一种采用测量线圈技术的感应电能传输系统调频调谐方法研究

为解决谐振参数容差导致感应电能传输系统失谐现象,该文采用在原边线圈并绕测量线圈的技术,以原边回路电流与测量线圈电路电压进行矢量运算得到的两者相位差为反馈量,间接获得副边回路的谐振状态,通过控制逆变器的输出电压频率,使副边回路恢复谐振状态,增大副边回路中负载的电压增益和系统输出功率,达到提高系统的电能传输效率的目的。实验结果表明,所采用的方法能够有效使副边回路恢复谐振状态,增大副边回路中的负载电压和系统输出功率,提高系统的电能传输效率。相对于系统调频调谐前,在谐振参数容差导致副边回路呈感性的情况下,调频调谐后系统输出功率最大提升144.15W,传输效率最大提升1.21%;在谐振参数容差导致副边回路呈容性的情况下,调频调谐后系统输出功率最大提升245.49W,传输效率最大提升1.72%。     

无接触电能传输系统的补偿及性能分析

运用松耦合变压器互感电路模型,推导出无接触电能传输系统原、副边分离的等效电路.选取合适的副边补偿电容,以增强系统的功率传输能力;选取合适的原边补偿电容,以降低对系统电源容量的需求.研究表明:当原边电流恒定时,在副边串联补偿,则负载所获取功率与负载大小成反比;在副边并联补偿,则负载获取功率与负载大小成正比.当原边电压恒定时,在原边并联补偿方式下,等效负载所获取的功率随负载的增加先升高后降低,针对不同的副边补偿方式,等效负载分别在相应的负载点取得最大传输功率.Pspice仿真结果验证了上述结论的正确性.     

基于能量传输通道的IPT系统非法负载检测技术

针对感应电能传输系统中非法负载介入的问题,本文提出了一种基于能量传输通道的非法负载检测方法。通过对电流型感应电能传输系统的特性分析发现,当负载变化时系统的零电压开关频率和谐振电流近似为恒定,基于系统原边谐振网络的能量平衡方程,得到了原边输入电流和负载成反比的关系。因此通过对负载以给定的频率进行通断调制和原边解调判断其负载的合法性,最后通过仿真验证了该方法的可行性。     

无线能量传输负载自适应的频率分叉边界控制

无线能量传输技术是一种新型的电能传输方式,是指相对于传统的利用导线连接的电能传输方式而言,电能从电源到负载的一种没有直接电气接触的能量传输方式,解决了传统导线直接供电的缺陷,是一种安全有效的电能传输方法。目前无线能量传输通常使用补偿电容的工作方式使系统在发射端(原边)与接收端(副边)同时工作于谐振状态,以提高输出能力。前期实验发现,无线能量传输系统的效率受等效负载的影响,选取合适的等效负载可以改善系统的效率。基于此,研究了负载对于系统效率和频率分叉的影响,设计了一个负载自适应控制策略,能够提高系统的能量传输效率,并且保证不出现频率分叉现象。该研究将对无线能量传输系统的可靠设计具有重要指导意义。     

ICPT系统中信号反向传输技术机理研究

针对感应耦合式电能传输(ICPT)系统中的信号反向(即从系统的副边向原边传输信号)传输问题,提出一种基于反射阻抗调制的信号反向传输方法。该方法根据被传输信号调节副边谐振补偿电容的容值进行信号调制,在原边检测电流包络形状特征,进行信号复原。文章分析了副边对原边的反射阻抗对原边电流的影响,并用实验验证了方法的可行性。     

采用同轴相位检测线圈的感应无线电能传输系统谐振调节技术

在感应无线电能传输系统(inductive wireless powertransfer,IWPT)中,常采用谐振电路保证系统以最大功率和最大效率传输电能。受到系统参数变化的影响,IWPT系统容易发生谐振频率偏移,需借助有效的谐振点检测技术和谐振调节装置实现电路谐振调节。针对副边线圈感应电压难以检测,无法通过副边感应电压电流相位判定副边电路谐振的问题,该文首先设计了基于同轴相位检测线圈的副边电路谐振点检测方法,并对该方法的原理进行了详细分析。然后构建了一种基于同轴相位检测线圈和相控电容器的副边电路谐振调节控制方法,并根据该方法搭建了实验平台。实验结果表明应用该文的调谐方法后,系统传输功率和传输效率均有提升。特别是在原边线圈恒流有效值11A条件下,系统负载输出功率从508.92W增大至577.41W,原边直流电源至负载的总体效率从85.24%提升至88.98%,验证了同轴相位检测线圈用于副边电路谐振调节的可行性。     

变负载ICPT系统电能与信号反向同步传输方法

为满足感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统在实现电能正向无线传输的同时,对副边电路状态信息的采集与反向传输,基于ICPT系统电能耦合传输通道,提出了一种在负载变化情况下,电能与信号反向同步传输ICPT系统,并对其控制方法进行了深入研究。该系统在副边增加信号调制电容,检测负载大小以确定具体的信号调制方案,通过切入与切出该调制电容以改变原边电流波形包络,进而将数字信号调制到系统中,这样原边在发射电能的同时接收来自副边的状态信息,最后通过设计信号解调机构,复原信号。首先介绍了ICPT系统电能与信号同步传输原理,在此基础上,提出电能与信号反向同步传输ICPT系统;然后,通过对该系统进行建模分析得到负载变化情况下不同的信号调制策略,并对系统变负载情况下系统特性进行了分析和研究;最后,针对理论分析进行了仿真与实验验证,实验实现了ICPT系统在电能正向传输情况下的信号的反向低误码率传输。该研究结果可以为ICPT系统电能与信号反向同步传输系统的设计与研究提供参考。     

非接触变压器磁路模型及结构优化

非接触变压器是感应电能传输系统中的核心结构,其耦合系数直接影响系统的电能传递效率,因此对其结构优化一直是研究的重点。本文针对一种应用于轨道交通领域的原、副边结构不对称的非接触变压器,根据线性系统的磁场叠加原理,分析了非接触变压器在副边开路和原边开路时其周围的磁场分布,建立了磁路模型,并推导得到原、副边电感及耦合系数的近似计算公式。基于该计算公式对磁路结构进行定性优化,有限元仿真证明了所提磁路模型和参数计算的正确性。在此基础上,利用该磁路模型,优化非接触变压器的结构,提出梯形绕组截面的绕组布置方式,以提高耦合系数;并对原、副边绕组匝数关系进行优化计算,使系统效率最优。根据以上优化,制作非接触变压器实验样机,在48mm气隙下,非接触变压器的耦合系数达到0.45,30k W非接触供电系统在满载时传输效率达到85.3%。     

用于非接触电能传输的自适应谐振技术原理

分析了非接触电能传输系统中耦合谐振电路的特性,着重探讨了谐振状态对提高传输功率和传输效率所起的重要作用,进而提出了基于锁相环的自适应谐振控制策略。通过对逆变器输出电压、电流的检测和计算得到相位差,输入到PI调节器和振荡环节对逆变器的驱动频率进行调整,经过一段暂态过程后,逆变输出电压、电流的相位差为零,从而实现了电路的自适应谐振控制。系统仿真和实验结果表明:基于锁相环自适应谐振控制原理的非接触电能传输系统能够对原、副边所有元件参数的变化进行快速跟踪和调节,使整个系统工作在谐振状态,保证系统始终具有最大的传输功率和传输效率。     

感应耦合传输系统的建模分析

针对非接触电能传输(ICPT)系统负载变换时造成原边回路电流不能保持恒定的问题,介绍了一种新型的基于LCL谐振补偿网络的ICPT系统拓扑结构。建模分析了基于LCL补偿的ICPT系统的等效电路模型,并对LCL型ICPT系统所表现出的恒流、恒压特性进行仿真分析和验证,为ICPT系统的设计和分析提供了良好思路。     

CPT及IRPT多场景电流分解对比及分析

以新能源为主体的新型电力系统发展对系统计量装置、功率变换设备等提出了新要求,迫切需要革新的功率理论指导上述设备的设计与控制,以适应不同电气系统结构。通过构建多种含不同源荷类型的三相电气系统场景,针对守恒功率理论（CPT）及瞬时无功功率理论（IRPT）,重点讨论二者在不同应用场景中电流分解的相似点及不同点。分析结果显示：IRPT仅在电压正弦条件下可以获得较好的电流分解结果,而基于CPT的电流分解,在正弦或非正弦等不同电压、负荷情况下均可较好地解释功率传输现象、分析负荷特性,其可作为有效的理论工具用于负荷特征识别、电费计量、滤波与补偿、功率变换器等领域中。     

哈郑直流工程投运初期对新疆电网影响分析

±800 kV哈密至郑州直流输电工程（简称哈郑直流）是新疆规划建设的第1个直流工程,预计2013年投运。针对2013年哈郑直流投运初期对电网稳定性影响分析,校核哈郑直流故障对新疆与西北750 kV交流联络通道的影响。其中以新疆电网2013年冬季大负荷方式为基础,通过详细的潮流及暂态稳定仿真计算分析发生直流单、双极闭锁故障,750 kV交流线路故障时电网的稳定特性以及采取切机措施下电网稳定特性的变化情况。通过仿真计算找出在不采取切机措施时发生直流单极闭锁的交流断面最大传输功率,同时对直流单极闭锁时采取切机措施来提高交流系统送电能力的有效性进行了验证。该分析结论为未来哈郑直流工程的建设及安全控制策略的制定可提供参考。     

VSC-HVDC适应感应电动机负荷稳定性研究

日益增长电网负荷中心含有的感应电动机负荷,因其高度非线性和动态特性,给电力系统带来严重的电压失稳甚至崩溃的风险。文章通过研究感应电动机负荷特性,分析其与电力系统稳定的关联性。同时基于柔性直流系统功率传输可控特性,研究了一种柔直紧急支援控制策略,通过适当改变控制指令值调节交直流线路间的交换功率,从而实现负荷以及系统的稳定。最后通过PSCAD/EMTDC平台搭建某城市局部交直流系统模型,针对不同感应电动机负荷比例进行仿真分析。经验证,柔性直流系统采用该控制策略能有效提升电网感应电动机负荷稳定水平。     

非接触电能传输(CPT)系统频率分裂现象分析

非接触电能传输(Contactless Power Transfer,CPT)系统在工作过程中会出现频率分裂现象。论文以串联补偿的CPT系统为研究对象对系统进行建模分析,推导出了CPT系统中重要参数的方程表达式并选择负载电压作为重点研究对象。数值分析和实验结果表明,负载电压和负载功率在过耦合区内(k>kcritical)会分裂出两道脊,CPT系统工作在谐振频率(f0)和关键点(kcritical)时可以获得最大的负载电压和负载功率。     

考虑开关状态集调整的含光伏并网配电网动态故障恢复方法

故障恢复作为智能配电网自愈能力的重要保障,对系统运行可靠性至关重要.针对含分布式光伏并网的配电网故障恢复问题,计及故障期间光伏出力和负荷水平变化建立光伏型配电网动态故障恢复方法.以当前时段系统失电负荷量最小为目标函数,计及网络辐射状约束、功率平衡约束、节点电压约束、开关状态集约束等必要约束条件建立光伏型配电网动态故障恢...     

电网稳定运行中负荷开关批量控制技术研究

负荷开关批量控制技术可实现批量控制负荷序列的维护管理、智能选线、快速并发控制及操作统计等功能,利用现有的遥控点表信息及数据传输通道实现对变电站断路器远方操作控制,并向省调系统传送实时可切负荷及控制结果数据。在电网稳定运行中变电站施行无人值班和强直弱交大受端电网严重故障时,负荷开关批量控制技术可以通过并行的方式批量控制电网负荷,并提供控制过程的可视化和交互操作,大大缩短故障处理时间。负荷开关批量控制技术对提升电网重、特大事故快速反应能力和保障电网稳定运行具有良好的实用意义。     

非接触电能传输系统的频率稳定性研究

分析了非接触电能传输系统主电路的频率稳定性问题,提出了利用相控电感电路动态调谐以提高系统工作频率稳定性的方法,保证最大功率传输和系统正常工作,并对动态调谐的工作原理进行了分析和仿真研究.     

基于模糊自适应控制的接触器过零投切系统研究

以负载变化不剧烈条件下高压动态无功补偿为研究背景,发挥接触器在高压领域的优势,针对接触器投切电容器造成的投切瞬间会产生浪涌电流及过电压的问题,提出接触器过零投切的同步关合控制方式。通过对接触器的动态特性分析,对真空接触器控制系统设计,并对接触器响应时间进行实验测试,基于接触器响应时间与操作电压以及环境温度的变化规律进行归纳,提出采用模糊自适应控制对不同环境温度以及操作电压下的接触器响应时间的预估方法,做到投切电容器的时间控制在电压电流零点附近的1ms内,并进行相应的仿真与实验验证,取得了良好的效果。所作研究可有效控制电容器在投切瞬间产生的浪涌电流和电压闪变的不利影响,确保在满足系统无功补偿的条件下实现电网的安全稳定运行。     

变电设备动态增容系统的设计与实现

变电站内设备容量逐渐成为限制电网输送能力的瓶颈,该文对变电设备动态增容技术进行了研究,并设计研发了一套变电设备动态增容系统。系统通过采集变压器温度、电流等状态监测参量,依据GB/T 1094.7油浸式电力变压器负载导则和变压器热电路等效模型对变压器的过负载能力进行计算,并利用电流分流算法对过负荷后,变电回路中的断路器、互感器和隔离开关进行过负载能力校核,结合电网运行方式以及风险评估值,对变电设备的运行状态和增容能力进行分析评估。试点应用情况表明,系统计算结果可为调度人员的操作提供科学依据。     

新型脉冲宽度调制整流器控制策略的研究

为减少开关损耗和提高系统动态性能,提出了一种新的脉冲宽度调制整流器的控制策略,将滞环空间矢量法、功率器件最小切换原则与负载电流矢量前馈控制方法相结合,使系统在保证动态性能的情况下减少了功率器件的开关频率,又使系统对PI参数的依赖性大大降低,且能克服网侧电压的畸变与不平衡。利用Matlab/Simulink仿真验证,方案的可行性。结果证明,该方法确实能获得期望的性能。