小型高频臭氧发生器研究

设计制作了用于研究臭氧合成的小型高频电源,能产生多种频率的高频高压,幅值从0至10kV可调.对沿面放电电极结构初步研究了高频电压下臭氧的合成.     

高频平板型介质阻挡放电臭氧产生的试验研究

电源频率的适当增大能提高臭氧发生效率。针对目前臭氧发生器电源频率偏低的情况,采用合适的高频高压电源和放电室结构,进行了试验和模拟研究。试验研究了峰值电压、气隙间距对臭氧产生的影响。试验结果表明:气隙间距为1、2、3mm时,电晕起始电压分别约为4.1、6.5和8.04kV;气隙间距为1mm时,臭氧体积分数和臭氧产率最高分别为24.55×10-3和134g/(kW.h)。然后首次模拟并分析了臭氧发生器内的电场强度,气隙间距为1、2、3mm时,气隙中心区域的电场强度分别为280.545、261.672和227.311kV/m。电源频率为7.47kHz能有效地提高气隙中心区域的电场强度,进而提高所产生的臭氧体积分数和臭氧产率,降低了成本。     

SPWM电源频率对DBD臭氧产生影响的试验研究

介质阻挡放电产生臭氧与工作频率关系密切,臭氧的产量、浓度与产率指标往往相互背离,研究工作频率对臭氧指标的综合影响有重要意义。SPWM电源与臭氧发生器负载的等效电路及仿真结果表明SPWM输出方波的基波为正弦波,幅值10%~95%可调,频率50~2 000 Hz可调,可方便地用于测试频率对臭氧产生性能的影响。搭建由145根放电单元组成的工业应用级臭氧发生器,设计单相三阶SPWM臭氧电源,试验结果表明：谐振频率点随调制度的改变、运行电压的高低会有些变化,当工作频率略低于谐振频率时,发生器性能指标较好,当工作频率大于谐振频率时,臭氧浓度、产率等性能指标出现较大幅度下降。该装置SPWM电源在三种不同的试验路径下,均可优选出合适的工作频率,其中一个优选工作频率为810 Hz,此时臭氧产量为2 095 g/h,臭氧浓度为150.7 g/m³,产率为135.1 g/（kW·h）。     

介质阻挡放电型臭氧发生器等效电路研究

对正弦波电流供电的介质阻挡放电(BDB)型臭氧发生器的工作特性进行了详细地分析，对发生器放电气隙电压进行了傅里叶级数分解，给出了气隙电压的基波分量描述，提出一种新的DBD型臭氧发生器基波等效电路，并定义了BDB型臭氧发生器的几个特性参数。对正弦波电流供电DBD型臭氧发生器的电气特性进行了深入研究。给出了利用DBD型臭氧发生器的基波等效电路和电气特性设计电源的过程和实验结果。理论分析和实验结果证明了提出的DBD臭氧发生器基波等效电路的正确性和用基波等效电路电气特性设计供电电源的可行性。     

功率可调臭氧装置电源的设计与实现

针对国内大功率臭氧发生器采用组合电源方案中存在的功率不可调、电源之间相互干扰消弱等弊端,设计与实现了一种单机型大功率变频功率可调臭氧发生器电源,通过PLC调节移相触发驱动电路触发脉冲的宽度,控制晶闸管的导通角,从而实现三相全控电流电压功率调节功能,并给出了电源功率与臭氧产量的实测数据.同时,PLC还完成放电工作频率的设定、过流过压保护、电路软启软关等功能.本设计用于生产实践中可实现空气源数千克级的臭氧生产量.     

移相控制下DBD型臭氧发生器供电电源的设计

针对开环控制下的介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,简称DBD)型臭氧发生器的供电电源易出现不稳定状况,设计了一套采用电压闭环和移相控制的全桥串联负载谐振式逆变器供电的臭氧发生器供电电源系统。详细介绍了臭氧发生电源系统的结构、逆变电路控制方式、功率调节控制策略以及驱动电路的设计过程。实验结果表明,所设计的供电电源能解决臭氧发生器过压、电源系统易受外界干扰波动等问题,同时还具有功率调节便利和逆变电路电流接近正弦波等优点,具有良好的工程应用价值。     

空气源高频圆管型DBD臭氧产生的实验研究

电源频率和放电管长度是介质阻挡放电(DBD)臭氧产生的两个重要影响因素,在前期的研究基础上,采用合适的放电管长度和电源频率进行实验研究。实验研究了干空气源放电管长度、放电电压和气体流量对臭氧产生的影响,并进行了系统优化。研究结果表明:放电管长度由500 mm变为200 mm,在几乎不降低臭氧浓度下放电平均功率约降低了60%;臭氧浓度随放电电压和气体流量的增大先增大后降低;当流量为200 L/h、放电电压为2 698 V时,臭氧浓度与臭氧产率同时达到相对较高值,此时,臭氧浓度为5.3 g/m3时,臭氧产率为43.62 g/kWh。     

臭氧发生器运行参数的正交试验研究

用正交试验确定臭氧发生器气源的流量、温度和电源的电压、频率等最佳使用参数的结果表明 :气源流量 4 0 0L/h、气体温度 - 5℃、电源电压 11k V及频率 10 k Hz时单根电极放电试验可获得质量浓度为 2 4 .5 g/m3的臭氧时 ,生产速率 8.5 g/h,能量效率 10 8.7g/k Wh     

基于虚拟同步发电机的微电网控制策略研究

针对微电网中的分布式电源出力的间歇性导致微电网频率及电压不稳定的问题,通过建立虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制系统的数学模型,设计了一种基于频率控制、电压控制和功率控制的反馈控制器,并给出了相应的控制方法;通过理论分析分布式电源的频率、电压特性及其对微电网频率、电压稳定性的影响,提出了能够有效抑制分布式电源功率波动,提高微电网电能质量的控制策略。仿真结果表明:VSG能稳定地控制微电网频率、电压,具有很好的稳态性。     

基于双频逆变拓扑结构的臭氧发生器电源研究

文章将成熟应用于感应加热电源的双频逆变拓扑结构运用于负载成容性的臭氧发生器电源，提出了一种新的多频臭氧发生电源，研究了这种电源的工作原理和电路的工作模态，通过对电路稳态工作过程波形的推导，得出了臭氧发生器介质层电压以及放电功率的表达式，并给出了仿真结果。     

模块化绝缘老化试验高压脉冲电源的研制

根据绝缘材料检测的需要,研制了一种新型的无输出脉冲变压器的高压脉冲电源.基于模块化思想,通过增减模块可以改变系统最大输出峰峰值电压,开发的脉冲电源由4个模块串联而成,电源输出峰峰值电压0～4kV,频率1～20kHz,占空比50%,空载时上升沿小于100 ns,加最大负载时上升沿小于200 ns,完全满足对绝缘材料的检测要求.     

用于高压静止无功补偿器的方波电流源研究

针对高压静止无功补偿器供能电路的特点,提出了一种方波电流源的控制方案,即方波电流源可以在低压侧输出幅值恒定的高频方波电流,采用高压绝缘电缆穿过多个磁环变压器的方式,将能量耦合到高压侧,在二次侧经变换后对高压静止无功补偿器供电.实验表明,采用该方案可获得一个平均值为1A,频率为70 kHz的交变方波电流源,整个电源符合预期设计要求.     

变频器低电压穿越电源的设计与实现

异步电机变频器应用在一些重要场合时,要求当电网电压跌落,在其启动低电压保护使电动机停机前,维持变频器运行一定时间,给系统其他环节足够的响应处理时间。针对此要求,设计了用于变频器的低电压穿越电源,在功率回路、控制回路、辅助回路等环节进行了严格设计。该电源采用在电网电压跌落时投入供电,电网正常时旁路的工作方式;在投入供电时,采用双单环PI自动闭环控制,提高了设备的响应速度和控制精度;为了提高设备自动运行的可靠性,软件设计上加入了日自检、年自检和故障检测功能。仿真和实验表明,电网电压跌落到变频器可以耐受的额定电压的80%时,低电压穿越电源自动迅速投入进行升压,直至电网电压跌落到额定电压的20%的情况下也能保持运行,输出侧电压响应速度和纹波值均在合理范围之内。     

有源电子式电流互感器高压侧电路设计的改进

提出了一种新的有源电子式电流互感器的高压侧电路设计方案.通过改进传统积分电路并适当选取元件参数改善了积分电路的低频幅值特性,并通过调整输入与输出信号之间的夹角,在抑制低频干扰的同时实现了相位补偿.高压侧电路的供电电源直接取自母线,在供电电路中设计了电压比较调节电路和备用电池自动投切电路,通过比较调节电路使输出电压与基准电压相比较产生调节信号,完成了对输出电压的调节;通过备用电池自动投切电路检测供电电路的电压输入,在电压输入低于给定值时将备用电池投入使用.软件系统中采用准同步算法以减少同步误差.实测表明,该设计方案抗干扰性能良好,准确性较高.     

基于81电平铁路功率调节器的不平衡补偿策略

为进一步降低铁路功率调节器在大功率补偿过程的开关频率,采用开关频率较低的混合级联81电平变换器作为电压源、开关频率较高的单相全桥变换器作为电流源,将两个电压源背靠背连接,提出一种81电平铁路功率调节器。由于系统中承担85%的补偿功率的开关器件的开关频率在250 Hz及以下,开关频率高的电流源仅承担1%的功率,因此系统开关损耗小且对补偿电流参考信号的跟踪性能好。研究了系统的基本结构及其等效电路,通过构建等效对称三相电压源建立等效三相电路,采用有功功率平均分配法,使得补偿后的系统等效为Y-Y型对称三相电路,从而实现不平衡电流补偿,并提出一种新的补偿电流检测方法。仿真结果证明所提系统及其补偿方法的有效性和可行性。     

基于可调电压源的混合式90kvar连续无功补偿装置

本文将与工频同相位、同频率的可调电压源与补偿元件相串联实现无功补偿，改变串联补偿元件性质和大小，可实现对容性或感性无功的连续调节，从而使被补偿装置的功率因数达到最佳值。该方法不产生谐波污染且补偿电压源的容量仅为最大补偿无功的1／4。已研制成功混合式90kvar、0．4kV实验装置一台，实验结果证明了本文提出方法的正确性。     

工频电压对输电线路雷击跳闸率的影响

为研究工频电压对输电线路反击跳闸率和绕击跳闸率产生的影响,验证目前的试验结果,从工频叠加影响机理、蒙特卡罗法实例计算两个方面进行了计算和分析。结果显示,工频叠加影响机理分析和蒙特卡罗法实例计算的结论一致:工频电压主要提高了输电线路的反击跳闸率,而对绕击跳闸率影响不大。     

同步控制逆变电源并网预同步过程分析

在下垂特性的基础上,通过引入虚拟调速器和虚拟励磁器等概念,赋予了逆变电源频率与电压惯性保持特性,使其动态特性类似于同步发电机。研究了非理想并网合闸条件下,下垂控制同步逆变电源和虚拟同步发电机控制逆变电源并入电网的预同步动态过程。在分析逆变电源并网预同步过程中,为了突出比较两种逆变电源的动态特性,考虑电网的惯量,可以将逆变电源并入同步发电机带负荷系统。在MATLAB/Simulink仿真环境中,对无惯量和有惯量同步电源与微电网在并网动态过程中频率和电压变化进行了对比分析。研究表明,基于下垂控制的同步电源在并网预同步动态过程中,其频率和电压出现突变,变化率较大,而基于虚拟同步发电机控制的逆变电源,其频率和电压不出现突变,具有较平缓的变化幅度。     

适合风电接入的VSC-MTDC系统协调控制策略

对于具有小集中、大分散特点的内陆风电,交流并网存在电能质量下降、经济性差等诸多问题,两端柔直并网也无法满足要求。使用多端柔直是未来风电并网的发展方向,文中提出一种适合风电接入的多端柔直系统协调控制策略。该策略综合考虑直流电压改变的方向、电压改变的大小以及换流站功率裕度等因素,自适应实时调节下垂系数,优化换流站之间功率分配,避免不当下垂系数造成的系统损耗增加、部分换流站功率过载。引入附加频率控制与自适应下垂控制协调,可充分利用系统调频容量,改善系统频率稳定性。控制器参数易于整定,结构简单。在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中搭建了嵌入多端柔直系统的四机两区域模型,验证了所提策略的有效性和可行性。     

基于无功电流自适应下垂系数控制的多微网调度与控制协调运行

提出一种控制与功率调度相结合的管控一体化策略,该策略将多微网分为子微网控制层和多微网功率调度层。在子微网控制层中,各子微网按照无功电流自适应下垂系数控制策略运行。当子微网负荷发生变动时,对下垂系数进行修正,提升子微网的无功功率均分效果。此外,针对频率和电压偏差问题,提出频率和电压估计装置对频率和电压进行补偿,保证频率和电压能够维持在额定值上。当子微网负荷超过其发电容量时会触发多微网功率调度策略,调度层根据子微网的运行状态,抽象出负荷节点和发电节点,基于最优潮流实现子微网间的能量互济。最后,搭建了多微网仿真模型,验证了所提出策略的有效性。