基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模

逆变器中功率器件的高速开关动作会引起严重的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题,通常使用EMI滤波器抑制电磁干扰。由于噪声源阻抗和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有较大影响,为了准确提取逆变器的噪声源阻抗和负载阻抗,文中研究基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模方法。发展基于时域波形分析的高通滤波电路设计方法,有效获取高频段电磁噪声频谱的幅值信息和相位信息。建立逆变器输入侧的端口共模干扰等效模型,并提出一种共模源阻抗的求解方法,计算过程中不对噪声源的相位进行约束。通过测试端口共模电压和共模电流,采用优化算法提取逆变器输入侧的共模源阻抗和共模负载阻抗。最后通过实验验证所建立的逆变器端口共模干扰模型。     

单相三绕组变压器宽频等效模型研究

研究复杂电磁环境对电力系统的影响,有效的方法是通过建立电力设备的宽频模型,以模拟不同特性电磁干扰下设备响应情况.为此基于多端口网络理论,提出一种针对三端口网络的二端口等效模型.在此基础上测量了一台单相三绕组变压器宽频参数,通过电路综合及无源化处理建立其宽频等效电路.试验结果证明所建模型适用于单相三绕组变压器宽频电磁兼容分析。     

单相三绕组变压器宽频等效模型研究

研究复杂电磁环境对电力系统的影响,有效的方法是通过建立电力设备的宽频模型,以模拟不同特性电磁干扰下设备响应情况。为此基于多端口网络理论,提出一种针对三端口网络的二端口等效模型。在此基础上测量了一台单相三绕组变压器宽频参数,通过电路综合及无源化处理建立其宽频等效电路。试验结果证明所建模型适用于单相三绕组变压器宽频电磁兼容分析。     

基于Brune综合法的HVDC换流站阀系统宽频建模

为了预测计算晶闸管开断产生的电磁干扰噪声,准确建立阀系统各元件（晶闸管、阻容均压回路、均压电容、饱和电抗器）的宽频等效电路模型是十分必要的。为此,提出基于Brune综合法的HVDC换流站阀系统宽频建模方法：在测量得到各元件散射参数后,对测量到的数据进行转换和有理逼近,得到有理逼近表达式后应用网络综合方法进行电路建模。将等效电路的EMTP仿真结果与测量结果进行比较,验证了模型的正确性。     

纯电动汽车充电机模型

针对纯电动汽车充电机,使用传统建模方法对之进行统一建模相当复杂的问题,将充电机划分为若干级联子模块,分别研究各子模块二端口T参数等效模型,利用二端口T参数级联特性和各参数间的转换关系,推导出充电机在不同充电模式下的等效二端口模型。考虑到动力电池的负载效应,针对不同充电模式分别建立其带动力电池负载的模型并推导出用于稳态、动态特性分析和控制器设计的开环传递函数。该建模方法的优点是针对不同充电模式、不同的动力电池模型无需从头开始建模,只需改变对应子模块的参数即可得到新的模型。仿真分析和实验表明,等效二端口法是一种对充电机进行统一建模的有效工具,为充电机的分析和控制奠定了基础。     

基于奇异值分解信号提取的电力电子变压器能耗模型在线辨识方法

电力电子变压器端口能耗模型的非线性和多模态特性使得损耗建模和解算非常困难,并且实测端口的数据量受到信号干扰也会导致建模不够精确。为此,提出了一种基于奇异值分解的信号特征提取方法,可以将隐含在噪声中的特征信号提取出来,并对提取后的数据进行能耗模型的在线参数识别。首先分析了电力电子变压器的能耗模型,接着对实测的含干扰数据进行奇异值分解信号提取,通过试验验证了所提出的模型的有效性。对能耗模型的参数识别,可以为电力电子变压器运行效率优化提供参考。     

基于迭代合并的多端口网络低压电力线信道建模研究

电力线信道建模是实现复杂电力线网络下可靠通信最重要的步骤之一。传统的电力线信道建模方法是基于端到端的电力线信道,而低压配电网实际是一个具有多端口的网络,各个端口之间的信道响应由于信道路径的相关因而具有关联性。目前的信道模型缺乏对整个网络不同端口信道响应的研究,忽略了电力线信道与无线信道在物理特性上不同之处。文章提出多端口网络环境下电力线建模的新方法,理论分析电力线信道多端口之间相关性问题,研究基于多端口网络信道冲击响应建模方法的理论基础,建立多端口子电路网络分解方法的理论模型,所提出基于迭代的信道响应合并方法能够有效解决复杂低压电力线拓扑环境下的信道建模问题,为分析电力线载波信道空间相关性并在电力线上实现多输入多输出(MIMO)技术提供理论依据。     

全SiC三相逆变器传导电磁干扰建模与预测

三相逆变器中的开关器件快速开关动作产生高的du/dt、di/dt,在系统寄生参数的作用下产生了电磁干扰(EMI),影响系统的可靠运行。相比较Si器件,SiC器件具有很多优势,在三相逆变器系统中得到了越来越多的应用。但是,SiC器件的开关频率更高,开关速度更快,使得其电磁干扰问题也更严重。本文通过对全SiC三相逆变器传导电磁干扰的干扰源及传播路径进行建模,采用时域仿真加快速傅里叶变换(FFT)的方法预测了电源端口处的传导干扰,在10kHz~30MHz的频段范围内,仿真结果与实测结果基本吻合,验证了所建模型的正确性。     

家用空调系统传导电磁干扰建模

为了定量预测家用空调系统的电磁干扰(EMI)水平,给EMI滤波器设计提供理论依据,研究了一种家用空调系统传导EMI频域模型的建模方法。分析空调系统内部共模干扰和差模干扰的产生机理及传导路径,采用矢量匹配法建立电机负载的高频阻抗模型,分析EMI接收机算法并建立其数学模型,搭建空调系统传导EMI频域仿真模型。基于该方法对一台2300 W柜式空调进行建模,并通过实验验证了模型的准确性。     

基于向量拟合法的永磁同步电机EMI高频模型

提出了一种三角型联结的永磁同步电机的高频模型和建模方法。将电机的阻抗表示成网络函数形式,利用在电机出线端口测取的阻抗特性数据,对该网络函数用向量拟合法进行数据拟合;根据网络函数与电路参数的对应关系,用拟合结果求出等效电路的RLC参数;在Saber仿真软件中搭建电机高频电路模型并进行仿真。仿真结果显示该高频电路模型在100k Hz~100MHz频段内有很高的精度。在电机驱动系统仿真平台上计算了电机线电流和对地电流,仿真结果与实测值高度吻合,表明本文提出的电机高频模型可用于电机驱动系统的共模和差模传导电磁干扰分析。     

基于能量流图的电力电子系统可视化设计与分析

电力电子系统通过功率半导体器件的开关控制来实现电磁能量的高效变换,提高系统的变换能力和可靠性是其终极目标。尝试以系统中的能量及能量流为状态变量进行建模,建立变换系统的能流模型,可视化并直观地描述电力电子变换系统电磁能量的分布和传递情况。以较复杂的多端口组合式电力电子变换器为例,建立"能流"的基本概念,设计构建能流图拓扑并给出可视化设计方法,结合科学计算可视化技术设计静态和动态界面,构建了一种基于能量流图分析方法的电力电子变换器系统设计和分析平台。仿真和实验结果表明,能量流图分析方法能有效地表征电力电子系统大时间尺度的换流过程。     

机电-电磁暂态混合仿真多端口模型的比较分析

机电—电磁暂态混合仿真在端口建模方面主要有两种方法:一种基于多端口诺顿等值电路在端口处进行直接的电路耦合(耦合模型);另一种是在电磁侧的端口与端口之间进行解耦,通过机电暂态计算进行间接耦合(解耦模型)。建立了稳态期间两种模型的数学模型,将机电暂态的计算过程考虑进解耦模型的等值电势,证明了稳态情况下解耦模型与耦合模型的一致性。考虑电磁侧直流输电系统的控制特性,推导了经扩展之后的两类模型的节点导纳矩阵。结合两种模型的节点导纳矩阵的特点,对两种模型进行了暂态特性的对比分析。理论和仿真结果表明,当扰动和故障发生在电磁侧时,两种模型在本地直流的换相失败现象的分析过程中表现基本一致,而对一回直流逆变侧故障引起其他直流的换相失败的分析,解耦模型的适应性较弱。两种模型在仿真建模中应进行合理选择。     

变电站电磁干扰预测分析

为了研究变电站开关操作时的电磁干扰问题,本文主要进行了两方面的研究。首先,针对500k V超高压变电站隔离开关切合高压空载母线操作瞬态进行仿真研究,利用ATP软件建立了空气绝缘变电站隔离开关切合空母操作瞬态的电磁仿真模型,并对电磁干扰在空载母线端点处产生的瞬态过电压、过电流进行分析,其仿真结果与实测吻合;其次,将改进多变量灰预测建模理论引入了变电站电磁干扰环境问题的研究,建立用于电磁干扰数据预测的多变量灰预测模型,预测结果达到了预期要求,证明将多变量灰预测建模理论应用于电磁干扰预测分析是可行的。     

基于蜂群算法的低压电力线高频RLCG 模型参数辨识

电力线是通用的电力网络间的连接载体,同时也是传导电磁干扰和载波通信信号的主要传播介质.建立准确的电力线电参数模型是研究传导电磁干扰和载波信号传输特性的基础.采用一种考虑集肤效应和介质损耗的高频信号传输的RLCG模型对普通的三线低压电力线进行建模,并利用人工蜂群算法对模型参数进行辨识,该模型考虑了高频条件下电力线的趋肤效应以及电介损耗对信号传输特性的影响.利用网络分析仪测量实际电力线的阻抗特性作为标准数据,与传统的基于遗传算法的辨识方法的仿真结果进行对比,证明了所提出的电力线高频RLCG模型可以准确地反映电力线的高频传输特性,为低压电力线载波通信和电磁兼容分析奠定基础.     

变压器宽频等效电路模型的建模方法研究

为准确分析电力电子系统的传导干扰问题,有必要建立一种变压器的宽频等效电路模型.通常变压器内部构造是未知的,只能基于变压器外部端口测试的方法进行建模,因此给出一种变压器宽频等效电路模型的建模方法,模型一部分为中低频的三电容等效电路,另一部分为基于矢量匹配法的π型等效电路.根据电路扩展理论,将两部分等效电路并联并得到变压器的宽频等效电路模型.此外,对一实际变压器进行了测试,得到相关参数并建立模型,对比仿真与实验的结果,进一步验证了变压器宽频等效电路模型的正确性.     

一种用于配电网的新型过电压在线监测系统

过电压的监测和分析对现代电力供电系统有极其重要的意义.详细介绍了发明专利“一种过电压在线监测方法及其装置”中提出的用于配电网的过电压在线监测方法和基于该专利开发的新型过电压在线监测系统(简称FROMS1.0).其原理是将电压互感器、二次电缆和分压器等设备(器件)等效为相互级联的二端口频域网络函数模型,基于二次设备输出端口的电压信号,应用傅里叶变换反演计算得到电压互感器高压端口的过电压信号.在实验室搭建了该过电压监测系统并建立了该系统的整体计算模型,计算结果与实测数据的比较验证了该监测方法和监测系统的可行性和有效性.最后介绍了该监测系统在山西晋中供电公司的现场应用情况.     

基于BP神经网络的低压差线性稳压器电磁干扰损伤模型

低压差线性稳压器(LDO)在电磁干扰影响下会发生不同程度的性能受损,进而影响到整个系统的电磁兼容性能。为解决这一问题,提出了一种基于误差反向传播(BP)神经网络的建模方法,并使用遗传算法优化网络初始权值与阈值矩阵。采用直接功率注入法设计电路板,在100 MHz~1 GHz频率范围、-15~25 d Bm W功率范围内对LDO进行电磁干扰注入实验;采样LDO的输出作为训练数据,对不同结构的BP神经网络预测性能进行对比,选取合适的网络结构,进而构建LDO的电磁干扰损伤模型。从多个角度使用模型预测了电磁干扰对LDO输出数据和传导电磁敏感性的影响,并进行实验验证;最终采用该模型预测了LDO的传导电磁敏感度,并对比分析了模型预测数据和实验测试数据。结果表明,在100 MHz~2 GHz频率范围内,模型仿真输出与LDO测试输出的最大相对误差8%,模型仿真所得电磁敏感度与实验测试数据的最大相对误差9%。     

电铁牵引负荷的构成分析及其功率模型

电铁牵引负荷具有较强的随机波动性和冲击性,为了分析其对局部电网的影响,需要建立合适的电铁牵引负荷功率模型。根据电铁牵引负荷的波动特性,基于波形分解与小波变换,将牵引功率的波动分解为阶跃分量、低频缓坡分量与高频随机分量。对阶跃分量用阶跃序列建模,对低频分量和高频分量用ARMA模型建模。进一步通过再合成,建立了一种基于时间序列的功率模型,能够反映牵引负荷的随机波动性和冲击性。最后采用现场数据进行应用,结果表明,该方法能够很好地拟合实际功率波动曲线,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于PCHD模型的感应电机变阻尼无源性控制策略

提出一种基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型的感应电机变阻尼无源性控制策略,研究了感应电机的建模与速度控制问题。基于PCHD系统原理,将感应电机看作是二端口的能量变换装置,建立了感应电机的PCHD系统数学模型。利用互联和阻尼配置的无源性控制方法,给出感应电机的PCHD系统的反馈镇定,设计了感应电机的转矩与转速控制器,推导出定子电压控制量。为了削弱系统到达稳态期间的速度波动,采用变阻尼控制方法,变阻尼由二阶微分跟踪器实现,可以使动态性能更加优化,转矩和转速跟踪效果更好。仿真和实验结果验证了基于PCHD模型的感应电机变阻尼无源性控制策略的正确性。     

面向电机模拟器的永磁同步电机模型研究

为提高电机模拟器对实际电机的模拟精度,针对磁饱和、交叉耦合效应和转子磁场谐波3个电机磁特性以及损耗、温升两个电机热特性因素分析永磁同步电机电磁参数变化规律,建立了能够同时体现永磁同步电机磁特性和热特性的变参数磁热耦合电机模型,对比了定参数建模电机模拟器、变参数建模电机模拟器与实际永磁同步电机三者的输出端口特性.根据仿真结果,所用定离散周期的电机离散模型具备良好的模拟精度,电机模拟器电流跟踪算法能够对电机模型输出指令电流进行快速跟踪.实验结果表明,基于所设计变参数建模的电机模拟器相较于实际电机端口特性模拟精度高,且准确性高于基于定参数建模的电机模拟器.变参数建模是高精度电机模拟器发展的正确方向.