一种测量用线性光隔离差动放大器的设计

介绍了一种基于差动原理设计的光隔离差动放大器,这种放大器具有宽频带、低温度漂移、高共模抑制比、较高的抗EMI性能等优点,输入端与输出端之间利用光耦合器件进行电隔离,可用于多种电子测量电路中。     

分析谐波劣化机理的逆变器灰箱宽频域矩阵模型及求解方法

大量参数未知的商用逆变器接入电网,宽频域谐波劣化问题严重,影响自身及其他设备正常运行。基于在线数据和数值分析方法,建立和求解逆变器谐波源和谐波耦合导纳的矩阵模型是解决该问题的关键步骤。文中提出一种灰箱宽频域矩阵模型,并提出基于数值回归拟合的求解方法：首先,利用端口电压、电流频域关系对矩阵模型的具体形式进行推导;然后,将逐步回归算法推广到复数域以求解矩阵模型参数;最后,通过MATLAB/Simulink的逆变器并网仿真系统验证所提模型和算法的有效性。结果表明：所提灰箱宽频域矩阵模型及求解方法可量化逆变器自身谐波源作用、背景谐波电压与并网谐波电流之间的直接耦合及交叉耦合关系,为分析谐波劣化机理提供参考,其精度及求解用时均优于其他模型及其他复数域多元回归算法。     

变压器直流偏磁场路耦合计算中的磁化曲线拟合

采用基于分段函数拟合磁化曲线的改进方法,考虑不饱和励磁的非线性,求解三维棱边有限元磁场。采用时域场路耦合方法计算变压器直流偏磁时的瞬态电流和动态电感,分析其变化规律和对应关系。讨论不同磁化曲线拟合方法计算直流偏磁的效果,研究不饱和励磁非线性对耦合参数和伏安特性的影响。通过与实验数据对比,分析所提方法的误差,验证分段拟合方法具有更高的准确性。     

鲁棒的轴对称液滴边缘形状分析算法及其在超疏水材料憎水性检测中的应用

为了提高处于超疏水状态下材料表面静态接触角测量的准确性,实现了1种将液滴顶点、倾斜程度和形状参数作为变量的鲁棒的轴对称液滴边缘形状分析(axisymmetric drop shape analysis-profile,ADSA-P)算法,并将其应用于超疏水材料憎水性检测。基于Young-Laplace方程仿真产生了不同体积、接触角、倾斜程度和顶点坐标的超疏水的水珠边缘,使用圆拟合算法、椭圆拟合算法与ADSA-P算法计算接触角,结果表明:随水珠体积与接触角增加,圆拟合算法与椭圆拟合算法拟合得到的边缘偏离仿真得到的液滴边缘,接触角计算误差增大,2种算法在该研究仿真设定的水珠体积和接触角范围内得到最大误差分别为-47.57°和-22.51°;ADSA-P算法在不同的水珠体积、接触角、倾斜程度和顶点坐标下拟合得到的边缘均能与仿真得到的水珠边缘非常符合,获得的接触角具有很高的准确性,误差<0.1°。基于实际超疏水材料水珠图像的接触角计算验证了圆与椭圆拟合算法误差较大而AD-SA-P算法准确性较高的分析结论。     

配网合环干扰下的过电压计算模型设计与实现

传统模型计算的过压准确性差。因此,设计并实现配网合环干扰下的过电压计算模型,采用针对多端设备的NIF模型准确描述设备的宽频特性,可直观获取设备在过电压下的宽频参数。将设备模型基于真实连接状态互联,采用矢量匹配法获取配网拟合频域参数,通过时域递归卷积运算获取配网合环干扰下各关键点的过电压情况。通过配网合环干扰下节点电压偏差隶属函数,构建过电压优化计算模型,提高配网合环干扰下的过电压计算精度。实验结果表明,所提方法可准确描述配网合环受过电压干扰的内部设备过电压水平,运算准确性更高,且有效控制节点的电压情况,提高系统的供电质量。     

利用单端口阻抗测量值和灵敏度分析的耦合线圈参数辨识

在无线电能传输技术中,电磁耦合线圈的电路模型参数是设计阻抗补偿电路、计算功率损耗、研究频率特性的关键参数。该文利用单端口阻抗和灵敏度分析,提出了一种电磁耦合线圈模型参数的离线辨识方法。将电磁耦合线圈连接成单端口网络,利用阻抗分析仪的测量值和基于模型参数的理论计算结果,构造了以阻抗误差模的平方和为最小的目标函数;利用单端口等效阻抗对模型参数的灵敏度,计算目标函数的寻优方向;借助双端口网络的T形等效电路,提出了计算灵敏度的单位电流源激励法。该方法根据单位电流源相量作用下,元件上的电流相量或电压相量的平方,或它们的乘积,便可计算出阻抗对不同参数的灵敏度,避免了难以求解的阻抗解析表达式及其偏导数。在实验研究中,将耦合线圈置于海水槽中,在参数辨识中考虑了海水的电磁作用和导线的集肤效应与内电抗。     

串联阻尼元件的特高压小电容量电容式电压互感器的设计及性能验证

为降低隔离开关切合串补平台时通过邻近特高压电容式电压互感器(CVT)冲击电流的幅值,利用ATP-draw建立了特高压串补平台侧隔离开关操作的等效模型,经计算得到,降低CVT额定电容量和在CVT顶端串联电阻或电感元件可以有效降低通过其本体的冲击电流幅值。研制了额定电容量为2 000 pF的小电容量特高压CVT样机,建立了其宽频等效电路模型,选取5组具有不同参数的串联阻尼元件,通过仿真计算与实测的比较,验证了仿真的合理性,并确定了阻尼元件参数。搭建了雷电冲击电压下特高压CVT冲击电流测量系统,分别测量了雷电冲击下通过带有阻尼元件的额定电容量为2 000 pF特高压CVT及工程用额定电容量为5 000 pF的特高压CVT的冲击电流。测量结果表明:在特高压CVT高压端施加幅值为1 550 kV,波前/全波时间为5.5/67μs的雷电冲击过电压时,通过前者的冲击电流幅值为0.82 kA,通过后者的冲击电流幅值为2.66 kA。该研究结果表明,采用串联阻尼元件的小电容量特高压CVT,可有效降低通过其本体的冲击电流幅值,提高特高压串补隔离开关操作时邻近特高压CVT的可靠性。     

基于近海风况的风浪组合发电用直线旋转永磁电机额定速度计算方法

根据波浪高度和周期随风速变化的实测数据,利用基于最小二乘法的多项式拟合算法,拟合近海波浪特性随风速的变化规律,即波浪在正弦模型下的幅值、周期参数与风速的函数关系。在近海波浪特性与风速函数关系的基础上,提出直线旋转永磁电机(LRPMG)的转子和动子额定速度的计算方法。     

基于LM法的换流站关键设备宽频建模方法研究

直流输电系统换流站存在多种产生或传输谐波的电气设备,建立适用于仿真研究的换流站宽频模型十分重要。传统建模方法较为复杂,且不适用于低阶等效模型。因此,基于元件物理模型和阻抗特性,利用列文伯格-马夸尔特算法求解宽频模型参数、拟合阻抗特性曲线,并简化了宽频模型。然后据此建立了晶闸管、平波电抗器和换流变压器等换流站关键设备的宽频模型,验证了该方法的正确性。最后,将元件宽频模型等效电路应用于仿真模型,仿真对比表明宽频模型相比于理想模型,5次谐波幅值减小约基波的1.7%~1.8%,并且简化宽频模型可以加快仿真速度。     

有源功率因数校正电路中电压、电流放大器补偿网络元件之计算(上)

首先介绍线性系统的传输函数以及用波德图表示它的频率特性的方法、零点、极点的概念等,在此基础上讨论有源功率因数校正电路中电压放大器和电流放大器补偿网络的作用,给出有关补偿元件的计算方法。     

基于频域辨识的合并单元额定延时测量技术

智能变电站中合并单元数据采集和输出过程存在着固有的额定延时,此延时直接影响继电保护的动作时间。目前,额定延时测量方法存在着不足,给系统安全运行埋下了安全隐患。文中从合并单元采样环节的构成出发,分析其采样、处理过程中额定延时的群延迟特性和传变延迟。研究表明:时域中的群延迟在频域中相频特性应为线性相位,据此提出通过输入不同频率的信号以获得合并单元的相频特性曲线、进而辨识出额定延时的频域识别测量技术,并分析合并单元的相位误差对此额定延时测量方法的影响,最后通过理论仿真验证了此额定延时测量技术的可行性和正确性。文中所提方法为合并单元数字化采样延时测量的工程应用提供了一种切实可行的延时测量技术,能够确保继电保护系统的正确、可靠运行。     

基于粒子群算法-最小二乘支持向量机算法的磁化曲线拟合

磁化曲线是强非线性函数,提高磁化曲线的拟合精度对含有铁磁材料的电气设备建模准确性至关重要。提出了一种基于粒子群算法-最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)算法的磁化曲线拟合方法。该方法用粒子群优化算法解决了最小二乘支持向量机(LSSVM)参数的选择问题。仿真结果显示PSO-LSSVM算法能获得最优的LSSVM参数,且采用PSO-LSSVM算法拟合的磁化曲线与实际测量的磁化曲线基本无偏差,拟合精度较高。     

绝缘在线监测中电容式电压互感器的误差校正

对引起电容式电压互感器（CVT）稳态误差的相关因素进行了分析。根据CVT结构及参数建立了用于校正CVT稳态误差的参数模型。将该模型输出电压的误差仿真结果与准确级试验结果进行对比,验证了该模型的有效性。基于该模型提出一种绝缘在线监测中实时校正CVT稳态误差的新方法:通过采集测量绕组的输出电压和各二次绕组的负载电流信号,利用基于Levenberg-Marquardt算法的非线性最小二乘拟合算法提取信号中的基波分量,结合CVT参数模型的数学方程确定CVT的一次电压。分析结果表明,该方法能够有效减小因系统频率、CVT二次负载大小及功率因数的变化对CVT比差及角差的影响,为二次监测设备提供高精度的电压信号。     

基于超导储能的小扰动动态安全在线评估

利用超导储能(SMES)技术进行电力系统小扰动动态安全在线监测和评估是该技术在电力系统中的一种新应用.基于改进的Levy曲线拟合方法,文中建立了3阶7变量的局部传递函数拟合模型,通过对系统频域响应曲线峰值的拟合,获得了峰值对应模式的阻尼和频率特性,形成了小扰动安全的在线评估算法.通过EPRI-36节点系统的模式特征值与响应曲线峰值拟合结果的对比分析,说明了该算法的有效性和适用性.     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制

为提高三相四桥臂并网逆变器的动、静态特性,采用改进无差拍控制内置重复控制器的复合控制方法对并网电流进行控制。无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定信号,基于内模原理的重复控制通过在基频及其整数倍频处提供高增益可快速消除每一周期的稳态误差。根据电压型三相四桥臂并网逆变器的数学模型,推导了无差拍控制算法,并分析了无差拍控制中的控制延时对系统稳定性的影响;内置的重复控制器能改善无差拍控制对电感参数敏感的缺陷并降低算法对模型精确度的依赖,从而消除周期性稳态误差,通过对模型传递函数的分析,得到重复控制器的最佳补偿拍数。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能实现对参考电流的快速准确跟踪。     

A novel broadband macro‐modeling using piecewise vector fitting

For broadband frequency domain responses of highly dynamical systems, because vector fitting always has low accuracy especially at resonant frequency response points, a new piecewise vector fitting algorithm is proposed. The complete broadband frequency range is divided into a number of sections. Vector fitting is then applied to each section to identify the poles and residues. Through frequency partitioning, the numerical conditioning of the pole and residue identification equations is improved. Then in each section a sub‐macromodel is obtained. Finally, by adding up the sub‐macromodels in each section, a novel broadband macro‐model with high accuracy is obtained for the whole broadband frequency domain. At the same time, to reduce redundant poles, in each section the number of poles is controlled by a predefined fitting error. An illustrative example involving a low‐pass filter is presented for validation of the proposed method. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于蚁群粒子群优化的卡尔曼滤波算法模型参数辨识

针对复杂的低压配电网通信环境,提出一种基于蚁群粒子群融合的无先导卡尔曼滤波(UKF)算法的模型参数辨识方法。对于电力线多径信道传输模型,采用具有最小均方误差估计效果的UKF辨识算法。针对UKF算法通过试验调节难以取得最佳滤波效果的问题,提出基于蚁群粒子群算法优化UKF噪声矩阵的方法,同时引入蚁群算法将惯性权重离散化以提高粒子群算法的搜索效率,克服其容易发生早熟收敛的缺点。试验和仿真结果表明,采用该优化算法辨识电力线信道模型可克服参数的分散性,提高拟合精度并缩短辨识时间。     

基于经验模态分解和自适应噪声对消算法的窄带干扰抑制

在局部放电在线检测中,自适应噪声对消算法是当前抑制窄带干扰的有效方法。由于窄带干扰频率范围很宽,滤波参数不易设置,同时实测时的窄带干扰在时频域都表现强烈,局部放电信号会完全淹没于干扰之中,使得一般改进噪声对消算法不能取得较好效果。为此,笔者提出一种改进经验模态分解的噪声对消算法,首先在频域中降低干扰幅值,接着利用经验模态分解的分频特性将宽频带的窄带干扰分解到不同频带,各频带内的窄带干扰频率相差有限,然后进行自适应噪声对消,以达到较好的滤波性能。仿真和实际数据验证了该算法的有效性。     

Bat inspired algorithm based optimal design of model predictive load frequency control

Bat inspired algorithm (BIA) has recently been explored to develop a novel algorithm for distributed optimization and control. In this paper, BIA-based design of model predictive controllers (MPCs) is proposed for load frequency control (LFC) to enhance the damping of oscillations in power systems. The proposed model predictive load frequency controllers are termed as MPLFCs. Two-area hydro-thermal system, equipped with MPLFCs, is considered to accomplish this study. The suggested power system model considers generation rate constraint (GRC) and governor dead band (GDB). Time delays imposed to the power system by governor-turbine, thermodynamic process, and communication channels are accounted for as well. BIA is utilized to search for optimal controller parameters by minimizing a candidate time-domain based objective function. The performance of the proposed controller has been compared to those of the conventional PI controller based on integral square error (ISE) technique and the PI controller optimized by genetic algorithms (GA), in order to demonstrate the superior efficiency of the BIA-based MPLFCs. Simulation results emphasis on the better performance of the proposed MPLFCs compared to conventional and GA-based PI controllers over a wide range of operating conditions and system parameters uncertainties.