一种高电压增益宽范围软开关双向DC-DC变换器

提出一种高电压增益宽范围软开关双向DC-DC变换器拓扑,其以双向Buck/Boost结构为基础,利用耦合电感的漏感与谐振电容串联谐振,能够在非极端占空比条件下实现高电压增益。耦合电感的漏感与谐振电容组成的谐振腔不仅可以控制循环的漏感能量,还可以抑制谐振电流的变化,使其在低压侧较宽的电压范围内,全负载工况下均能实现软开关。所提拓扑采用低压侧交错并联、高压侧串联的结构,使其具有低压侧电流纹波小、相电流小、开关管及电容电压应力低等优点。详细分析该变换器的工作原理,对其电压增益、软开关条件等稳态工作特性进行研究。最后,搭建一台低压侧40～150V、高压侧400V、功率2kW的实验样机,验证理论分析的正确性。     

新扩展移相角下的双有源桥DC-DC变换器优化控制策略EI北大核心CSCD

为提高双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器的效率,降低其控制复杂度,提出一种基于扩展移相控制的最小电流应力闭环优化控制策略。首先,依据两侧全桥输出电压间的相位关系和桥内移相角的大小,重新定义新的移相比,以确保移相比与传输功率的正相关性;接着,基于开关管的通断顺序,对DAB的进行工作模态的划分,并择优选出两种作为其实际工作模态;然后,利用Karush-KuhnTucker条件法实现在软开关条件下全功率段的电流应力优化,并与新的移相比相结合设计出一种更为简洁的闭环优化控制策略;最后,搭建DAB仿真模型及实验样机进行验证,结果表明:所提控制策略不但具有控制简单、易实现的特点,同时能在全功率范围内实现最小电流应力控制和开关管的软开关特性。     

基于等面积法的双有源桥变换器控制策略

随着电池储能系统的不断发展,储能用双向直流变换器的规格与效率要求越来越高,双有源桥(DAB)变换器由于可以更好地胜任功率双向传输场合而备受欢迎。但其常规调制方式均有一定的缺陷,单移相调制方式在轻载时软开关特性丢失,效率低;双移相与三移相调制方式需要实时求解最小电感电流有效值对应的内外移相角组合,控制计算过程复杂,对主控制器要求高。这里综合考虑变换器常规调制方法存在的优缺点,提出一种基于等面积法的优化控制策略,根据电池电压灵活调整初、次级全桥占空比,有效降低电感电流有效值,拓宽软开关范围,提高变换器效率,且控制复杂度相较于双移相与三移相调制方式大幅减小。最后,搭建了额定功率为5 kW的实验样机,验证了所提控制策略的有效性。     

耦合电感集成型谐振变换器及其自适应频率控制

该文提出一种宽电压范围的耦合电感集成型串联谐振变换器（CISRC）,其电压增益与负载不相关,并且仅含有一个磁性元件与两个开关管。与传统的两级级联结构变换器相比,磁性元件和开关管数量有效减少。在所提出的调制策略下,一次侧开关可以实现零电压开通,二次侧二极管可以实现零电流关断。此外,该文还提出一种无电流传感器的自适应频率控制,通过观测器观测励磁电流平均值,能够在不同功率下自适应调节开关频率,优化电流纹波。该文详细介绍变换器的工作特性与控制方法,并且搭建一台200 W的实验样机,实验结果证明了所提方案的可行性与有效性。     

交直流配电网中柔性软开关接入的规划-运行协同优化方法

含分布式源-储-荷的直流配电系统需要通过柔性软开关等电力电子化配电设备与交流系统互联,构成的交直流混合系统不仅可以提高系统整体的可靠性,还可以通过灵活的潮流控制优化系统运行方式,并降低系统损耗。由于用以交直流系统互联的柔性软开关接入方案对全系统可靠性和最优运行方式都有影响,针对这一规划-运行协同问题,首先提出了交直流混合系统的改进显式可靠性计算方法,进而建立了考虑可靠性经济成本和网损的交直流混合配电系统规划-运行协同双层优化模型。上层模型基于加权功率传输分布因数,以系统传输损耗最优为目标确定柔性软开关的接入方案,下层以可靠性成本最低为目标获取交直流混合系统的最优运行方式。最后,在算例系统中进行了仿真对比验证。结果表明,所提出的规划-运行协同优化方法能够有效提升交直流混合系统的可靠性和经济性。     

基于软打分机制——多模态融合的真实开关柜局部放电模式识别方法

局部放电类型与开关柜早期绝缘劣化程度密切相关,准确识别开关柜局部放电类型是改善开关柜运行状态,保障电网安全的重要手段。文中设计了真实开关柜中易产生的尖端放电、悬浮电位放电、强垂直分量沿面和弱垂直分量沿面放电4种局部放电类型。利用特高频传感器、暂态地电波传感器、超声传感器和高频电流线圈对开关柜的局部放电进行多模态融合检测,分析了同一缺陷下不同传感器的检测灵敏度以及不同缺陷类型的谱图特性。提取谱图的放电密度分布特征参量为正负峰值差Dpn、边沿积分差值Dei、前端均值差Dav、前端放电数占比Pfd和相位横向跨度Tr。提取谱图的轮廓特征参量为与缺陷标准轮廓的相关系数r。将所提取的特征参量融合得到表征开关柜局部放电模式的新特征体系,并提出了一种基于软打分机制的开关柜局部放电模式识别方法。该方法解决了传统识别方法谱图特征单一、识别准确率低、识别类型不精准的问题,为开关柜设备的在线监测和故障诊断提供了理论依据。     

基于软模法制备1-3型压电复合材料及高频医用超声换能器

高频医用超声成像技术因其高空间分辨率而被广泛应用于人体组织的精细结构观察,其中高频超声换能器的核心材料是1-3型压电复合材料。采用软模板法直接烧结了锆钛酸铅(PZT)压电微柱阵列,进而制备PZT/环氧1-3型压电复合材料,并对其进行了微观结构观察和电学性能表征。材料微观结构完整,机电耦合系数达到0.64。采用此复合材料制备了中心频率为20 MHz的高频超声换能器。采用脉冲回波法对换能器进行了性能和声场测试,并利用其对人体皮肤进行了超声成像,换能器的插入损耗、带宽分别为13.1 dB和84.2%。结果表明,软模法制备的1-3型压电复合材料能使高频超声换能器兼具低插入损耗和大带宽,这为高性能高频医用超声换能器提供了一种低成本、高效率的商业化制备方法。     

基于FPGA的Multi-h CPM高速解调系统设计与实现

多指数连续相位调制(Multi-h Continuous Phase Modulation,Multi-h CPM)作为一种高效的调制方式,具有良好的频谱效率和抗干扰能力,在卫星通信领域有着广泛的应用价值。但是Multi-h CPM的解调算法计算复杂度较高,为了实现高速数据传输能力,需要较高的硬件资源开销。因此基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)平台的高并行度数据处理能力,设计了一种Multi-h CPM高速解调系统,采用了软输出维特比算法(Soft Output Viterbi Algorithm,SOVA)实现了Multi-h CPM信号解调,并通过早迟门和升降频门实现了时频同步功能。为了降低算法的计算复杂度,本系统引入了倾斜相位(Tilted Phase,TP)算法和频率脉冲响应截断(Frequency Pulse Truncation,FPT)算法减少了Viterbi过程的网格状态数,降低了系统的资源开销。通过仿真和实际测试,验证了所提出的解调系统的有效性,并表明该系统具有良好的解调性能和系统稳定性。     

基于智能软开关的三相不平衡配电网动态重构策略

针对单相分布式电源（DG）的接入会加剧配电网不平衡程度、增大网络损耗,且在严重不平衡时影响系统安全运行的问题,提出计及智能软开关（SOP）的三相不平衡配电网动态重构策略。首先,构建考虑SOP和DG电流不平衡度约束的三相不平衡配电网动态重构模型;然后,针对模型的非凸性将原模型转化为混合整数线性规划模型;最后,对改进的IEEE34节点配电网和某地78节点实际配电网进行算例分析,结果表明所提模型和策略可在保证配电网的安全运行的同时提升配电网的经济效益。     

基于平面传感阵列的大型仓储火灾报警系统研究

针对现有大型仓储火灾报警系统存在无法定位火灾源头的问题,提出基于平面传感阵列的大型仓储火灾报警系统。该系统由平面传感阵列数据采集前端、火灾报警控制器及远程监控中心三部分组成。平面传感阵列数据采集前端由红外感烟发射器和接收器组成一个或者多个平面传感阵列,实时采集被监控区域的火源信息。火灾报警控制器控制数据采集前端扫描采集火源信息,进行火源定位和声光报警。远程监控中心进行远程系统状态监测、参数设置及探测器调试。经实验验证,该系统火灾报警响应时间为1-2秒,故障报警响应时间为70-72秒,定位误差不大于2m。