利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略

风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机,却未充分利用风机控制灵活、可塑性强的优点,且未考虑风机转子动能限制及系统频率二次跌落。论文跳出虚拟惯量加频率下垂控制的传统框架,提出利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略。首先将风机输出功率曲线作为决策变量,通过优化得到最优功率曲线,然后设计对应的辅助频率控制策略,实现最优输出功率曲线。仿真结果验证所提策略的效果,并说明风机辅助频率控制不应局限于模拟同步机,而是有更优的策略。     

基于深度学习的锂离子电池SOC和SOH联合估算

锂离子电池常被作为储能元件以实现电能的存储和转化,然而其荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)无法被直接测量。为了实现锂离子电池SOC和SOH联合估算,该文分析SOC和SOH之间的关联性,并提出一种基于深度学习的锂离子电池SOC和SOH联合估算方法。该方法能够基于门控循环单元循环神经网络(recurrent neural network with gated recurrent unit,GRU-RNN)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),利用锂离子电池电压、电流、温度,实现锂离子电池全使用周期内SOC和SOH的同时估算,而且由于将锂离子电池的SOH估算值考虑到SOC估算中,能够消除锂离子电池老化因素对锂离子电池SOC估算造成的负面影响,从而提升SOC估算精度。两个锂离子电池测试数据集上的实验结果表明,提出的估算方法能够在不同温度和不同工况下实现锂离子电池全使用周期SOC和SOH联合估算,且获得较高的精度。     

面向高压直流输电的电流源型主动换相换流器研究综述

采用自关断功率半导体器件的电流源型主动换相换流器(actively commutated converter,ACC)具有有功与无功功率可解耦、不存在换相失败、无需大量储能电容等特点,在高压直流输电领域具有较好的应用前景。该文针对适用于高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)的ACC功率半导体器件及其均压方法、电路拓扑、调制方法、功率特性、控制策略、故障及保护方法等进行调研和分析。结合具体实例,将ACC与现有HVDC的2种换流器,即电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)进行对比分析。同时,对ACC的潜在应用、存在的问题以及发展的方向进行总结和归纳。     

一种基于三有源桥的SiC交直流变换器研究

为实现分布式电源尤其是光伏的灵活接入,提出了一种三端口交直流变换器拓扑结构与设计方案,采用三有源桥DC/DC变换器和三相DC/AC变换器的组合,为分布式电源、负载与电网之间提供灵活的连接方式.研制了基于三有源桥的碳化硅(SiC)交直流变换器样机,设计并调试通讯系统,通过上位机协调各模块执行控制算法,以满足不同工况下交直流混合的控制需要.根据实际应用场景设计了两种工况,并通过仿真和实验测试样机在两种模式下电压控制和主从均流算法的可靠性,同时测定整机运行的效率.实验结果验证了该变换器具有良好的稳定性和较高的运行效率,对交直流混合配电的相关研究具有重要意义.     

基于FPGA的三相逆变器实时仿真模型研究

在三相逆变器实时仿真模型中,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关模型的计算性能是影响逆变器模型实时运行的关键因素.此处利用IGBT等效电路模型分析了开关动作的动态过程,以及IGBT各极间寄生电容对动态过程的影响,并将动态过程划分为若干个阶段,建立了各阶段的计算模型;为减小模型的实时计算量,采用二次函数拟合各阶段的动态过程曲线,建立了 IGBT的电压、电流计算模型;基于现场可编程门阵列(FPGA)平台实现了IGBT模型的实时计算,并进行仿真分析与实验.仿真及实验结果表明,基于相同的脉宽调制(PWM)控制脉冲,此处设计的三相逆变器模型的输出电压波形质量优于Matlab自带的三相逆变器模型;所构建模型在FPGA核心板上的计算步长达到20 ns,验证了模型的实时计算性能.     

基于聚丙烯无纺布与耗氧传感器的泄漏乳化油的监测

利用聚丙烯无纺布（polypropylene non-woven fabric,PP NWF）和耗氧传感器结合来构建一个乳化油监测探头。PP NWF是一种超疏水吸油材料,可以快速吸附乳化油污,利用该性能,本监测探头先用PP NWF富集乳化油污,再用探头对材料中的氧含量进行监测,从而达到乳化油监测的目的。本文通过监测不同种类的乳化油（表面活性剂为吐温80的正己烷乳化油、石油醚乳化油、甲苯乳化油及表面活性剂为司班80的正己烷乳化油、石油醚乳化油、甲苯乳化油）来验证其可行性。结果表明：该监测探头可以监测到不同乳化条件下的乳化油,并且能监测到不同种类的乳化油。其中监测甲苯乳化油时响应时间最短,可以在6s内监测到该油污。固定PP NWF时的耗氧传感器探头的最低检测限为1.27g/L,监测效率较未固定PP NWF时提高了近8倍。综上,固定PP NWF的耗氧传感器探头可以作为海洋乳化油监测重要的一个系统,对海洋乳化油泄漏事故进行在线实时监测,可以快速准确提供早期溢油预警。     

复杂环境下课堂多人状态检测算法研究

新冠肺炎疫情背景下课堂多人佩戴口罩及姿态识别问题,提出了基于YOLO和OpenPose模型的课堂多人状态检测算法。提出的Efficient-YOLO模型,通过采用CBAM注意力模块、SPNET-NEW模块,解决了多人遮挡和无规则化目标的口罩佩戴检测精度问题。此外,提出了一种轻量化的Class-OpenPose模型检测学生上课姿态,该算法在OpenPose模型基础上,使用ShuffleNetV2-NEW对传统模型在底层特征提取方面进行改进,实现了复杂环境下关键姿态点的实时准确检测。实验表明,在课堂多人异常状态检测任务中,Class-OpenPose模型平均准确率高于传统模型,为79.0%,检测速度达到13.5 F/s; Efficient-YOLO口罩识别模型达到83.1%的平均准确率,检测时间仅需31.54 ms,为课堂学生状态检测提供了不错的算法思路。     

电力电子技术在有载分接开关中应用研究

机电混合式有载分接开关在抑制燃弧功率、降低过渡损耗等方面,成为优化机械式有载分接开关性能的解决方案。为深刻理解机电混合式有载分接开关工作原理,验证控制策略的可行性,进行了多仿真平台研究。分别建立了基于Matlab的离线仿真、基于dSPACE的半实物仿真及基于Matlab/dSPACE/RTDS的实时仿真模型,对切换开关时序及功率器件控制策略进行了仿真计算。分别搭建了常规基于过渡电阻的有载分接开关样机以及基于晶闸管的机电混合式有载分接开关试验样机,通过对比测试结果,机电混合式拓扑结构可有效抑制电弧,过渡损耗约为常规开关损耗的1/20,并可辨识各开关动作位置,与仿真结果具有一致性。     

带功率因数校正的开关电源磁性元件设计

开关电源中磁性元件为开关电源中核心元件,需依据开关电源规格进行设计,因其参数设计好坏直接决定开关电源的性能.详细阐述了依据设计规格所进行的Boost APFC中电感和Flyback拓扑中变压器的参数选择设计,并研制了一款宽电压输入带功率因数校正电路的90 W开关电源样机.样机测试数据显示:平均效率大于85％,功率因数大于0.99,输入电流谐波满足IEC61000—3—2规范标准.     

自动代码生成在列车空调电源软件中的应用

自动代码生成是一种图形化的软件编写方法,因具有易编写、易仿真的优点,被应用在汽车、轨道交通、电力等行业的电控系统.首先介绍Matlab Embedded Coder自动代码生成的基本原理和流程,借助160 km/h标准动车组空调逆变电源软件开发,使用Simulink和Stateflow工具箱搭建控制模型,介绍了该电源启停时序、调制及冗余逻辑的模型实现;然后结合主电路模型进行仿真,并将控制模型自动生成代码,部署至TMS320F28335 MCU,通过样机试验,展示了自动代码生成在该项目上的有效应用和高效的优势,目前,该软件已成功装载在列车上.