基于模型预测控制的配电网单相接地故障有源消弧

针对配电网非有效接地系统长期存在单相接地故障消弧的难题,现多采用附加有源补偿和消弧线圈相结合的方案对接地故障电弧进行抑制,而有源补偿系统的控制策略的性能直接决定了消弧的性能,本文设计了一种基于预测控制的有源消弧的实现方案,分析了采用注入电流方式的有源消弧的原理,采用三级联多电平H桥的有源补偿的拓扑,优选了代价函数,设计了基于预测控制的有源电流消弧闭环控制系统方案。该方案较PI控制策略的有源电流消弧闭环控制系统具有无需进行参数整定,即能实现对多次谐波电流的精确追踪,能进一步实现对接地电流的有效补偿。仿真分析以及实验验证均表明：本文所提的方案能够更加有效的抑制接地故障电流,满足不同场景下可靠消弧的要求     

计及风光相位特性和机-网间元件的短路电流计算方法

以风电和光伏为代表的新能源机组大量接入电网使得短路电流的精确计算校核变得困难,针对最新研究中构建新能源并网点短路电流映射模型时,未考虑相位映射及未计及箱变、集电线路、主变及送出线路等机端到并网点间电气元件（机-网元件）影响的理论缺陷,提出一种计及新能源相位特性和机-网间元件影响的改进工程化电网短路电流计算方法。首先,结合国家运行规程对新能源机端电压—短路电流相位映射进行有补充意义的理论建模。其次,对该模型进行工程化处理,并提出一种将所得映射逆推至并网点的迭代计算方法。继而,将工程化后的并网点短路电流幅相映射模型应用在现有局部迭代计算中,得到计算改进方法。最后,在PSCAD仿真软件中搭建新能源并网模型,验证了新能源机端电压—短路电流理论幅相映射的准确性、机端映射模型逆推至并网点的迭代计算理论有效性;在此基础上,进一步将所得映射模型在IEEE39节点中进行实验验证,结果表明所提改进计算方法能在一定程度上提升短路电流计算精度。     

独立输入并联输出模块化DAB变换器功率均衡优化控制

针对独立输入并联输出IIOP（input independent output parallel）模块化双有源桥DAB（dual active bridge）变换器,当各模块的参数不匹配或输入电压不相等时的功率均衡问题,基于双重移相DPS（dual phase shift）控制,提出了一种功率补偿均衡控制PCEC（power compensation equalization control）算法以提高变换器的动态性能及其效率,并实现模块化DAB变换器的传输功率均衡。此外,考虑到大传输功率情况下,为实现各模块的充分运用,补充提出了一种功率补偿协同控制PCCC（power compensation cooperative control）算法。最后,基于DSP28335的半实物仿真平台对所提出的功率均衡方案进行对比实验验证。     

自加热非晶锗热电阻MEMS流速传感器的制造与测试

为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗,制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器,它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件,相互连接以形成惠斯通电桥。给出了MEMS工艺流程,微加工制造了尺寸为8.9 mm×5.6 mm×0.4 mm的流速传感器芯片。搭建了低流速和高流速气流通道实验装置,对传感器的惠斯通电桥施加50μA的恒定电流(CCA),实现了0～50 m/s范围内的流速测量。结果表明,传感器在低流速(0～2 m/s)时的灵敏度约为81.6 mV/(m/s),在高流速(2～50 m/s)时的灵敏度约为51.9 mV/(m/s),最大功耗仅约为1.03 mW。     

新扩展移相角下的双有源桥DC-DC变换器优化控制策略EI北大核心CSCD

为提高双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器的效率,降低其控制复杂度,提出一种基于扩展移相控制的最小电流应力闭环优化控制策略。首先,依据两侧全桥输出电压间的相位关系和桥内移相角的大小,重新定义新的移相比,以确保移相比与传输功率的正相关性;接着,基于开关管的通断顺序,对DAB的进行工作模态的划分,并择优选出两种作为其实际工作模态;然后,利用Karush-KuhnTucker条件法实现在软开关条件下全功率段的电流应力优化,并与新的移相比相结合设计出一种更为简洁的闭环优化控制策略;最后,搭建DAB仿真模型及实验样机进行验证,结果表明:所提控制策略不但具有控制简单、易实现的特点,同时能在全功率范围内实现最小电流应力控制和开关管的软开关特性。     

九相开绕组永磁电机SPWM中的三次谐波抑制

为抑制九相开绕组永磁同步电机定子绕组中的3次谐波电流,该文提出一种3次谐波电压前馈控制方法。对逆变器非线性因素造成的3次谐波电压由同步坐标系锁相环进行追踪,同时考虑反电势中的3次谐波电压,共同作为前馈量对调制信号进行修正。将电压谐波前馈控制与电流谐波闭环控制相结合,提高了3次谐波电流控制的响应速度和控制精度。最后,通过实验验证了该文提出的3次谐波电流抑制方法的可行性与有效性。     

基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法EI北大核心CSCD

为了改善同步调相机机组的运维效率,提出一种基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法。首先,在线获取三相电流的相位、零序电压基波分量的幅值及相位。如果零序电压基波分量的幅值超过阈值,则认为定子绕组发生匝间短路。为了进一步实现故障相的定位,将零序电压基波分量相位分别与三相电流相位进行比较,获得3组相位差,则匝间短路故障发生在3组相位差中最小值所属相的定子绕组中,从而实现故障定位。为了验证所提方法的准确性和有效性,分别基于TTS-300-2型同步调相机和小型电励磁同步电机搭建相应的仿真模型和实验平台,进行仿真与实验验证。实验结果表明:利用零序电压基波幅值可以诊断同步调相机是否发生匝间短路故障,利用零序电压基波与各相定子电流基波间的相位差可以实现故障定位。     

模块化多电平变换器的电容电压卡尔曼滤波预测方法EI北大核心CSCD

为避免子模块电压互感器发生故障对直流配电网模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)安全可靠运行造成威胁,需为MMC配置备用测量装置。工程上通常为所有子模块配置备用电压互感器以保证高可靠测量,但使得硬件结构较为复杂。为此,文中提出一种适用于中高压MMC测量系统备用模式的电容电压卡尔曼滤波预测方法,并融合快速模型预测控制(fast model predictive control,FMPC)策略提升电能变换稳定性。首先,为各桥臂仅配置一个电流互感器,无需任何电压互感器,并构建卡尔曼滤波观测器,提出卡尔曼滤波预测方法;进而根据电容电压预测值建立FMPC目标优化函数,确定桥臂最优电平数和子模块投切情况,在保证MMC输出电流和环流跟踪性能及电容电压预测准确性的前提下,显著简化测量系统硬件结构。最后,搭建21电平仿真模型和三电平实验平台,通过多个算例和工况验证所提方法的可行性和实用性。     

基于电网故障录波图判断变压器重瓦斯保护跳闸原因的方法

变压器是电网系统中发电厂和变电站重要组成部分之一,承担着不同电压等级电网联络作用,是电能高电 压传输及不同电压等级电压联络的重要设备.因此,变压器除了设有防止变压器套管、出线、电流互感器、线圈、铁 芯等多种元件故障的差动保护作为主保护外,还另外设有重瓦斯保护为主保护.为快速复电,需要快速判断故障类 型,尤其是重瓦斯保护,其保护动作可由多种原因引起.阐述一种根据电网故障录波图判断变压器重瓦斯保护跳闸原 因的方法.该方法获取变压器故障录波图上形成的继电保护开关量波形、重瓦斯保护跳闸开关量波形、主变高压侧三 相电流及电压波形、主变低压侧三相电流及电压波形并进行综合分析,并通过是否存在突变波形以及检测结果,判断 变压器重瓦斯保护跳闸的原因.     

基于灰狼优化算法的金属氧化物避雷器老化识别

为有效评估恶劣环境下金属氧化物避雷器工作状态,解决MOA老化在线识别难题,提出基于灰狼优化算法的MOA老化识别方法。首先,分析MOA自身参数与泄漏电流关系;其次,利用灰狼优化算法求解体现MOA老化性能的α、k和自身电容C,实现MOA老化在线监测;然后,对不同谐波电压和电压波动下泄漏电流进行仿真;最后,进行试验验证,结果表明该方法不受电网中谐波电压幅值、相位及谐波含量影响,能准确实现MOA的老化识别。