现场校准用磁调制式直流电流比较仪磁屏蔽结构仿真研究与设计

直流电流互感器现场校准存在较强的电磁干扰和其他不确定的环境因素,因此现场校准用直流电流标准器不仅需要具有较高的测量准确度,还要具备较强的抗电磁干扰的能力。首先利用ANSYS软件对用于现场校准标准器的磁调制式直流电流比较仪磁屏蔽结构进行了建模仿真,分析了屏蔽层厚度、屏蔽材料的磁导率以及气隙对屏蔽效果的影响。根据仿真结果,完成了直流电流比较仪磁屏蔽结构的设计。其次,通过仿真分别分析了无磁屏蔽结构和有屏蔽结构条件下,母线偏心和邻近外导体所产生的干扰磁场对直流电流比较仪测量准确度的影响。最后,完成了额定参数为5 000 A:5 A的直流电流比较仪样机的研制,并通过测试验证了仿真设计的有效性,所研制的直流电流比较仪整体准确度达到0.005级的应用要求。     

一种高准确度的标准电流源

BBL—10型标准电流源是采用磁调制直流电流比较仪原理研制成功的高准确度、宽量限的标准电流源。仪器具有多功能,可以作为检定直流电流表、直流互感器校验仪和低于万分之一准确度的数字电压表的标准设备,与标准分压箱和直流稳压电源配合使用可检定直流电压表和功率表,还可以作为精密直流电流比较仪电位差计使用,并为那些需要高稳定度,高准确度电流的仪器、设备提供高稳定度的标准电流。     

特高压直流换流站电流电压传感器的测量误差

目前500kV交流电流电压的计量准确度已达0.2%,为了能以相同准确度测量直流侧电流和电压,可以使用便携型直流电流和电压发生装置,及准确度高于0.02级的直流电流比较仪、直流标准分压器和误差试验器在现场测量电流电压传感器的误差。为此,借鉴已开展的500kV和750kV升压站和变电站电流电压互感器现场误差试验经验,分析了现场测量800kV直流电流电压传感器误差需研究解决的问题并介绍国网武汉高压研究院为测量直流电流电压传感器误差开展的研究工作。     

调制信号的解调算法与基于LABVIEW的实现

介绍了调幅、调频的解调算法,对比了相干解调和非相干解调算法,并在相干解调算法的基础上,提出了正交解调算法和正切解调算法。利用LabVIEW数据流图的编程方式,编程得到二次正交解调算法,实现复合调制信号的数字化解调。通过仿真与实验结果可以得知,采用二次正交解调算法对复合调制信号进行数字解调能够得到较好的解调效果。     

直流电流比较仪闭环传递特性的理论研究与试验验证

为分析直流电流比较仪的稳态误差,从其结构原理入手,结合现代控制理论,推导直流电流比例相对误差理论值公式.解析直流电流比较仪各部分的传递函数,合成闭环传递特性函数.采用奈奎斯特稳定性判据判定了系统稳定,在仿真软件中建立闭环传递特性模型,以单位安匝数值为例,对仿真结果进行分析.结果表明,一次侧有信号后,二次侧迅速追踪并平稳输出,无明显的过冲、振荡等过渡现象发生,符合直流电流比较仪的工作原理;直流电流比例的稳态误差为2.5×10-8.实际绕制一台1 A ∶1 A的直流电流比较仪,试验后得到全量程实际误差为5×10-8～9×10-8,与理论值一致,满足预期设计要求.     

电流比率的精密测量

本文详述一种作为电流比较仪的三绕组电流比率变换器的发展,分析了它作为交流比率标准的特性。对磁屏蔽的应用及对电流比率器件的准确度和有用性的效应合理使用的效果给以特别的注意。给出三种类型的音频电流比较仪的某些误差特性,并讨论它们应用可能性。这些应用包括电流互感器的校验和阻抗比较。用调制技术有可能使这种器件在直流下运用。描述了特别为换流器或直流互感器校准而设计的20,000安自平衡直流电流比较仪。也讨论了这一电流比较仪用作强电流分流器的校验,并给出若干试验结果。     

基于触发角识别的脉动直流剩余电流有效值检测方法

针对电力电子设备发生漏电故障时的脉动直流电流信号进行傅里叶分析,得到不同触发角下脉动直流电流各谐波分量幅值的变化趋势,并能通过谐波分量的幅值比对触发角进行识别;根据剩余电流互感器在不同触发角下脉动直流电流信号的传变误差对二次侧电流进行补偿计算,从而得到一次侧脉动直流电流有效值;对剩余电流互感器进行试验测试分析,在脉动直流剩余电流下,二次侧信号与一次侧信号存在较大传变误差,而采用补偿计算方法后最大误差不超过4.5%。因此所提的触发角识别方法和脉动直流剩余电流补偿计算方法有效,可以提高脉动直流剩余电流检测精度。     

一种新型传感结构的光学直流电流传感器

分析比较了多种直流大电流测量方法,指出直流测量设备高压侧无源化是未来高压测量设备的发展趋势。针对传统块状玻璃型电流传感器传感头加工难度大、直流解调算法难以精确解调出法拉第旋转角的缺点,采用一种基于双光源双输出条形传感头的新型无源式直流电流传感器。这种结构降低了传感头制作及加工难度,在双通道光路、电路不对称的情况下,能够将与被测电流成正比的直流信号从直流本底光强信号精确解调出来。试验结果表明,在300 ~3 000 A范围内,测量准确度优于0.5%,在光功率波动达25.2%、双光路光功率不对称度为34.2%的情况下,双光源双输出传感器相对误差变化范围为-0.4% ~ +0.42%,远高于相同测试条件下单光源双输出传感器的性能。     

ZLHJ型直流电流互感器校验仪

本文针对目前急需解决的直流电流互感器比差的检定问题,介绍了利用直流电流比较仪原理设计的一种新型高精度直流电流互感器校验仪,并对仪器误差进行了全面的分析,以实测结果表明该校验仪最高准确度优于0.02%。     

直流标准电阻器功率变差的精密测量研究

文中提出了一种精密测量直流标准电阻器功率变差(或电流依赖性)的方法。在直流电流比较仪电阻电桥被测电阻的电流部分增加另外一个1:1直流比较仪量程扩展器,实现被测电阻器测量电流的高准确度倍增;通过与按双电桥内臂串联的两只参考标准电阻的三次比较测量,可以测量倍增电流(功率四倍增加)引起的被测电阻的变化。循环倍增电流,实现对被测电阻功率变差或者电流依赖性的精密测量。实际测量了一只商用10Ω标准电阻的功率变差。结果表明电阻功率变差是二次曲线,与阻值温度曲线具有相似性。     

电动汽车充电纹波对直流电能计量影响分析

现有电动汽车直流充电桩的输出电压高、电流大且带有纹波,传统直流电能计量方式并未考虑大功率工作条件下纹波对其计量准确性的影响。为此,结合充电桩直流产生原理,根据直流充电机输出纹波特点和充电桩用直流电能表、直流电能计量模块的工作原理,重点研究和分析直流电能计量不同算法对带有纹波的高功率直流计量时存在的误差影响。分析了纹波影响规律,借助标准源和标准表进行验证,并在此基础上定量确定高功率状态下直流纹波对直流计量影响,为直流充电电能的准确计量、优化直流计量算法等提供依据。     

基于双主动桥输入输出电流协调控制的二次纹波电压抑制策略

单相电力电子变压器(PET)隔离级传输二次脉动功率较少且不可控,使其直流侧出现较大幅度的二次纹波电压,将影响系统供电质量以及供电可靠性。在传统双主动桥(DAB)降阶等效模型中加入开关电阻、变压器磁化电感和铜耗电阻,提升了二次脉动功率传输的准确性;在DAB控制中,电流内环采用比例-积分-谐振(PIR)控制,并引入低压直流侧二次纹波电流前馈,使高低压直流侧二次脉动功率向负载侧稳定传输,高低压直流侧二次纹波电压幅值显著减小;为加快控制器动态响应速度,对控制器关键参数进行优化设计,最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

基于改进VMD算法的直流微网纹波检测方法

凭借线路成本低、效益高等优势,直流微网成为未来新的配用电趋势,但其多源多变换的特点易导致系统中存在多种形式的纹波发生源。纹波的大量存在不仅直接影响直流微网电能质量,且不便于准确计费,能否准确检测纹波对于直流微网的可靠供电有着重要意义。本文提出了一种基于改进变分模态分解算法（modified VMD,MVMD）的纹波检测方法,可用于稳态纹波与暂态纹波的准确检测。在MVMD方法中,首先基于频谱特征相关度的方法确定最佳分解尺度,通过VMD算法将直流检测信号分解为一系列的本征模态分量（IMF）,然后进行希尔伯特变换（HT）,可获得纹波分量的一系列参数,以及暂态纹波信号起止时间。最后采用MVMD方法与经验模态分解（EMD）算法进行对比,实验证明所提出方法相比EMD算法具有较高的检测精度以及噪音鲁棒性,适用于直流微网的纹波监测。     

直流光学传感频谱迁移测量法及其实现方案

首先分析了法拉第光学直流电流互感器的信噪频带重叠现象及低频噪声的影响,提出了直流光学传感频谱迁移测量法,推导了光学调制和信号解调方法的数学模型。其次设计了直流光学传感频谱迁移测量法的实现方案。最后对所设计的直流光学电流测量系统进行了误差分析及特性试验。实验结果表明,该测量系统具有较高的测量精度,能够消除信噪重叠现象,证明了该方法的实用性。     

一种新型自平衡直流比较仪工作特性研究

在传统的单个环形铁心式可控饱和电抗器结构中,分别增加了一个检测绕组和二次绕组,将检测绕组端电压的有效值之差作为反馈量,利用零磁通的闭环控制原理,构造一种新型自平衡直流比较仪,并从理论上证明了其可行性。提出利用最小二乘法进行曲线拟合以建立该比较仪传感头的传递函数,并基于MATLAB软件中的SIMULINK仿真环境,研究了它的动态特性、静态特性和静态误差,给出了确保整个测量系统稳定和获得最高灵敏度应满足的条件。仿真与实验结果表明,该比较仪是一种混成式自平衡装置,它兼顾了磁调制器的高敏感度、低漂移和磁放大器输出特性不会出现虚假平衡点、高线性度等优点,具有饱和电抗器结构紧凑、操作方便、控制迅速等优势。     

Performance comparison of input current ripple reduction methods in UPS applications with hybrid PEM fuel cell/supercapacitor power sources

An uninterruptible power supply (UPS) system with different input current ripple reduction methods is proposed, and a comparison research has been conducted about these methods. The proposed UPS system consists of a 63-cell 300 W proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack, two 16-cell supercapacitors (SCs) in series, a high-efficiency push–pull DC/DC converter and a half-bridge DC/AC inverter. Besides that the traditional push–pull DC/DC converter has inherent advantages of low input-current stress and high voltage conversion ratio, the SCs, LC filter, and an active clamp circuit are employed to reduce the input current ripples in the UPS system. First, the input current ripple generation and performance without an external component are analyzed and modeled in the PEM fuel cell. Then the input current ripple reduction methods mentioned above are proposed and operated in the designed UPS system. Finally, the experimental results show that the input current ripple can be further reduced by using different current ripple reduction approaches, and the active compensation method has better performance than the passive compensation method. The input current ripple is less than 5% of the rated input current.     

H6型单相光伏并网逆变器并网电流的改善

由于并网逆变输出功率的二倍频脉动,使得非隔离单相光伏并网逆变系统前级解耦电容电压出现了二次电压纹波,进一步使得以电压外环和电流内环控制的逆变器并网电流参考值存在三次谐波。为有效地抑制并网电流的三次谐波,从母线电压角度出发,把采集到的电压值进行处理。本文提出了一种直流母线二次纹波电压的补偿方法,该方法能够显著改善并网电流质量,对并网电流三次谐波有较好地抑制作用。最后,通过仿真和实验结果证明了提出的补偿方法的有效性。     

一种高精度光纤光栅传感器解调系统

如何实时检测传感光栅Bragg波长的微小偏移,是光纤光栅传感器实用化面临的关键技术.本文选择线性滤波法解调光纤光栅传感器.为使设计的解调系统具有结构紧凑、便于携带、使用方便、适用于野外作业的特点,并达到系统对测量精度和动态范围的要求,本文采用锁相放大电路和24位高精度A/D转换模块采集有用信号,降低了噪声,提高了信噪比,并且节省了系统的空间.同时,本文采用USB接口模块使数据存储和数据传输方便快捷,满足解调系统用于现场测量的要求.文中给出了系统的硬件设计和软件实现.最后通过实验和数据处理证明了该系统的精度.     

直流电能表计量信号自适应降噪方法

直流配电网包含DC/DC变换器等电力电子器件,非线性特性显著,导致直流输出端电压、电流信号存在大量纹波,需通过滤波降噪处理提升直流电能计量的准确性。针对现有的滤波降噪方法参数设置缺乏优化、滤波降噪效果尚待提升问题,本文提出基于自适应变分模态分解与小波阈值去噪相结合的直流电能计量数据降噪方法。建立输出端直流电压、电流信号变分模态分解的参数最优化模型,并联合互信息分析,实现原始信号的有效模态分量与噪声模态分量的自适应区分。在此基础上,建立以信噪比、均方根误差、平滑度、相关系数复合评价指标最优的小波阈值去噪参数最优化模型,实现噪声模态分量的最优滤波降噪。通过实测数据计算分析,验证所提方法的有效性。     

用于发电机保护的柔性全光纤电流互感器

介绍了采用柔性全光纤电流互感器(FFOCT)的发电机保护总体方案和系统结构以及FFOCT结构和工作原理。详细介绍了FFOCT的关键技术难题并给出了对应的解决方案:采用旋转高双折射(Spun Hi-bi)光纤制作可现场缠绕在导体周围的传感光缆,并对采用Spun Hi-bi光纤的FFOCT的电流检测灵敏度和抵御外界干扰的能力进行了理论分析;采用四态方波调制和阶梯波反馈的全数字双闭环解调方案改善FFOCT动态范围、测量精度以及系统的长期稳定性。测试结果表明研制的FFOCT满足测量0.2级、保护5TPE的精度要求。最后简单介绍了用于观音岩水电站发电机保护的FFOCT的现场安装与应用情况。