基于SOGI-PLL载波移相的机车谐波抑制技术

为了抑制机车四象限脉冲整流器在网侧产生的高频谐波,防止车网发生高次谐波共振,提出一种基于二阶广义积分器锁相环SOGI-PLL（second-order generalized integral phase-locked loop）载波移相控制策略。将锁相环输出的电网相位作为同步基准信号,针对网压频率异常波动,快速同步校正PWM载波周期,保证了各单元之间移相角的准确性,获得最优谐波对消效果。同时,该策略对电网谐波和幅值异常跳变不敏感,具有良好的抗干扰性和自适应性。最后通过半实物仿真和地面联调试验,验证了该策略的可行性和对谐波抑制的有效性。     

基于智能终端和换相开关的台区三相不平衡治理方法研究

提出了智能终端结合换相开关的台区三相不平衡治理方法。构建了台区换相开关布局优化模型,提出了基于差分进化算法的计算台区换相开关最优布局的优化方法。基于模型、台区历史运行数据以及超短期功率预测数据,提出了计及负荷波动性的台区三相不平衡动态优化方法。最后,利用某测试台区历史运行数据对换相开关布局优化方法进行模拟验证,验证结果表明基于台区换相开关布局优化模型计算得到的最优布局,可以满足台区三相不平衡治理的要求。此外,考虑参与换相的开关数量、换相周期和换相开关寿命,在测试台区中进行了5种场景下的三相不平衡动态优化实验,实验结果表明：在最优布局条件下的换相开关动态优化策略,可以在降低换相动作次数的前提下,将台区的平均三相不平衡度降到治理目标之下,并且减少动作次数接近使用寿命上限的换相开关参与换相。验证了智能终端+换相开关动态优化台区三相不平衡的适用性。     

级联H桥多电平变频器技术研究

随着中高压变频器在工业变频领域广泛应用,级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能。为此介绍一种每相由8个H桥变换单元级联的多电平变频器、相应的载波移相正弦波脉宽调制技术,以及基于电压型磁链观测器的无速度传感器矢量控制策略。通过实时数字仿真(RTDS)和变频器带异步电机拖动实验验证了该级联H桥多电平变频器采用所提出的控制策略具有良好的起动和变频性能,为中高压大功率传动领域提供了技术保障。     

运行水头对超低水头两叶片贯流式水轮机空化性能的影响研究

空化通常伴随着振动、噪声、材料损坏,不仅侵蚀流道,还会引起流道堵塞和剧烈的压力振动。对空化位置的准确识别可以有助于预防空蚀破坏,确保机组安全稳定运行。文中建立了超低水头两叶片贯流式水轮机组全流道模型,采用Rayleigh-Plesset模型和SST湍流模型对最小水头、额定水头、极限高水头工况进行了水-水蒸气两相流定常数值模拟计算,探究了不同水头下的空化特性曲线,叶片表面压力分布,扰流区水力损失,以及叶片表面空化位置分布情况。得到的主要结论如下：机组在额定水头和最小水头工况下几乎不会产生空蚀破坏,但在4.25～4.3m水头段内运行极易遭受空蚀破坏。受离心力和叶片形状的影响,空化最容易发生的部位是叶片吸力面靠近轮毂处,当转轮室内发生空化后,主流流态明显变差,流动分离、二次流、漩涡等不良流态都在扰流区域出现,增加了水力损失。在空化系数较小时(2≤σ≤3.5),附着在叶片吸力面的空化形态主要为片状空化及其尾部的类云状空化,类云状空泡的破裂溃灭会对叶片表面造成损伤。该研究能够为两叶片转轮的设计制造、空蚀防护、运行范围选取提供一定的理论参考。     

双有源桥变换器电流应力优化

由于传统单移相（SPS）控制下双有源桥（DAB）DC/DC变换器仅有一个自由度,在输入、输出电压不匹配时,存在较大电感电流应力。在双重移相（DPS）控制策略的基础上,分析了两种工作模式下传输功率与电流应力的特性。提出了自适应步长法以优化电感电流应力,以减少传统优化策略所需的离线计算量。最后通过搭建实验样机验证了控制策略的有效性。     

超低水头两叶片灯泡贯流式水轮机固液两相流研究

超低水头贯流式机组无论在电站增容改造方面,还是在超低水头开发方面,都具有巨大潜力。然而,水流中裹挟的泥沙会对机组运行产生不利影响,在汛期尤为严重,研究泥沙磨损问题对于机组的稳定运行具有重要意义。基于CFX平台,使用k-ε湍流模型,拉格朗日颗粒跟踪模型和Tabakoff and Grant磨损模型对2.1m超低水头下的两叶片灯泡贯流式水轮机进行了固液两相流数值模拟计算。通过实验验证数模计算的可靠性,对比单相及两相流工况下的涡流特性,探究不同泥沙浓度(Cv=1%～10%)、颗粒直径(D=0.1～1mm)对过流部件磨损位置、侵蚀率以及流动特性的影响。结论如下：在清水中加入泥沙颗粒后,泥沙颗粒对旋涡有增强作用;导叶凹面,叶片正面进水侧头部、叶片出水边、叶片轮缘,以及转轮室都是比较容易遭受磨损的部位;随着泥沙颗粒浓度、直径的增加,导叶、叶片及转轮室的磨损面积、磨损程度以及最大磨损率都呈上升趋势;相较于导叶,叶片和转轮室的磨损程度更为严重,在汛期运行时要更加注重磨损防护。     

烷醇胺类两相吸收剂降解性能研究

新型两相吸收剂由于其在降低再生能耗方面的显著优势获得广泛关注。对基于烷醇胺N,N-二乙基乙醇胺(N,N-diethylethanolamine, DEEA)和羟乙基乙二胺(2-(2-aminoethylamino)ethanol, AEEA)的新型两相吸收剂DAH(50%DEEA+25%AEEA+25%H₂O)的降解性能进行了深入研究。发现两相吸收剂富液上层主要成分DEEA的抗降解性能较好,10%CO₂气氛下4周(28天)降解率仅为15.96%,相比常规吸收剂30%乙醇胺(monoethanolamine,MEA)下降了17.8%;两相吸收剂富液下层主要成分AEEA降解较为严重,4周(28天)近1/2 AEEA失活,相比MEA降解百分比提高了47.3%;DAH降解行为的关键因素为气氛中的O₂浓度,吸收剂总体降解百分比与O₂浓度呈正比。此外,还通过气相色谱与质谱联用仪解析出了8种主要降解产物,包括哌嗪类、咪唑烷酮类及吡啶类降解产物,并推测了相应降解反应机理。     

巴西美丽山二期直流整流侧移相策略优化研究

直流系统保护动作时,整流侧会执行移相策略,以降低直流故障电流.针对巴西60Hz交流系统下直接移相至164°整流侧有可能发生换相失败的问题,提出一种整流侧移相优化策略,即针对易发生换相失败的工况,先移相至120°,维持一段时间或直流电流基本消除后,再移相至164°.本文首先对整流侧移相过程中发生换相失败的机理进行深入分析,然后根据分析结果和巴西美丽山二期直流工程试验经验,针对性地给出整流侧移相优化策略和具体实现方案,并且在实时数字仿真试验平台上对该策略进行验证,证明了所提控制策略的有效性,对其他直流工程有一定的参考意义.     

基于全绕组拓扑结构的移相变压器建模及应用

针对现有移相变压器稳态数学模型不能适用于内外部端口故障电气量计算的问题,基于相分量法建立其全相数学模型。以对称双芯式移相变压器为例,根据其电磁约束关系,推导出节点电压与电流间的关系式,再通过绕组拓扑结构对节点进行合并及接地处理,得到移相变压器的导纳矩阵和全相等效电路模型,并对矩阵进行修正以适应不同故障情况下的计算。最后,利用该模型分析了对称双芯式移相变压器在不同相序网络中的运行特性。对比仿真结果可知,所建全相数学模型能够准确计算各类端口故障下的电气量,所得等效相序电路可以有效反映不同序分量下移相变压器的运行特性。     

Pb(Zn1/3Nb2/3)0.2(Hf1-xTix)0.8O3陶瓷压电能量收集特性研究

采用铌铁矿前驱体两步法制备了Pb(Zn_1/3Nb_2/3)_0.2(Hf_1-xTi_x)_0.8O₃(PZNH_1-xT_x)钙钛矿压电陶瓷,研究了铪钛比对陶瓷相结构、电学性能和能量收集特性的影响。结果表明,当x=0.52时,陶瓷样品位于准同型相界,具有最优综合压电性能：居里温度T_C=287 ℃,品质因数FOM≈14 753×10^-15 m²/N,压电电荷常数d₃₃=492 pC/N。由该组成材料构建的悬臂梁型压电能量收集器输出功率密度高达4.16 μW/mm³,所转化的电能可成功点亮138盏并联的LED灯。结果表明,PZNHT陶瓷在压电能量收集领域具有良好的应用潜力。