基于DSP2812高温超导储能系统斩波器控制设计

电压型超导储能(Superconduction Magnetic Energy Storge,简称SMES)系统的斩波器用于对超导磁体快速稳定充放电。研究了SMES系统用斩波器充放电的工作原理,采用状态空间平均法建立其数学模型,并提出一种斩波器充电、放电的闭环控制方法。基于第2代高温超导磁体及其限流保护,搭建了斩波器实验系统,应用DSP2812处理器实现对超导磁体充放电的控制。实验结果表明,所应用斩波器控制方法的性能良好,可以满足SMES系统的要求。     

超导磁体失超检测电路的设计

超导磁体的失超检测与保护是超导电力技术实用化的一个重要课题。为了实现对超导储能混合磁体的失超检测与保护,本论文根据混合磁体的特点及结构,在现有有源功率检测的基础上,提出了一种针对超导混合磁体的电压校正电路,通过对混合超导磁体上产生的失超信号进行隔离、放大、滤波以及比较等,实现失超信号的检测。设计并完成了失超检测系统硬件电路的制作与调试。通过搭建高温超导线圈的实验装置,在高温超导储能磁体上进行失超检测的实验研究,得出了电压矫正前后的线圈电压波形。给线圈分别以不同速度充电,研究充电速度对阀值电压、失超的起始点及临界电流的影响。实验线圈电压波形表明,该失超检测系统能及时、有效地检测超导混合磁体失超的发生。     

SMES中超导线圈电流调节器设计、建模、仿真

超导储能装置(SMES)的超导线圈在充电时,要求其充电速度比较快,同时要求电流超调量不能太大,保证磁体在超导态下运行。超导线圈电流达到稳态,SMES处于待机状态时希望电流保持恒定,以减少磁体电流变化带来的损耗。本文设计了主电路电气参数和控制电路-电流调节器,建立系统数学模型,并基于传统电流调节器进行了工程上的改进,最后对超导线圈充电过程进行了仿真、分析,得到开关元件及超导线圈的过渡过程曲线,为选择电力元件及设计超导线圈提供相关参数。     

高温超导磁通泵研究进展与发展趋势

高温超导磁通泵是一种基于电磁感应定律的高温超导磁体无接触式供电设备,可在没有任何直接电接触或物理接触下将磁通量泵入超导闭环线圈,以补偿高温超导磁体系统衰减的电流并确保磁体磁场稳定性,从而使高温超导磁体能够工作在持续电流模式下,为实现稳态强磁场提供技术支持.超导磁通泵未来能够替代昂贵的高温超导磁体电流引线,在减小体积和重量的前提下有效提高无线电源设备的能效及可靠性,降低超导磁体带材使用量及制冷机功率,极大地推动高温超导磁体的广泛应用,将对航空航天、国防军事、轨道交通、生物医疗、高能物理等工程应用领域的技术革新做出贡献.本文总结了不同类型高温超导磁通泵的设计方案、技术特点以及最新研究进展,对比分析了各类型超导磁通泵的优缺点与应用前景,阐述了磁通泵在超导磁体及超导电机等应用领域中的潜在发展趋势,为高温超导磁体无线直流电源技术提供了理论支持与技术展望.     

超导储能用电流调节器充放电数学模型及其控制系统

电压型超导储能系统由电压源换流器和斩波器构成.电压源换流器负责与系统进行有功和无功的交换,而斩波器则用来实现对超导磁体的充放电,以满足系统有功功率的要求.中科院电工所提出了一个带隔离变压器的双向DC/DC形式的电流调节器,实现了斩波器的功能.本文用状态空间平均法建立了电流调节器的充放电小信号数学模型,并在此基础上分别设计了电流调节器的充放电控制器,其中充电控制器采用滞环 PI调节的方式.针对放电控制,设计了两种三环控制器,并对其进行了分析比较.实验结果证明了该控制器控制性能的有效性.     

用于微小型超导储能磁体的斩波器的原理及设计

介绍应用小微小型超导储能磁体（ＳＭＥＳ）中的斩波器的原理与特点，并根据其特点是提出了双环控制策略，通过计算机仿真地双环控制和单环控制两种方式下的斩波器回路（包括超导磁体）分别进行了模拟。     

超导储能在并网直驱风电系统中的应用研究

针对直驱风电系统并网运行过程中存在的输出有功功率波动和低电压穿越问题,在变换器的直流环节并联超导储能系统。对超导储能系统的斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地充放电,从而稳定直流环节功率。同时,通过引入谐振控制器的方法,对网侧变换器的控制策略进行改进,实现电网电压不对称跌落情况下,负序分量引起波动的有效控制。仿真结果表明,采用上述方案后直驱风电系统向电网输送较为平滑的有功功率、低电压穿越能力得到了提升。     

基于超导储能的直驱风电系统功率平滑控制

针对并网运行直驱风力发电系统输出有功功率的波动问题,对变换器直流环节并联超导储能系统的控制方式在计及风速模型的基础上做进一步的分析,并对超导储能系统斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地吞吐能量,保证直驱风力发电系统在最大限度捕获风能的同时,向电网输送较为平滑的有功功率。对增加超导储能系统的直驱风力发电系统的建模仿真结果,说明了该方法的正确性和有效性。     

行波磁场中高温超导电动悬浮磁体的热性能研究EI北大核心CSCD

地面线圈的交变磁场会在超导电动悬浮磁体中感应出涡流,产生涡流损耗,导致磁体温度上升。该文研究地面推进线圈产生的行波磁场对车载高温超导磁体热性能的影响,首先介绍高温超导磁体和推进线圈结构,分析行波磁场空间分布特征;搭建高温超导磁体热性能测试平台,测量行波磁场激扰下超导磁体内关键组件的温度分布,揭示各组件温度耦合关系;最后探究行波磁场频率和峰值对磁体温升的影响规律。结果表明,行波磁场激扰下,超导线圈的温升可忽略不计,但辐射屏温升显著,进一步使超导电流引线温度升高,增大电流引线失超风险,为此提出2种方法来限制电流引线温升。该研究成果可为高温超导悬浮磁体低温结构和电流引线的设计提供参考。     

传导冷却高温超导储能磁体制作

介绍高温超导储能的特点,提出一种超导储能磁体的结构及其制作工艺,能保证了超导磁体的导冷效率、绝缘强度,还有效地提高了磁体的机械强度。     

Characteristics of a Two-Phase Double-Superimposed Auxiliary Impulse Commutated Chopper

Circuit configurations, operations, characteristics, and evaluations of a two-phase auxiliary impulse commutated chopper are dealt with. The auxiliary impulse commutated chopper is composed of at least two main thyristors which alternately repeat turn on and turn off during each cycle operation. A commutating capacitor is commonly combined with the main thyristors to supply a commutating current for them in a reverse direction. A plurality of auxiliary thyristors is set for charging the capacitor in alternative polarities and selectively discharging through the main conducting thyristors. Since the first trial operation in 1968 of dc electric trains using the auxiliary impulse commutated chopper, this type of chopper cannot be disregarded for chopper electric trains.     

基于辅助铁心的永磁直线同步电机边端力最小化

针对永磁直线同步电机(PMLSM)边端力最小化问题,提出在初级铁心两端增加辅助铁心的方法,有效削弱PMLSM的边端力。首先分析了边端力产生的机理,对齿壁上所受电磁力进行解析研究。当初级铁心两端辅助铁心高度为一个气隙长度,且辅助铁心长度为1/4永磁极距时,边端力有最小值。以一台36槽12极轴向充磁圆筒永磁直线同步电机(TPMLSM)为例,进行有限元仿真分析和试验测试,边端力的有限元分析值和试验值较吻合,证实了所提方法能够有效削弱PMLSM边端力,为该类电机边端力最小化提供了一种简单有效的技术手段。     

磁浮列车悬浮控制器主电路实时仿真

以中低速磁浮列车悬浮控制器主电路为研究对象,建立了充电回路和斩波器电路的数学模型。利用dSPACE实时仿真软件和硬件平台建立了悬浮控制器主电路仿真模型,并对充电回路和斩波器电路以及电流跟随情况进行了仿真验证和对比分析。仿真和测试结果表明,建立的悬浮控制器主电路仿真模型较为准确,为后续用仿真模型替代真实的悬浮控制器主电路提供了理论依据,为悬浮控制策略的开发与调试奠定了基础。     

基于电池电流前馈控制策略的两级式双向储能变流器控制

当下储能发展的速度以及多样性催生了多种不同电压等级的储能电池,所以能适应不同电压等级电池组的双向储能并网系统是当下分布式发电发展的关键,而由于直流的DC/DC变流器具有升压功能,所以将直流斩波与逆变背靠背设计能够满足此条件,但是由于在电池充放电过程中直流母线电压存在严重暂态波动,严重降低了储能系统的稳定性。为此本文针对背靠背的储能变流控制系统在充放电过程中所出现的暂态性提出一种基于电池参考电流前馈补偿控制策略,并采用不同电压等级的电池接入系统进行仿真验证。     

基于Saber的DC600V客车8kW充电机的仿真与分析

为提高DC600V客车8kW充电机的性能,提出了将斩波降压和移相全桥ZVS PWM技术结合的设计方法。该方法的优点是利用斩波电路稳定电压,利用输出滤波电感和谐振电感实现开关管的零电压开关,同时采用全桥整流技术优化变压器的设计。分析了该方法的工作原理,利用saber软件对整个系统进行仿真和分析。     

一种基于Cuk斩波电路的双向双层桥臂的蓄电池组均衡器的研究

为了快速有效地实现串联锂离子单体电池间的能量均衡,提出了一种基于Cuk斩波电路的双向双层桥臂的蓄电池组均衡器。此均衡器根据电池组的充放电状态采取两种不同的均衡策略:当电池组处于充电状态时,电池组中具有最高荷电状态的单体电池通过Cuk斩波电路被快速均衡放电;当电池组处于放电或静置状态时,电池组中具有最低荷电状态的单体电池通过Cuk斩波电路被快速均衡充电。均衡器拓扑电路原理简单、均衡电流连续、均衡电流可控性强、均衡效率高。最后对此均衡器进行了仿真实验,证明了此方案的可行性。     

风光互补充电控制器的研究

介绍了一种小功率风光互补充电控制器.该控制器能有效降低损耗,充分利用风能和太阳能,效率更高.对风力充电而言,在风速较低时,通过Boost斩波器将整流输出电压升至一定值再送至后级电路;当风速较高时,切断Boost电路,将整流输出电压直接送至后级给蓄电池充电.对光伏充电而言,直接利用光伏充电器的后级进行充电.最后通过300...     

斩波牵引系统的计算机仿真

本文介绍了由作者开发的通用电力电于系统仿真软件ＺＵＰＥＳＳ及其在斩波牵引系统的应用。由于斩波牵引系统惯性大，起动过程极长而斩波频率一般较高，如果采用二值开关模型模拟斩波器，仿真系统的起动过程需要较长的计算时间，仿真效率很低。为此我们提出了多级模型的仿真方法，即采用状态平均模型和开关模型相结合的多级模型，使仿真在保证应有精度的条件下具有较快速度、较高效率。     

基于自抗扰控制的电动汽车快速充电纹波抑制方法

电动汽车大功率快速充电采用直流供电方式,前级整流器产生的电压纹波不仅使蓄电池中出现过电压和过电流,降低电池寿命,还会降低后级DC-DC斩波器运行的稳定性,影响充电质量。因而,将整流器输出的电压纹波限制到规定的水平至关重要。以非线性、强耦合的三相桥式PWM整流器为研究对象,将自抗扰控制技术引入整流器控制中。对系统在两相同步旋转d-q坐标系下进行建模,并采用电压电流双闭环控制,根据直流侧输出电压与d轴电流的关系,将自抗扰控制器应用于电压外环控制中,利用PSCAD对系统进行仿真,与传统PI控制器的仿真对比表明,自抗扰控制器能够快速、准确地跟踪输出指令,降低输出电压纹波,提高系统的动态特性,且具有较好的抗负载扰动能力。