基于自谐振线圈参数优化的多中继无线供电系统效率提升研究

印刷电路板(printed circuitboard,PCB)自谐振线圈可以避免绕线引起的偏差,且不受分立补偿电容的影响,应用在多中继无线供电系统中极具前景。针对PCB自谐振线圈结构参数优化不完全所导致的多中继无线供电系统传输效率低下的问题,该文给出了一种用以提升系统传输效率的PCB自谐振线圈结构参数优化设计方法。首先,建立了多中继无线供电系统的传输效率模型,并分析了线圈的电参数对传输效率的影响机理;其次,详细推导了线圈电参数与线圈的匝数、介质厚度、线宽、铜箔厚度、介质损耗角正切值以及介电常数之间的关系;然后,基于上述关系,以传输效率最高为目标,优化了线圈参数;最后,利用优化后的PCB自谐振线圈搭建了一套五线圈无线供电系统实验样机。实验结果表明,采用优化后的PCB自谐振线圈传输效率最高可达76.5%,相比优化前33.1%的传输效率,提高了43.4%。     

铁磁谐振过电压的理论分析

本文从自参数谐振和Mathieu方程入手,对产生铁磁谐振过电压的物理过程作了定性分析。利用非线性振动理论,对铁磁谐振过电压进行了数学求解,研究了这种过电压以及影响它的各种因素;分析了谐振过电压的稳定性;得到了产生谐振过电压的条件和区域。以500kV直流输电系统为例,研究了由于投入换流变压器时的涌流效应在交流母线上产生的相-地过电压。     

考虑寄生参数的LLC谐振倍压变换器优化设计

在LLC谐振倍压变换器的优化设计中,谐振参数对于变换器的性能具有重要影响。在高压电源中,由于其变压器升压比高,变压器寄生参数往往较大,给LLC谐振倍压变换器的谐振参数优化设计带来了困难。针对LLC谐振倍压变换器,建立了包含变压器寄生参数的电路模型,分析了变压器寄生参数对LLC谐振倍压变换器的影响,并带入参数优化设计过程,推导出了保证软开关条件下谐振电流最小的谐振参数优化设计方法,利用Matlab优化方法对LLC电路进行优化设计。最后通过仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。     

基于改进PSO的LLC谐振变换器自抗扰控制优化

针对传统比例积分微分(PID)控制LLC谐振变换器存在抗干扰能力差、动态性能不佳等问题,提出采用改进粒子群算法优化(PSO)自抗扰控制(ADRC)模型参数,达到优化LLC谐振变换器控制目的。为解耦自抗扰系统参数,对LLC谐振变换器进行小信号建模,将拟建ADRC模型视为二自由度系统,利用PID与ADRC传递函数存在的等效关系,使用频域法获得ADRC模型参数初始值。针对传统粒子易在全局最优位置周边产生振荡现象,采用线性递减惯性权重(LDIW)的粒子群在扩展范围内对ADRC模型参数进行优选重组,提升整定效度。实验证明优化后LLC谐振变换器ADRC动态性能明显改善。启动时电压到达标值减少5 ms,负载突变时电压恢复稳态减少2 ms。     

基于多目标优化算法的IPT系统谐振网络参数设计

传统IPT系统的谐振网络参数设计方法存在着低效、准确性差以及难以对具有多个设计目标的系统进行谐振网络参数设计等缺陷。首先提出了一种基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法的谐振网络参数的设计方法,经一次运算即可得到多组满足系统设计目标的谐振网络参数值,克服了传统谐振网络参数设计方法的缺陷。以PP结构的IPT系统为例,把高电压增益和系统效率最优设计作为目标,设计出了最优谐振网络参数。仿真和实验结果表明,设计出的谐振网络参数能够满足系统需要。     

静电除尘用高频高压电源谐振参数的选择

静电除尘用高频高压电源谐振环节使用LCC串并联谐振电路,为了使电源能工作在适宜状态下,需要选择合适的谐振参数.结合工程实际,提出了谐振参数选择的限制因素,推导出谐振参数的选择方法.样机的测试结果验证了该选择方法的有效性.     

串-串谐振无线能量传输系统稳定性研究

从电路理论的角度建立了串-串谐振结构的无线能量传输(WPT)系统的功率模型和效率模型,将系统参数分为谐振参数和工作参数两部分,分别考察两类参数对模型的影响。通过将谐振参数空间分区比较,指出了当谐振参数在对称点处时系统具有最优的功率稳定域和效率稳定域。在谐振参数对称时,通过研究功率和效率模型的导数随工作参数变化的情况,提出了工作参数稳定域,给出了稳定的判别条件。结论可帮助设计系统的谐振参数及确定系统工作时的工作参数范围。理论分析与实验数据吻合,证明了模型和结论的正确性。     

考虑分布电容的高压直流电源谐振参数设计

寄生参数参与谐振使得谐振型高压直流电源参数设计困难,为了简化设计,详细讨论了考虑寄生参数的谐振型高压直流电源工作特性,提出了直接采用变压器分布电容作为并联谐振电容的设计思路,建立了基于基波分析法的简单实用的R-C等效负载模型.仿真证明了该模型在较大的频率范围内具有很好的精度,在此模型的基础上提出了设计电路谐振参数与工作频率的图表法,根据该方法设计了直接利用寄生参数作为谐振参数的80 kV/80 kW的高压直流电源.实验证明利用该方法能够达到较好的设计效果.     

CLL谐振变换器谐振电路参数优化设计

CLL谐振变换器谐振网络电路参数的设计关系到变换器性能的好坏。基于基波近似法,并结合特征阻抗分析方法,提出一种CLL谐振变换器谐振网络电路参数优化设计方案。详细分析了CLL谐振变换器的直流增益特性、谐振网络电流有效值和谐振电容电压应力,同时采用特征阻抗分析方法给出了实现开关管软开关的限制条件。实验结果验证了所提方案的正确性。     

CCVM-DCVM边界模式定频LCC谐振变换器设计

定频LCC谐振变换器具有传统变频LCC谐振变换器软开关工作、EMI干扰小等优点,显著降低了磁性元件与EMI滤波器的设计难度。但定频LCC谐振变换器存在软开关条件丢失、谐振元件与开关元件电压电流应力大等问题。此外,对于定频LCC谐振变换器,目前还缺乏较好的参数设计方法。针对以上问题,通过定频LCC谐振变换器的功率分析,提出了一种工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计方法。该方法在保证变换器软开关工作条件的同时,有效降低了定频LCC谐振变换器中谐振元件与开关元件的电压电流应力。分析了定频LCC谐振变换器工作模态,采用基波近似法建立了LCC谐振变换器等效电路模型,得到了LCC谐振变换器的软开关实现条件。在此基础上,通过变换器的功率分析,得到了变换器元件参数与谐振元件功率的关系,给出了工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计过程。最后,通过仿真与实验验证了理论分析与参数设计方案的有效性。     

电压互感器与开关断口电容铁磁谐振的分析与预防

在电力系统中，由于电磁式电压互感器具有磁饱和性，使得其与开关断口电容有可能发生串联铁磁谐振。文中从理论上分析了串联铁磁谐振发生的原因，指出发生谐振时会产生过电流与过电压，从而对系统中的设备产生较大的危害。通过对南京地区以往发生的几起事故的分析，针对目前的系统状况提出了一些预防谐振的方法及谐振发生时处理的建议。     

基于铁磁谐振原理的数字式电流互感器的构想

提出了一个基于铁磁谐振原理实现数字式电流互感器的新构想，即利用单晶铁氧体钇铁石榴石（ＹＩＧ）在外磁场的作用下其自旋电子产生铁磁谐振的原理。这一原理已被广泛应用于微波技术领域，如ＹＩＧ调谐的固态扫频信号发生器，ＹＩＧ调谐的滤波器等。而将这一原理用于高压大电流的测量，则是一种新的尝试。本文在可能的条件下进行了原理性实验，结果表明这种新型的数字式电流互感器是可以实现的。     

可控串联补偿抑制次同步谐振的机理

通过对实际多机电力系统的数字仿真研究,发现了可控串联补偿（TCSC）能抑制次同步谐振（SSR）的发生。进一步研究表明,TCSC在次同步频率下可能呈现感性,从而破坏了产生SSR的条件。     

PT铁磁谐振分析及微机消谐装置的应用

本文对PT铁磁谐振的产生条件、谐振时的特点及其危害性作了定性分析，并针对以往消谐设备存在的问题，提出采用微机型消谐装置的有效性和实用性。     

介质阻挡放电系统中谐振问题的研究

为了解决介质阻挡放电 (DBD)反应器放电性能随激励频率提高反而下降的问题 ,采用电荷电压测量等方法对DBD系统主要放电参量的变化规律进行了实验研究。结果表明 :由激励变压器漏感与电介质层等效电容引起的系统谐振是造成这一问题的主要原因。DBD系统谐振不但能引起放电间隙等效电压、电介质层等效电压、放电间隙等效电阻等放电参量的异常变化 ,降低DBD反应器放电性能 ,而且会对激励变压器与DBD反应器中电介质层的绝缘产生危害 ,影响DBD系统工作稳定性。减小激励电源漏感与合理分布DBD电介质层等效电容是解决DBD谐振问题的有效措施。     

具有串联补偿的大型电力系统中次同步谐振（SSR）的分析

介绍一个专门研究具有串联补偿的大型电力系统中次同步谐振问题的仿真程序ＳＯＦＲＥＳＰ。该程序采用复转矩系数法，在这一方法的基础上引进了机网接口技术，使其在分析大型电力系统ＳＳＲ问题时，不仅概念清楚，而且无需对原网络作任何简化。本文将ＳＯＦＲＥＳＰ成功地应用于３３９个节点和４５台发电机（包括等值机）的大型电力系统中。     

锅炉换热器管壁声共振的模态分析

利用Helmholtz积分方程，研究了锅炉换热器一维管阵列壁面的声共振问题，给出了管壁振动与声波频率、管间距和管壁内、外流体载荷等参数之间关系的数学模型，数值计算了换热器管阵列在声波作用下激发管壁振动的模态共振频率分布特征及其速度振幅分布图案。结果表明多管之间多极子声散射的相互作用将对管壁运动的幅值产生影响，但对共振频率影响较小。管壁共振频率主要受到管外介质耦合质量的影响，因此置于水中的换热器(核电机组)管壁共振频率低于空气中换热器管壁(火电机组)的共振频率。     

变尺度随机共振用于电机故障的监测诊断

以绝热近似小参数的随机共振理论为依据，提出变尺度随机共振的新方法，实现了大参数条件下的随机共振，进而达到从强噪声中检测出弱信号的目的。在大量可行的数值研究基础上，成功地将变尺度随机共振技术应用于电机故障的监测与诊断，证明了该方法在故障监测和预报方面是可行有效的。     

基于小波分析的铁磁谐振检测

小波分析（或称小波变换）是一种新的时频分析方法,它具有良好的时频局部化特性,适用于电力系统故障分析。在对中性点不接地系统中由单相接地故障激发的铁磁谐振全过程进行仿真的基础上,分析了中性点电压的特点,从多个方面考察了小波变换用于铁磁谐振检测的一些问题,最后用二进小波变换具体进行了分析。仿真分析结果表明,利用小波变换方法可以检测到谐振的发生并判断出谐振频率。     

含有可控串联补偿电容的电力系统次同步谐振研究

根据采用复数力矩系数法分析同步振荡要求,在分析ＴＣＳＣ的物理特性的基础上,建立了可控串联补偿电容（ＴＣＳＣ）的数字模型,推导出适用于复数力矩系数不地的ＴＣＳＣ的复频域等效端地纳矩阵,在此基础上可方便地利用复频域扫描法分析ＴＣＳＣ对电力系统交仙步谐振的影响。对１个２机５节点系统用所提方法进行了次同步谐振分析,同时进行了全时域数字仿真数字仿真结果验证了所提方法的有效性。