太阳能电池的动态模型和动态特性

太阳能电池的动态模型和动态特性对研究光伏发电系统的稳定性至关重要。该文从硅太阳能电池的物理模型出发,求解出太阳能电池的稳态、动态特性解析表达式;就此得出计及引线电感的太阳能电池动态电路模型;推导出太阳能电池的动态电阻、结电容、小信号输出阻抗的精确表达式,并对不同光照、不同输出电压下的小信号输出阻抗进行仿真研究;最后构建了基于LED灯和超级电容的太阳能电池动态实验平台,对光照突变时太阳能电池的短路电流响应以及电压突变时太阳能电池的暗电流响应进行了实验验证,并给出了太阳能电池少数载流子寿命的简便测量方法。     

硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法

硅太阳能电池等效串联电阻会影响其正向伏安特性和短路电流,而对开路电压没有影响,另外串联电阻的增大会使太阳能电池的填充因子和光电转换效率降低.研究计算太阳能电池串联电阻具有重要的实际意义.提出一种估算太阳能电池串联电阻的新方法,利用太阳能电池生产厂商提供的在标准测试条件下的四个技术参数(短路电流Isc,开路电压Voc,最大功率点电流Im和电压Vm)进行计算,同时通过引入相应补偿系数来考虑太阳光强和电池温度变化时对串联电阻的影响.理论估算结果与实验测量结果比较,两者误差在工程应用允许的精度6%以下.     

太阳能电池参数求解新算法

为了得到太阳能电池板的最佳工作效率,需要求出单体太阳能电池各参数的数值。通过理论分析和仿真研究发现,串联电阻Rs有使太阳能电池的I-U特性曲线左移的特性;并联电阻Rsh有使太阳能电池的I-U特性曲线下移的特性。在此特性的基础上,根据太阳能电池的电流方程,提出了一种估算串联电阻Rs、并联电阻Rsh的新方法。在相同温度条件下,通过测量不同光照条件下的开路电压和短路电流的实验值,经过曲线拟合发现二极管品质因子n不受光照强度的影响,可以认为是常数。该算法能够较方便地得到太阳能电池的四个重要参数Io,n,Rs,Rs     

倏逝波模式下修饰化电极的太阳电池层厚优化

为了研究如何提高有机太阳能电池的光捕获并提高光电转化效率,基于LiF修饰Al电极能提高电池填充因子和稳定开路电压的结论,建立了NaF修饰Glass/ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV:PCBM/Al有机太阳电池的层间光强分布理论模型。根据多层薄膜结构的有机太阳能电池的材料及光学特性,采用绒化入射面的方法引入朗伯漫反射,并结合对倏逝波模式下有机太阳能电池光捕获率的探讨,通过数值计算研究了NaF修饰层对光场分布的影响,提高了模型的光捕获并得出了有机太阳能电池捕获可见太阳光能最大值时各层厚参数Glass(1mm)/ITO(120nm)/PEDOT:PSS(20nm)/MDMO-PPV:PCBM(120nm)/NaF(1nm)/Al (110nm)和电池的短路电流为2.76mA/cm2这些结论。     

基于电流波形曲率的短路故障快速识别方法

随着电力系统的迅速发展,短路电流超标已经成为突出问题.故障电流限制器(fault current limiter,FCL)可以在不改变电网潮流分布的情况下限制短路电流,具有良好的应用前景.如何快速准确地识别出短路故障是故障电流限制器使用效果的关键因素之一.针对短路故障发生时线路电流会发生突变这一特性,提出了一种采用线路电流波形曲率对故障电流快速识别的方法.用PSCAD仿真软件建立了华东500 kV电网故障电流限制器等值系统.在该等值系统上对基于线路电流波形曲率的故障信号快速识别方法进行了研究.结果表明该方法对短路电流突变特性有识别能力且对识别速度有提高作用.最后通过伊敏-冯屯可控串补工程现场故障录波数据验证了上述结论.     

基于光强调制原理的电流互感器设计方法

针对数字传输方式的电子式电流互感器存在的不足,提出了一种光强调制式电流互感器的设计方法。分析了光强调制法应用于一次转换器的关键技术,介绍了系统的设计原理及主要电路的设计方法;通过对光信号传输过程中电—光转换、光纤传输及光—电转换过程进行分析,提出了一种计算一次侧交流信号的新方法,并对系统的传输特性进行了详细分析;通过分析LED在温度变化时的发光特性,提出了应对温度变化的电流补偿方法。实验结果表明,文中方法可使电流互感器中的信号传输部分满足0.2级互感器的比差要求,可以用于电子式电流互感器的设计。     

采用原子分解法的同步电机参数辨识

为了准确辨识出同步电机参数,提出一种基于原子分解的新算法。首先构建相关原子库并将原子离散化参数连续化,运用进化匹配追踪算法,快速从同步电机突然短路电流中提取基波电流、直流电流、倍频电流;然后从分解的各原子信号特征参数中推算出同步电机参数。通过截取稳态短路电流的采样信号,辨识出同步电机的同步电抗和短路初相角值。以理想突然短路电流和含噪声的短路电流为例,仿真进行了对信号的原子分解,获得了相似度较好的重构信号。较之经验模态分解(EMD)和Prony算法,所提出的方法对含噪声信号短路电流的分解效果更佳。实测算例表明,应用原子分解方法可准确地提取同步电机参数,且有较好的抗噪性能。     

双馈风电场的频率特性对距离保护的影响

基于双馈的风力发电场送出线路发生故障时,风力发电机的短路电流的特性与常规电力系统短路电流特性有明显的差别,主要表现在短路电流可能非工频,这种特性使得利用工频傅式算法进行信号的基频相量的提取和计算不正确。为了深入分析双馈风电场短路电流的这种特性,文中将结合双馈风电场的等效电路,从理论上分析送出线路故障时,风电场侧电流、电压的频率主要成分,并通过频谱分析进行验证。根据风电场侧电流、电压的频率不一致的特性,在PSCAD中仿真分析该种特性对送出线路上传统距离保护的影响。通过对某地区风电场仿真的实验结果可知,短路电流偏移工频,使得基于傅里叶工频算法的传统距离保护不能准确地测得阻抗,从而造成距离元件的误动作。     

考虑直流控制的直流输电线路短路电流变化特性研究

推导了考虑分布参数特性的直流线路固有短路电流时域解析表达式,指出在不考虑控制作用时固有短路电流随故障持续时间增加而逐渐上升,近距离故障时的短路电流大于远距离故障时的短路电流,符合短路电流发展的时间约束和物理边界条件约束。分析了直流控制对短路电流变化的影响,揭示了在控制作用下短路电流幅值的空间非单调变化特性和时间离散变化特性,突破了传统短路电流变化特性的认识局限。短路电流幅值的空间非单调特性使得直流线路保护电流变化量判据的保护特征量电气边界与输电线路物理边界不一致,时间离散性使得保护特征量电气边界随故障时刻呈锯齿状变化,在进行直流线路保护电流变化量判据的整定计算时应予以考虑。     

太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究

在考虑了光照强度和电池温度2种因素对太阳能电池技术参数和输出特性影响的基础上,采用了太阳能电池的实用化数学模型,在电力系统电磁暂态软件平台EMTP/ATP上利用MODELS语言和TACS功能搭建了太阳能电池的通用仿真模型.该模型的功能主要是通过改变短路电流,开路电压,最大功率点电流、电压等太阳能电池板的技术参数,研究不同型号太阳能电池板的伏安特性和功率特性.并针对3组不同光照强度和电池温度,对太阳能电池板的伏安特性和功率特性进行了仿真研究.研究结果表明:随着光照强度的减小,太阳能电池板的最大输出功率也减小;随着电池温度的减小,太阳能电池板的最大输出功率呈上升态势.     

故障电流测量应用的新型光转换器的开发

一种光电流转换器已经开发,它能够测量电流最大至５０ｋＡ的短路电流。该光电流转换器由一个电流测量单元,一个带完整光纤的绝缘体和一个光端口。电流测量单元包括一个带磁铁芯的绕组和一个包含法拉第传感器的螺线管线圈。光端口将光信号转换成电信号。光电流转换器样机已经满足了性能指标要求,并经证明与现场设备具有同等的性能。     

交流侧单相短路时直流系统提供短路电流的特性分析

随着直流输电系统的迅速发展,能否忽略直流系统对短路电流的贡献成为一个亟待研究的问题。文章基于实际直流工程的详细电磁暂态模型,对交流侧发生单相短路故障时直流系统提供短路电流的特性进行研究。通过分析故障后直流输电系统的暂态特性,提出针对短路电流计算关键值,提取并分析直流系统提供短路电流的对应分量;通过对大量仿真结果的统计分析,明确了直流系统提供短路电流的特性及其对短路电流计算的影响,得出结论:直流系统提供的短路电流会使短路电流计算中的工频短路电流初始值、对称开断短路电流的幅值减小,而短路电流峰值增大,且工程应用中短路电流计算可以不考虑直流系统。通过基于实际电网的短路电流对比计算,验证了以上结论。     

基于PSCAD-ANSYS的变压器绕组振动特性仿真研究

为进一步理解和掌握短路冲击下变压器绕组的振动特性,本文基于PSCAD-ANSYS联合仿真实现了变压器突发短路下振动响应的全过程分析,即根据PSCAD软件计算得到的变压器绕组短路电流,在ANSYS软件中使用电磁场和机械场模块计算了变压器绕组的电动力和振动响应。其中,两个软件之间的电流和时间等关键信息的交换通过数据通信接口方式实现。以某110k V变电站为例对变压器突发短路下的振动响应进行计算分析,结果表明,所提出的联合仿真方法能够有效计算突发短路时变压器绕组的振动特性。突发短路时,变压器振动响应与短路电流变化趋势类似,绕组振动在短路故障发生后先达到最大值,然后伴有一定的衰减分量,振动信号频谱分量更加丰富。     

同步发电机短路故障参数的扩充Prony算法辨识

针对同步发电机短路故障问题,在分析同步发电机短路电流信号特点的基础上,提出了基于扩充Prony算法的同步发电机三相短路电流分段分析方法,建立了同步发电机突然三相短路电路模型。通过仿真分析得到拟合误差曲线以及A、B两相短路电流的模态信息。仿真结果表明:算法能够有效的提取各相电流信号的幅值、频率、相位和阻尼参数等模态信息,信号拟合精确度在10-5以上,是一种有效的同步发电机短路电流分析算法。     

不对称双极多端柔性直流电网短路电流特性分析

含金属回线的不对称双极柔性直流电网的短路电流特性分析是其故障类型判别和故障隔离的基础。不对称双极电网发生各种故障时的短路电流具有相似的特性,难以区分。文中针对不对称双极多端直流电网的短路电流特性进行分析。首先,建立直流电网的等效电路,其中换流器和线路分别简化为RLC串联电路和RL串联电路;然后,基于建立的等效电路,分析了单端换流站的短路电流特性;最后,基于单端换流站短路电流特性,分析各换流站的放电回路,研究了不对称双极多端柔性直流电网在各种故障类型下的短路电流特性。中国张北双极柔性直流电网的仿真结果验证了分析得到的多端柔性直流电网短路电流特性的正确性。     

电流互感器二次回路故障智能检测方法研究与设计实现

介绍了一种应用于负荷管理终端中对配网电流互感器（CT）二次开短路故障智能在线检测的技术原理和方法——导纳法,通过检测电流互感器二次侧回路阻抗特性诊断其工作状态。详细阐述了负荷管理终端检测电流互感器故障的电子电路设计,包括信号变换电路、信号放大电路、低通电路、带通滤波电路和交直流转换电路等。实际试验和应用实践表明,该设计方法可准确、有效地检测各种变流比互感器不同程度的开短路异常故障,解决了长期以来实时在线准确监测这一个难题。     

短路电流快速检测电路及其Pspice仿真研究

高压智能操作断路器要求断路器本身能根据电网状态实时地调整断路器的分闸特性 ,所以快速地检测出电网的短路信号是实现智能操作的一个重要功能要求。采用Delyiannis二阶有源带通滤波器设计了一个短路电流快速检测电路 ,并采用Pspice对其进行仿真。仿真结果表明在各种不同的短路相位角和故障状态下 ,该电路均能在5ms内迅速检测出电网的短路信号。它对断路器的快速获取短路信号具有重要的意义。     

相间功率控制器简化模型的适用性分析

针对相间功率控制器在限制短路电流方面的应用,描述了其原理结构,介绍了其2种简化模型———串联模型和电流源模型,并基于电流源模型研究了相间功率控制器限制短路电流的机理和影响此项技术应用的主要因素。结合IEEE 5节点系统将这2种模型与原始模型进行了对比仿真,以确定其在相间功率控制器限制短路电流应用研究中的作用。结果表明:电网中相间功率控制器限制短路电流的特性受到系统参数、负载情况和自身设备参数3个因素的影响;相间功率控制器的串联模型可用于系统的潮流计算和设备设计参数的合理性校核;相间功率控制器的电流源模型可用于系统的短路电流计算和机电暂态研究。     

基于电流变化率与短路合闸角综合判据的 船舶交流电网短路故障方向判断

对船舶交流电网三相与两相短路电流变化率的特性进行理论分析,研究短路合闸角、功率角及线路阻抗等参数对短路电流变化率的影响,分析短路初始阶段电流变化率的正负极性与短路故障方向之间的对应关系,在此基础上,提出基于电流变化率与短路合闸角的短路故障方向综合判据。应用该判据,通过检测和比较短路合闸角与短路初始阶段电流变化率的正负极性,即可实现短路故障方向的快速判断,因而对采样精度要求不高,所需的实时数据量和计算量较少。仿真结果验证了该短路故障方向判断方法的有效性。     

电流互感器二次回路故障智能检测方法研究与设计实现

介绍了一种应用于负荷管理终端中对配网电流互感器(CT)二次开短路故障智能在线检测的技术原理和方法--导纳法,通过检测电流互感器二次侧回路阻抗特性诊断其工作状态.详细阐述了负荷管理终端检测电流互感器故障的电子电路设计,包括信号变换电路、信号放大电路、低通电路、带通滤波电路和交直流转换电路等.实际试验和应用实践表明,该设计方法可准确、有效地检测各种变流比互感器不同程度的开短路异常故障,解决了长期以来实时在线准确监测这一个难题.