农林高校电气类专业教学改革与思政探索

在以德为先的教育背景下,高校意识形态问题是人才培养的关键。如何将课程思政的思想以专业知识为载体巧妙渗透到课堂中,是未来高等教育需要思考的重要问题。本文基于农林高校电气类专业实际情况,深入挖掘具有思政元素且特色鲜明的电气专业教学体系,提出面向“三农需求”的“一主线、四段式、八深入”课程体系改革融入构架,并给出以“林区新能源发电技术”为例的课程思政改革方案实例。     

基于零序电压注入的模块化多电平变流器故障容错控制

随着模块化多电平变流器(MMC)在高压大功率电能变换领域的应用日渐增多,其故障带来的损失将显著增加。为了解决上述问题,文中提出了一种针对三相三线制系统的MMC容错控制策略。利用电容电压冗余排序方法克服普通载波层叠脉宽调制方法所固有的功率不均衡;在详细阐述不同容错控制方案的基础上,提出零序电压注入方法,以保证线电压恒定为基本思路,对超出临界电压区间的调制波进行重构,使MMC具有可靠的故障穿越能力。最后,以一台4.5kVA的三相MMC样机为例进行了实验验证,实验结果验证了所述方案的正确性和可行性。     

基于准比例谐振控制的MMC新型环流抑制器

模块化多电平换流器(MMC)存在内部环流,文中对其环流进行了简要分析,指出了对之进行抑制的必要性。提出了一种基于直接反馈控制原理的MMC新型环流抑制器,该控制器通过陷波器来提取环流中的二次基频分量,并以准比例谐振控制器对子模块调制信号进行补偿,从而达到了限制二次环流的目的。该方法原理简单,易于实现,同时对单相及三相系统均适用。仿真结果验证了所述方案的正确性和可行性。     

基于粒子群优化的模块化多电平变换器阶梯波调制策略

选取合适的开关角迭代初值是模块化多电平变换器(MMC)阶梯波调制方法实现的关键。为此提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的阶梯波调制策略。该策略采用PSO算法得到优化的开关角初值,再运用牛顿迭代法快速计算出开关角的精确解。所提出的方法辅以电容电压排序平衡策略可以有效地解决子模块电容电压均衡问题,具有低复杂度和开关频率的优点。以三相五电平MMC系统为例,搭建了低压物理模型的验证平台。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。     

面向无线充电系统的磁耦合机构热特性研究

磁耦合机构作为无线充电系统能量传输的核心部件,其中线圈与磁芯的损耗引起温度升高,进而累积温升影响系统的安全性与可靠性。本文提出一套用于磁耦合机构热场建模与特性分析方法。首先,对DD型磁耦合机构进行建模,计算磁耦合机构中的热损耗。其次,分析传热方式并且推导建模所需的热参数。最后,使用Icepak软件对磁耦合机构展开磁热联合仿真,获得其在不同散热条件下温度特性。结果表明,磁热联合仿真可以预测稳态时磁耦合机构的温度。     

基于LADRC的柔性多状态开关平滑切换策略

为实现多端口柔性多状态开关(flexible multi-state switches,FMSS)在所连馈线发生故障时的平滑切换,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的平滑切换策略,使用LADRC代替比例积分(proportional integral,PI)控制器的直流电压外环并设计解耦状态观测器以便控制器参数调节,引入内环电流指令值反馈以减小其在控制模式切换时的变化幅度,实现FMSS控制模式的平滑切换。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了馈线故障出现在PQ或UdcQ控制端口的连接处时,采用基于LADRC的平滑切换策略均可显著减小FMSS的直流电压偏移率,使端口有功功率过渡平滑,迅速恢复稳定,更好地实现了多端口FMSS控制模式的平滑切换。     

考虑环境容量裕度的差别化燃煤机组组合模型

目前基于系统排污总量控制方式制定的燃煤机组发电计划,缺乏针对性地缓解人口密集区域空气污染强度的调控机制。为此,在传统机组组合问题基础上,追加考虑污染物时空扩散特性的差别化环境容量裕度约束,通过限制对人口密集区域有较大影响的燃煤机组出力,来降低其排污量,进而改善相关区域空气质量,减小对人口健康的负面影响。其中,燃煤机组对人口密集区域污染物浓度贡献值的建模参照高斯烟团扩散模型、气象预报和重点地区污染等级预测信息进行。以混合整数规划形式建立了考虑环境容量裕度的机组组合模型,并对其进行了仿真分析。算例表明,差别化的环境容量裕度约束,能够在不引起系统经济和空气质量指数明显劣化的条件下,对人口密集区域空气污染强度实施更有针对性的调控,降低燃煤机组对人口健康的影响。     

基于阶梯波调制的MMC电容电压平衡控制方法对比研究

针对阶梯波调制策略应用于模块化多电平变流器(MMC)时子模块电容电压的均衡问题,分析并比较两种典型的电容电压平衡控制方法。结合基于阶梯波调制策略的MMC工作机理的分析,详细论述开关序列轮换法和排序冗余选择法的基本思想和实施细则,给出两种控制方法在电压平衡效果、开关频率、算法结构和硬件要求四个方面的比较结果。依据相同的主电路参数,建立基于开关序列轮换法和排序冗余选择法的阶梯波调制MMC仿真模型和物理实验平台。仿真和实验结果表明,开关序列轮换法稳态表现良好,而排序冗余选择法有较强的暂态调节能力,后者具有较好的实用性和可靠性。     

兼具强抗偏移性与功率可控性的可重构无线充电系统研究

针对水平偏移与电池充电时输出功率可控性较弱的问题，提出一种可重构无线充电系统WCS（wireless charging system）。通过合理地切换传能通道，实现互感与负载较宽范围变化时恒流/恒压充电和全桥逆变器软开关ZVS（zero voltage switching）状态。首先，分析系统电路拓扑，推导系统参数与充电电流/电压、ZVS状态之间关系式，据此阐释系统重构与功率可控的合理性；其次，构造交叠线圈式磁耦合机构MCSC（magnetic coupler with sandwich coils），分析其水平偏移性能，为系统高偏移容忍度的设计提供依据；第三，分析WCS的工作流程，设计的闭环控制器实现了较宽偏移与负载波动时恒流/恒压充电、ZVS状态；最后，搭建旋翼无人机用WCS，实验结果表明，最大输出功率为126 W且系统效率大于85%时，水平偏移范围为直径340 mm的圆形区域。     

动态无线充电用主从协同式接收线圈设计与研究

基于分时工作原理，提出了一种空间占用率低、控制简单的主从MA（main-auxiliary）协同式接收线圈，可以有效提高动态无线充电DWC（dynamic wireless charging）系统的抗错位能力。首先，设计了MA线圈的结构和电路拓扑，两个从线圈（A线圈）反向串联，对称分布在主线圈（M线圈）的两侧。其次，基于分时工作原理计算了MA线圈在侧移方向（y方向）上的输出性能，A线圈仅在发生侧移时工作并提高总输出功率。进一步，通过仿真确定了主从线圈宽度wM和wA的最佳比例，比较了此情况下MA线圈与方形线圈的有效侧移范围和抗侧移性能。最后，搭建了实验样机。实验表明MA线圈的有效侧移范围达到0.183τ，相比同尺寸下方形线圈的性能提升了23%。