磁绕组匝间短路保护提供依据。     

基于耦合漏感的四绕组变压器暂态模型及短路计算

为确保含四绕组变压器的变电站保护整定可靠性,需研究精细化的四绕组变压器暂态模型及其短路计算等值电路。分析常规变压器等值电路的不足,推导了修正的耦合漏感等值电路,根据三相三柱式四绕组变压器的拓扑结构,运用对偶性原理建立了基于耦合漏感的四绕组变压器电路-磁路暂态模型;利用漏磁路的互阻抗远小于漏阻抗的特点,推导了用于短路计算的四绕组变压器简化等值电路以及零序阻抗。根据某地220 k V变电站实例进行仿真计算,结果表明所提出的四绕组变压器暂态模型及短路计算方法能够更准确地计算含四绕组变压器变电站的短路电流。     

同塔四回交流输电线路零序参数的解耦测量

提出了一种简易、准确地测量同塔四回交流输电线路零序参数的方法。将四回线路以两两组合的方式,组成四组两相系统;通过对两相系统的正序和零序开路阻抗和短路阻抗进行测量,分别计算各组合下的分布阻抗和分布导纳,进而精确地计算出各回线路之间的零序耦合电感和耦合电容,以及线路电阻、零序自电感和自电容。     

考虑交叉耦合时电动汽车用内置式永磁同步电机交直轴电感计算

内置式永磁同步电机(IPMSM)以高转矩电流比、更宽的调速区间、高功率密度、高效率等优点在电动汽车领域应用广泛。电动汽车用IPMSM磁路结构复杂,饱和程度高,造成交直轴磁路的交叉耦合,使得交直轴之间产生互感。对交叉耦合现象进行了磁路分析,阐述了其对磁链和电感参数的影响。采用冻结磁导率法(FPM)和有限元法(FEM)对交直轴电感进行计算,并对电感参数随电流变化情况进行了定量分析。对比2种计算方法得出的交直轴电感参数,发现计算结果吻合较好。最后,对比分析了2种方法计算交直轴电感的优缺点,分析表明以FEM为主FPM为辅计算交直轴电感参数,能保证电感参数的精确度,缩短计算时间。     

Characterization of a thyristor controlled reactor

This paper characterizes the operation of a thyristor controlled reactor (TCR) which consists of an inductance and a bi-directional thyristor switch connected in parallel. Firing angle control of the thyristor switches regulates the time for which the inductance is included in the circuit. This controls the average value of the inductance. The continuously regulated inductance can be used for line flow regulation and short circuit current reduction. It can also be used for series compensation when the TCR is connected in series with a fixed capacitor and when the combination is inserted in series with transmission lines. This paper analysis the operation of the TCR using equations and EMTP simulations.The analysis shows that a series compensator using TCR regulates the level of compensation from inductive to capacitive and the system response is faster than the recently commercialized ‘Advanced Series Compensation’ (ASC) scheme. Also, the problems of resonance and harmonic instability associated with the ASC are eliminated. The TCR can control short circuit current within half cycle.     

基于ANSOFT的非线性电感器分析

针对含铁芯电感器的非线性问题,基于磁路基本原理,利用磁路计算及有限元分析方法,从理论上分析非线性电感器电感量与励磁电流的关系。并通过在ANSOFT／MAXWELL中建立的铁芯电感器有限元分析模型,分析其非线性特性,实验结果与仿真分析相吻合,为相应系统模型的建立提供了一定的理论基础。