基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

基于LM法的换流站关键设备宽频建模方法研究

直流输电系统换流站存在多种产生或传输谐波的电气设备,建立适用于仿真研究的换流站宽频模型十分重要。传统建模方法较为复杂,且不适用于低阶等效模型。因此,基于元件物理模型和阻抗特性,利用列文伯格-马夸尔特算法求解宽频模型参数、拟合阻抗特性曲线,并简化了宽频模型。然后据此建立了晶闸管、平波电抗器和换流变压器等换流站关键设备的宽频模型,验证了该方法的正确性。最后,将元件宽频模型等效电路应用于仿真模型,仿真对比表明宽频模型相比于理想模型,5次谐波幅值减小约基波的1.7%~1.8%,并且简化宽频模型可以加快仿真速度。     

基于自适应容积卡尔曼滤波的动态谐波检测

对电网中的谐波进行实时、准确的检测是有效治理谐波的前提。针对某些运行工况下电网中出现的动态谐波,提出了一种基于自适应容积卡尔曼滤波的动态谐波检测算法估计谐波信号的幅值和相角。首先针对传统卡尔曼滤波处理非线性关系上的局限性,利用容积卡尔曼滤波不需要任何线性化关系的特性估计谐波的状态向量和误差偏差矩阵,然后引入噪声估值遗忘因子来实时更新系统的噪声矩阵方程。最后通过对比实验,验证了该算法在动态谐波检测上的优越性能,并将其应用于有源滤波器的谐波检测中。     

配网并串补模块交互影响分析与并补协同策略研究

针对串并联电能质量补偿装置联合运行时潜在的谐波交互影响问题,以串联电压型补偿装置DVR、并联电流型补偿装置APF为例,分析延迟效应的非线性因素对电网残余谐波电流的影响。构建基于DVR与APF联合运行的简化等效阻抗模型,分析潜在并联谐振问题,并给出解决方案。针对常态化重要负荷的谐波补偿问题,对比分析单台式、阵列式APF等两类运行模式的特点及适用场合。针对模块化APF阵列运行损耗问题,提出了基于等损耗微增率补偿策略的集中控制模式,并开展了APF阵列的工程应用案例分析。     

基于40 nm CMOS工艺的高效率功率放大器设计

针对硅基毫米波功率放大器存在的饱和输出功率较低、增益不足和效率不高的问题,基于TSMC 40nm CMOS工艺,设计了一款工作在28GHz的高效率和高增益连续F类功率放大器。提出的功率放大器由驱动级和功率级组成。针对功率级设计了一款基于变压器的谐波控制网络来实现功率合成和谐波控制,有效地提高了功率放大器的饱和输出功率和功率附加效率。采用PMOS管电容抵消功率级的栅源电容,进一步提高线性度和增益。电路后仿真结果表明,设计的功率放大器在饱和输出功率为20.5dBm处的峰值功率附加效率54%,1dB压缩点为19dBm,功率增益为27dB,在24GHz~32GHz频率处的功率附加效率大于40%。     

一种宽带注入锁定三倍频器

文章提出了一种宽带注入锁定三倍频器。在传统注入方式基础上,倍频器采用了推-推差分对输入信号进行二倍频,并将产生的二次谐波通过变压器耦合至注入管的源极共模点,增强了注入管源极共模点二次谐波。由于注入电流是由注入信号与源极共模点二次谐波进行混频而产生,因此注入电流也被增强,从而增大了锁定范围。除此之外,三倍频采用了四阶谐振器,谐振阻抗的相位在过零点被平坦化,锁定范围进一步被增大。采用标准CMOS 65 nm工艺设计三倍频,芯片面积为720×670 μm²,1.2-V供电时的功耗为15.2 mW。0 dBm注入功率下三倍频的锁定范围为19.2~27.6 GHz,对应的基波抑制比大于25 dB,二次谐波抑制大于35 dB。注入锁定三倍频器可满足5G收发机中本振源的要求。     

考虑电能质量优化的MMC-SST输入级控制策略

针对配电网中固态变压器（SST）网侧电压三相不平衡以及谐波污染时,电流负序分量激增影响网侧电流波形质量进而危及系统正常运行等问题,在SST输入级提出了一种可有效抑制电流负序分量的新型双序控制策略。文中首先介绍了模块化多电平变换器型固态变压器（MMC-SST）的运行原理及输入级数学模型,采用改进型二阶广义积分—正交信号发生器（SOGI-QSG）对网侧电压、电流等电气量进行正、负序分量的分离与提取,通过引入正交中间变量建立了比例复数积分（PCI）控制器的数学模型,并且在两相静止坐标系中的正、负序模型下提出了一种基于PCI的新型双序控制策略,对网侧电流的正、负序分量进行分序控制。最后,在MATLAB/SIMULINK中搭建了MMC-SST的仿真系统,并与传统的PI控制、改进的PI双序控制进行对比分析,结果验证了所提双序控制策略的可行性与优越性。     

谐振子的辛欧拉分析方法

针对理想简谐振子力学模型,研究了其守恒律,并利用辛欧拉格式分析简谐振子振动过程.首先给出了谐振子系统的平方守恒律、周期守恒律和相差守恒律.构造了谐振子的普通欧拉格式和辛欧拉格式,研究了两种格式下三种守恒律各自的保持情况.模拟结果显示:辛欧拉格式能够精确保持时域守恒律(平方守恒律),但无法保持频域守恒律(周期守恒律和相差守恒律).如要克服辛欧拉格式的不足,需按邢誉峰教授提出的方法进行校正.     

动态乐音谐波调制的听感谐和性分析

使用正弦加剩余噪声模型对不同乐器的乐音信号进行动态谐波调制,通过主观评价实验对不同调制模式下乐音的谐和感、粗糙感、自然感、尖锐感四项听感指标进行对比打分。结果表明,谐波调制所带来的谐和相关听感的影响以及合奏的协和感变化,在不同音色类型中具有一致性,谐和听感结果与调制方式有关。     

Stochastic simulation of velocity pulses of near-fault ground motions based on multivariate copula modeling

Due to the featured high-amplitude, long-period pulses in velocity or displacement time–history, the near-fault ground motion may have a stronger destructive effect on engineering structures. Therefore, studying velocity pulses modeling of near-fault ground motions has been an important topic in the earthquake engineering community. However, the variability and probabilistic correlation of pulse model parameters have not received enough attention. To this end, an elegant method for stochastic simulation of velocity pulses of near-fault ground motions is proposed based on the classical Gabor wavelet modeling and probabilistic correlation analysis of associated model parameters by multivariate copula modeling. Especially, an efficient scheme of iteratively determining the optimal copulas pertinent to edges of a complex vine structure is developed, and two parameters relevant to the near-fault ground motion records, i.e., the rupture distance and the strongest pulse orientation, are introduced which provides a physical basis for addressing the dependence structure among variables. For illustrative purposes, the ground accelerograms recorded by near-fault instruments in the 1999 Chi-Chi earthquake are used. It is shown that the multivariate copula modeling enables the efficient representation of probabilistic correlation between model parameters which is consistent with their physical mechanism. The time histories and spectral characteristics of velocity pulses of near-fault ground motions and their stochastic fluctuations with respect to the rupture distance are well simulated. While the empirical linear regression model does not meet the requirements of random vibration analysis and thus cannot guide the safety design of seismic structures.