直流配电网低压侧稳定燃弧阈值电压研究

分布式电源、电力电子技术以及直流负荷的大规模应用推动了直流配电网的发展,但直流电弧因没有过零点难以自行熄灭,严重威胁了直流配网的安全性.该文搭建了含直流低压母线(最大电压值380V)、电弧发生器与负荷的模拟实验平台,设计电弧实验以探究阻感负载下电弧的稳定燃烧点,以及阻性和感性负荷对燃弧过程和电弧特性的影响,得到了最大等效负荷(电阻280Q、电感30mH)时直流电弧的稳定燃弧电压阈值.将电弧的伏安特性与电压平衡方程式相结合,对电弧稳定燃烧点和电弧燃炽时间进行理论推导,建立了低电压直流电弧的稳定燃弧阈值电压数学模型,并通过Matlab数值拟合方法验证了模型的准确性.该模型分析数据与实验数据的相关系数为0.9924,可以较好地反映低压阻感性负载稳定燃弧的电压阈值,为确定直流配电网的供电电压及低压直流电弧的稳定燃弧条件提供工程参考.     

基于补偿特性的并联型有源电力滤波器直流侧电压取值分析

并联型有源电力滤波器直流侧电压值直接影响谐波补偿特性,文中分析了直流侧电压的取值对补偿特性的影响。首先,分别在单相和三相系统中,针对典型的晶闸管整流加阻感负载为系统负载的负载电流,通过对等效电路的分析,得出完全补偿谐波时所需的直流侧电压理论最小值;然后,当直流侧电压小于理论最小值时,考虑在正弦脉宽调制方法下,通过仿真曲线,给出了补偿后电源电流总谐波畸变率(THD)与直流侧电压之间的定量关系,这些曲线为直流侧电压的选择提供了参考。仿真和实验验证了所述直流侧电压值选取方法的正确性。     

基于单片机控制的可编程直流负载测试系统研究

为满足直流电源特性测试中负载可编程、自动加载的需求,提出了一种基于单片机控制的可编程直流负载测试系统的实现方案。该系统以C8051F020单片机为主控单元,结合现有的电阻加载技术,实现了可编程直流负载的恒流、恒阻以及恒功率控制,在各个模式下具有较好的测试精确度,可以更简单、快捷、可靠地对电源、变压器等电子设备进行输出特性测试。     

直流接触器电弧特性的仿真和试验研究

阐述了直流接触器触头间电弧产生的原理,选取适合接触器的电弧电流衰减公式和电弧伏安特性公式,推导了电弧熄灭电流与电源电压和负载的关系。在阻性负载条件下进行试验,确定并修正了各表达式参数。利用Matlab／Simulink建立了直流接触器模型并进行了仿真。仿真结果表明,此方法建立的模型可反映直流接触器触头电弧的基本特性。     

单相桥式逆变电路变压器直流偏磁研究与抑制

分析了SPWM桥式逆变电路中工频变压器产生直流偏磁的原因,主要包括控制系统产生的直流分量、零点漂移、开关管特性不一致及系统动态响应对它的影响,并在此基础上提出了一种解决方案。通过检测变压器初级输入电压中所包含的直流分量,经隔离滤波后将其反馈给参考正弦电压以调节SPWM脉宽。该方案已成功应用于一台80kVA电力UPS中。经实验验证,该方案适用于UPS带阻性、整流性及半波负载等多种情况。阻性负载时,其输入电流中的直流分量由未加调节的15.4A减少到7.1A;半波负载时,其输入电流中的直流分量由未加调节的15.8A减少到5.5A。实验证明,该方案可以有效地抑制单相桥式逆变电路输出变压器的直流偏磁问题,且易于实现。     

考虑家电关联与舒适性相结合的用电行为多目标优化模型

随着智能家电的广泛应用,实现用电行为优化已成为家庭智能用电的重要研究内容。从经济性和舒适性两个方面入手,提出一种智能用电环境下用电行为多目标优化模型。首先,分析了家庭用户的负载特性,并定义了可中断和可转移电器的运行约束。然后,考虑家电负载和用电习惯等各方面的约束条件,设计了家电关联最小化电费支出模型和用户用电舒适度模型,实现了多目标优化。最后,提出基于持续搜索多目标粒子群算法进行优化模型的求解。算例分析表明,多目标优化模型能有效降低用电费用并提高用电舒适性。     

无刷直流电动机气隙磁场及电磁转矩的分析计算

用解析和数值两种方法分析计算了考虑齿槽影响时,永磁无刷直流电动机空载和负载时的气隙磁场,给出了转子不同位置时电动机的磁场分布图和静态特性曲线。其结果为该种电动机和其控制系统的设计提供了参考。     

高压直流输电用无源型直流转换开关电弧电流特性研究

直流输变电系统用无源型高压直流转换开关是直流系统中的重要运行设备,其运行工况及工作特性极其特殊。笔者通过对高压直流转换开关工作原理及工况进行研究,并依据试验测得的断口电弧电流曲线的特征,对高压直流转换开关开断转换电流的电弧电流特性进行理论研究及分析,给出了电弧电流特性函数,指出高压直流转换开关开断的关键点是断口的弧阻小,变化率大,L1C1辅助支路频率高,才能开断较大的直流电流。     

强磁场装置有源直流滤波器设计

对强磁场装置电源所需的有源直流滤波器ADF(Active DC Filter)进行了设计,利用脉宽调制(PWM)及并联有源滤波技术提出了新的滤波方案。给出了系统结构并对工作原理进行了说明,论述了该系统的设计方法。根据其实际负载特性,通过检测负载端电压,利用电流的PWM控制技术产生所需电流,通过对负载侧的滤波电容进行充、放电调整负载端电压,从而实现负载电流的低纹波。基于传递函数建立了该系统的数学模型,并对控制系统进行了详细的分析,分析表明该系统具有良好的快速跟踪性能及对谐波很好的抑制效果。最后,给出了仿真结果,验证了该有源滤波器的良好性能,尤其对低次谐波的抑制更为明显。     

负荷用直流变换器的虚拟直流发电机控制策略研究

直流配电在方便可再生能源接入的同时可以减少变流环节,提高用电效率,并且不会引起频率不稳定及无功功率不平衡等问题。直流变换器作为直流微网中的电能馈送的重要一环,其控制策略的优劣显得尤为突出。提出了一种负荷用直流变换器的虚拟直流发电机控制方法,该控制策略继承了旋转电机的惯性特性,当带载变化时,这种控制策略能够缓和恢复受扰动的负荷侧电压,且维持直流微网负荷端电压在其额定值。建立的DC/DC小信号模型证明了采用虚拟直流发电机控制的直流变换器在直流母线电压波动过程中的功率响应与其阻尼参数成反比,因此可根据母线电压变化趋势自动调节对母线功率的吸收,响应母线电压波动,支持母线电压恢复。仿真及实验结果验证了所提出控制策略的可行性和正确性。     

带恒功率负载的双极性直流系统稳定性分析及其有源阻尼方法

恒功率负载因其负阻特性,会对直流系统的稳定性产生不利影响,造成系统电压振荡。已有的稳定性研究主要针对单极性直流系统,缺少对双极性直流系统的稳定性分析及控制方法的研究。该文以采用半桥型电压平衡器架构的双极性直流系统为例,首先,对双极性直流系统的稳定性判据进行阐述;然后,采用状态空间平均法建立电压平衡器的模型,得到其控制对输出电压的传递函数;在此基础上,针对恒功率负载带来的稳定性问题,提出一种基于并联虚拟电阻的有源阻尼控制方法,以改善其稳定性;同时,还利用Lyapunov间接法分析不平衡负载对双极性系统的稳定性的影响,得出双极性系统的稳定性由系统的总输出功率决定的结论;最后,由仿真和实验验证了所提的双极性直流系统稳定性分析方法和有源阻尼方法的有效性。     

直流大功率接触器自磁场灭弧室电弧特性研究

新型轨道交通牵引系统配电系统一般为直流供电制,其额定电压与电流一般为kV和kA级,因此作为配电系统中的关键元器件,各类直流大功率接触器的需求也进一步提升.制约产品发展的核心问题是直流大功率感性负载条件下接触器灭弧能力及灭弧速率.基于此,该文研究一种自吹弧式灭弧室的电弧特性.通过仿真给出灭弧室主触头流过不同直流电流产生的自吹弧磁场分布,对比分析阻性与不同时间常数感性负载下的分断电弧特性和燃弧能量.最终提出灭弧室内"磁场竞争模型"用以解释燃弧过程中的电压临界值和时间常数临界值现象.自磁场吹弧式灭弧室接触器具有分断高电压、大电流及大时间常数感性直流负载的能力,具有很强的实际应用价值和理论研究意义.     

考虑储能系统的直流配电网综合负载特性优化

直流综合负载接入到直流配电网中必定会影响系统的稳定性,为减轻负载对直流系统的影响,本文提出一种利用储能系统（energy storage system,ESS）对直流配电网中的综合负载进行优化的方法。首先,根据综合负载特性,研究负载和ESS之间的功率协调关系以改善负载特性。其次,在改善负载特性的同时,以ESS投资成本最小为目标对ESS进行优化配置。最后,进行算例分析,结果表明：本文提出的方法可有效改善负载特性,使得直流电压波动得到减少、直流配电网运行稳定性得到明显提高。     

考虑电网调频需求时的直流负载电压下垂控制方法

电解电镀、冶金化工、电动汽车等行业的直流型用电负载在电网中的占比越来越大,对电网频率稳定性的影响也因此更加明显了。以响应电网调频需求为目标,提出了在保证电网电能质量的前提下,通过电力电子接口电路实现对直流负载电压的下垂控制,使可调型直流负载能够对电网频率异常事件进行响应。此外,为了确保直流负载的正常用电,并且避免对直流负荷进行频繁切换控制,还进一步提出了分区间调频控制模式,从而满足了需求侧响应、电网友好等电网需求。提出的控制方法结构简单,容易实现,可降低直流负载接入对电网的影响,提升电网对大规模直流负载接入的适应性。最后通过Simulink仿真验证了此方案的可行性、有效性。     

直流输电古今谈

10 0多 a前 ,人们就尝试利用直流把电能从电源点送到用电中心。大约在 1 880～ 1 890年间 ,发明家爱迪生用直流输电点亮了他发明的白炽灯。早期直流输电距离短 ,容量小 ,容易实现。那时的直流输电 ,先后经历了直流发电机端电压送电和汞弧整流输电两个阶段。用汞弧整流取代直流电机旋转换流 ,消除了火花现象是一大进步。然而汞弧整流易发生逆弧现象 ,导致换流失败。汞蒸汽有毒 ,危害人体健康。另外在传输电力时 ,电压变换与提升也是当时直流的一大难题。从用电侧来看 ,直流与交流用于照明时 ,效果相同 ;如果是动力负荷 ,情况就不一样了。交流…     

无刷直流电动机的磁场分析和计算

应用有限元分析软件ANSYS5．6的电磁场分析功能，对用于电梯曳引机无刷直流电动机的磁场进行了计算和分析，得到了该无刷直流电动机负载时的磁力线分布图，以及转矩曲线。这些数据为该型无刷直流电动机的设计制造提供了依据。     

独立光伏发电直流网能量管理控制策略

针对目前直流母线式独立光伏发电系统的供电稳定性较差的问题,以蓄电池组作为储能单元,选取具有电气隔离的双向DC/DC变换器来实现直流母线电压的稳定.根据光伏阵列输出功率和负载功率之间的关系以及蓄电池组端电压的不同将系统分为6种工作模式.给出了系统在各个模式间切换的程序流程图,设计了单向变换器和双向变换器的控制策略.最后基于Matlab/Simulink制作了仿真模型,仿真结果表明,当系统的光照或者负载变化时,通过控制能量在蓄电池组和直流母线之间的传递以及系统工作模式之间的切换,直流母线电压的稳定性得到了有效控制.     

孤岛直流微电网接地运行方式及接地故障特性研究

随着分布式光伏渗透率的升高以及直流用电负荷的增加,低压直流微电网供用电形式将成为未来发展趋势。接地方式对直流微电网的运行、安全、绝缘水平和保护配置均有重要影响。针对孤岛低压直流微电网系统,分析了双向Buck-Boost变换器网侧采用不同接地方式时的单极接地故障机理与特性。以网侧单极接地故障和储能端口单极接地故障为典型故障场景,对比分析了不同接地方式下网侧电压波动、故障电流水平、储能端电压波动等暂态特性,讨论了接地电阻对故障特性的影响,分析了不同接地方式的优缺点及各自的应用场景。研究结果可为孤岛直流微电网的接地方式选择和保护配置提供参考。     

负载观测器在全数字直流调速系统中的设计和应用

本文在分析直流调速基本特性的基础上，综述了双闭环系统和ＬＱＳＦ系统的设计方案，根据波德曲线和数字仿真结果，讨论了两类系统的相关特点。最后，介绍了负载观测器在这两类系统中的应用及在全数字直流调速系统中的实现方法。     

基于网络等值的直流配用电系统可靠性评估方法研究

随着直流负荷容量的快速增加,配电系统亟待调整网络结构,可靠地为直流负荷供电。当前普遍采用的直流负荷供电方式有两种:交流配电系统的直流化和新建直流配用电系统。针对上述两种供电方案,本文提出基于网络等值的直流配用电系统可靠性评估方法,与传统故障模式后果分析法(FMEA)相比,该方法避免了配电系统故障状态重复、繁琐的枚举过程,在提升可靠性评估效率的同时,最大限度地确保了可靠性评估结果的准确性。算例分析基于IEEE-RBTS测试系统,通过对测试系统的分解、负荷点可靠性评估以及配用电系统可靠性评估等步骤,从评估效率和准确度两个层面验证了所提方法的实用性,并在此基础上评估上述两种直流负荷供电方式的可靠性。研究结果表明：直流配用电系统的可靠性远高于交流系统的直流化改造。因此,面对快速增长的直流负荷,建议以新建直流配用电系统的方式为直流负荷供电。