基于改进调制积分观测器的相控断路器基波提取方法

相控断路器能有效减小电力系统无功补偿电容器组投切过程中的涌流和过电压,从而准确提取电网电压基波信号,是实施相控开关技术的前提。基于调制积分观测器的基波信号提取方法具有收敛快、误差小的优点,但电网电压频率变化会影响其精度。提出采用线性自抗扰控制的锁相环获取电网电压频率,再设计调制积分观测器,在电网电压波动、谐波与噪声干扰情况下,实现电网电压基波信号的准确提取,并通过系统仿真进行了验证。     

基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法

为解决电网谐波污染造成电能计量表计误差问题.提出了一种基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法.分析了该锁相环的系统结构,并证明系统输出能收敛于外输入信号的基波瞬时幅值和瞬时相位,且它对于输入信号基本频率的小变化是鲁棒的.利用该锁相环能实时跟踪输入的基波分量和总的谐波分量,并能准确获得基波的频率/周期.在此基础上,结合积分平均功率法,可得到基波有功功率、总谐波有功功率,还能得到基波无功、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率等指标.仿真结果证明该方法在谐波环境下电能计量具有较高的精度,总有功功率误差小于0.2%.     

三维静电场边界元法的积分精度问题

研究边界元法中高斯积分精度发现高斯积分的误差随源-场点间距离R的增大而减小,随高斯积分点数n的增加而减小,随角度的变化而变化,θ=90°、φ=0°时误差最大。据此提出高积分精度的积分判据及在判据内改善积分精度的方法。计算分析了奇异积分的高斯积分精度并从量值上反映高斯积分解决奇异积分的可靠性。     

基于反射系数谱积分的电缆缺陷诊断方法

为解决现有电缆局部缺陷定位方法所需原始数据过多和频率过高的缺点,提出一种基于反射系数谱积分的电缆局部缺陷定位方法。首先,利用电缆分布参数,建立了含局部缺陷的反射系数谱的计算模型;之后,分析了局部缺陷对反射系数谱的影响,并进一步研究了基于积分变换的电缆定位原理。为减少所需的电缆原始数据和采样要求,提出一种基于反射系数谱积分的电缆局部缺陷定位方法。接着,利用仿真对不同缺陷情况的电缆进行定位诊断,得到了不同信号频率范围和频域采样点数对定位结果的影响,结果表明,该方法在降低了信号频率和采样点数的同时,仍可实现高精度定位,误差小于1%。最后,通过在实际实验中降低对原始数据的采样数量,说明了该方法在现场应用中的有效性,具有较高的实际工程价值。     

电网工频信号非整周期采样误差分析

交流信号采样过程中存在着很多误差源,非整周期采样是一种重要的误差源,由于电网频率的波动,实际工程应用中整周期采样难以实现,用非整周期交流采样测量正弦信号的有效值和有功功率的大小,存在着比较大的测量误差。本文从时域角度对其研究,推导非整周期采样时域误差公式,建立非整周期交流采样测量电压电流信号有效值和有功功率的误差数学模型,分析每个参量变化对同步误差影响的大小,找出主导因素,为减少测量误差提供理论依据。     

计及噪声的动态谐波准同步采样分析方法

电网中非线性负荷投切等使谐波具有明显的动态特性,为此,提出一种基于准同步采样算法的动态谐波分析方法,从理论层面分析噪声对谐波频率测量的影响,建立谐波频率测量方差理论式。准同步采样算法通过复化梯形积分和迭代法计算信号局部频谱,通过适当增加采样周期和迭代次数减小同步偏差对测量准确度的影响。仿真和实验结果表明所提算法能准确测量谐波参数。     

非正弦波交流电参量实时测量系统的研究

研究了非正弦波交流电信号的采样测量方法,分析了同步误差的两个主要来源.采用同步误差补偿法,并结合三点法,实时跟踪信号频率变化并调整采样周期,较好地解决频率变化时采样不同步以及测量精度下降的问题;采用步进采样法来扩宽测量信号的频率范围;讨论了无外部采样保持器时的采样时序.设计了以16位超低功耗单片机MSP430F449为微处理器的硬件系统.实验结果证明本设计能有效提高软件同步采样测量精度.     

水电机组机械振动信号谱分析

本文采用平均平滑周期图法对水电机组机械振动信号进行了频谱分析，并通过细化分析的方法使系统频率分辨率的设置具有一定的灵活性，最后分析了误差。     

计算电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进

由于不能在整周期区间内准确积分,当采样频率与电网信号频率不同步时,采用有限时间离散相关函数法计算电容型设备的介质损耗因数(介损)会产生较大的误差.采用插值法修正了相关函数法的积分区间,用梯形积分代替矩形积分,采用优化的采样频率和采样点数来提高计算精度.仿真实验表明经过修正的相关函数法对电网频率波动有较强的抑制能力,可明显减少介损的计算误差,从而不必使用同步采集卡.此外,该方法的采样频率不高、采样点数不多,易于通过基于微控制器单元(MCU)或数字信号处理器(DSP)的测量系统实现.     

改进基波相位分离法在介损角测量中的应用

为有效减少基波相位分离法在非同步采样时给介损角测量带来的误差,提出了加汉宁窗插值的改进基波相位分离法。介绍了该算法的原理,给出了非同步采样情况下该算法的计算公式。因矩形插值积分公式将小积分区间的被积函数看成常量容易导致算法误差增加,所以采用梯形插值积分公式,给出了相应的计算公式,并分析了原因,它可以提高非同步采样时该算法测量所得介损角的准确性;针对该算法需要获得信号频率、且使用硬件方法获得频率时增加系统硬件环节的问题,使用了加汉宁插值谐波分析法快速、高精度获得基波相位分离法需要的信号频率,该算法在获得较高介损角精确度的同时减少了硬件环节。仿真结果显示结合加汉宁窗插值的改进基波相位分离法使非同步情况下的介损角测量精度有所提高,最大误差从4.04×10-4rad下降到了5.52×10-5rad,算法精度在49.5～50.5Hz频率范围内更加稳定,且无需外部条件获得信号频率,是介损角测量的一种有效算法。     

时钟交错定频积分控制的三电平交流斩波器

在详细分析单相三电平交流斩波器工作原理的基础上,研究了其控制策略.提出时钟交错定频积分控制方案,实现单相三电平交流斩波器的闭环控制.给出时钟交错定频积分控制的硬件实现方法,通过仿真和实验对其进行验证.仿真和实验结果表明,时钟交错定频积分控制方案具有控制结构简单、硬件实现容易、动态响应快、谐波品质优良和功率因数高等优点.由于无输出占空比限制,时钟交错定频积分控制的单相三电平交流斩波器可以实现输出电压的满幅调节.时钟交错定频积分控制还可以扩展到电平数更多的多电平交流斩波器中.     

基于Ansoft/Maxwell的VRM磁元件集成设计

本文对现有的两种磁元件集成方法(解耦型和耦合型)及各自特点做了简要介绍。针对以Buck+Half-Bridge两级电路为拓扑的VRM，鉴于其后级电路采取固定占空比的PWM控制，经分析得出解耦型磁元件集成方案比非解耦型磁元件集成方案更为适合。在确定方案之后，再结合VRM低压大电流输出的特点，提出一种适用的磁元件集成结构。借助Ansoft/Maxwell 2D对所设计的集成磁元件进行了损耗分析，并通过比较总结了该集成磁元件在损耗和体积两方面的良好表现。     

微机继电保护中频率测量的CPLD实现

介绍了基于DSP的微机继电保护装置中频率测量的CPLD实现。分析、比较了测频率法、测周期法、等精度测频法等几种常用测频方法的原理及误差。着重介绍了测频系统中CPLD的设计与实现,给出了CPLD中的各功能模块,并且给出了频率测量的VHDL语言描述。由于采用了CPLD芯片来实现频率的测量,因而具有高集成度、高速性及高可靠性等优良特点。     

基于新型检测方法的单相并联有源滤波器

提出一种基于新型检测方法的单相并联有源滤波器。该有源滤波器采用新型基波相位和频率检测方法,基于该检测方法采用单周期复位积分方法计算出谐波电流。输入信号经过A/D变换得到数字信号,经过频率校正环节后可得到与输入信号基波分量相同角频率的信号,该信号再经过初相校正环节后就可以得到与输入信号基波分量同频率、同初相的相位信号,从而实现对输入信号中基波分量的跟踪。该相位检测方法不需要通过闭环校正,显著提高了检测跟踪速度,暂态响应时间小于20ms。利用该方法检测出电网电压基波分量单位正弦信号,采用单周期复位积分法,可以得到负荷电流基波分量的幅值,从而方便地计算出电流中的谐波分量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

一种基于加权多循环频率的盲波束形成算法

由于单循环频率盲波束形成算法仅利用了循环平稳信号的某个典型的循环频率,其性能对循环频率的选择有较大依赖性,只要循环频率存在偏差会导致整个算法失效,因此基于单循环频率的算法在实际应用中存在局限性。针对该问题,为了充分利用信号的多循环频率信息,消除循环频率偏差对算法的影响,研究并首次提出了一种加权的多循环频率盲波束形成算法,给出了多循环频率的最优加权组合方案,该方法采用迭代的方法寻找最优循环频率加权矢量。仿真实验和理论分析表明,在存在循环频率偏差的情况下,本文提出的算法性能优于基于单循环频率算法。     

低频采样下基于卡尔曼滤波的同步相量测量算法的研究

各种基于定间隔采样的传统相量测量算法在跟踪速度和测量精度上不能很好地统一,在低频采样情况(每周波4~8个采样点)下提出一种基于线性卡尔曼滤波技术的10状态卡尔曼滤波模型,用于实时跟踪电力系统的电压有效值、频率、频率变化率和初相角,为系统提供精确的参数。结合二元泰勒展开公式,推导出各个参数的计算公式,并依据信号模型选取合适的时间区间保证算法对突变信号的响应速度。从采样频率、数据窗持续时间和算法对突变信号的跟踪精度方面对算法进行了讨论,结果表明使用该算法可以在低频采样下获得较高的参数估计精度。     

基于SOPC的等精度数字频率计设计

提出了一种等精度数字频率计的SOPC实现方法。该方法的关键是从性能和成本的要求出发配置嵌入式Nios II软核的微处理器系统,实现了＂FPGA＋嵌入式微处理器＂的无缝结合。频率计各参数测量由FPGA逻辑实现,计算、控制与显示由微处理器系统实现,二者结合完成对频率、周期、占空比、脉宽的测量。测试结果表明,该频率计的测量精度高、稳定性好、成本低、体积小。验证了SOPC实现等精度频率计是一种行之有效的新方法。     

三相并网变流器并联系统中载波不一致的环流抑制方法

在分析环流产生原因的基础上,研究了由载波不同步所引起的高频环流问题,建立了一个载波周期内的环流的数学模型,提出了根据一个开关周期内高频环流的变化特性实现载波同步的方法,将高频环流的幅值限定在一定范围内。最后通过搭建变流器并联运行平台进行相关对比实验,验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

基于奇异摄动降阶的风电接入系统阻尼分析

为分析风电机组接入对同步机主系统低频振荡的影响,首先建立FSIG及DFIG风电机组小干扰分析模型,其次应用基于奇异摄动系统动态降阶技术揭示两类风电机组接入后同步机主系统阻尼变化机理。将奇异摄动动态降阶与特征值分析相结合,分析不同控制参数的FSIG及DFIG风电机组接入对系统低频振荡模式及阻尼的影响。基于风电接入IEEE测试系统仿真表明,所提出的分析方案能够直观、有效地对两类风电接入系统低频振荡进行分析。     

一种改进的脉冲式激光测距仪的设计

脉冲式激光测距仪原理简单,集成化和小型化比较好,采用直接计数激光脉冲延迟时间方法测量距离,精度比较低。本文采用高精度电容的大充放电时间常数比的方法,将待测的微小时间放大,采用较低的时钟精确测量激光脉冲回波与主计数时钟之间小于一个周期的时间间隔,提高了脉冲式激光测距仪的测量精度。本文给出了系统设计框图,实验数据表明,此系统和普通脉冲式激光测距仪相比,距离分辨率提高了20倍。