以单相单级式光伏并网逆变器为研究对象,提出一种基于任务剖面的光伏逆变器寿命预测方法。将实际环境温度和光照强度作为任务剖面,向PLECS软件中导入绝缘栅双极晶体管(IGBT)的热阻模型,进行多次热仿真后得到结温数据。通过插值查表法得到1年的IGBT结温剖面,并通过雨流计数法以及解析寿命模型预测单个IGBT的寿命。最后,采用蒙特卡罗模拟法得到单个IGBT的寿命分布函数,通过串联框图法得到单相单级式光伏并网逆变器的4个IGBT即IGBT系统的不可靠度分布函数。预测结果符合光伏逆变器的使用寿命通常在15 a以下的实际情况。

虚拟同步发电机(VSG)技术可模拟发电机特性自产相位,通过合适的相角实现准确的功率输出,具有更优的构网特性。首先阐述VSG控制的原理,然后分析电网故障时产生过流及功角失稳现象的原因,并提出一种优化的故障穿越策略。所提策略通过计算VSG输出电压实现VSG的电流限幅与电压支撑,并降低有功功率参考值防止功角失稳,同时引入负序电流环抑制不对称故障下产生的三相不平衡电流。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建VSG控制的柔性直流模型,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

针对分布式电源大规模接入低压台区后传统低压配电网出现的电压越限、台区负载不平衡、变压器容量分配不均衡等问题,基于柔性互联装置的功率调控能力构建多台区互联架构,并提出一种计及变压器功率损耗的负荷调控策略,实现互联台区间有功互济、负荷均衡。首先,介绍加入电容电流反馈有源阻尼环节的柔性互联装置控制策略,为确保后续负荷调控策略的有效实施打下基础;其次,提出计及变压器功率损耗的负荷调控策略,以生成柔性互联装置功率指令;最后,仿真结果表明所提策略可以灵活控制各端口传输功率并保持母线电压稳定,且相比于传统负荷调控策略可以有效降低系统损耗。

电气设备安装方式一般分为螺栓连接和焊接。为验证2种安装方式对电器设备抗震性能的影响,将2台完全一样的蓄电池柜用不同安装方式固定在振动台上进行抗震试验。试验结果表明:焊接机柜的加速度响应大于螺栓连接机柜的,共振频率较高,机柜位移较小,整体刚度较大,焊接部位出现较大的应力;螺栓连接机柜因力矩作用易出现底梁紧固失效,电池及机柜变形大、应力大的问题。为提高机柜的抗震性能,需采取必要的措施来减少机柜变形及蓄电池与机柜之间的碰撞。大质量、高重心的电池柜宜采用焊接方式安装,以减少几何变形对蓄电池柜抗震性能的影响。

操动机构分闸弹簧设计时,为解决分闸弹簧出力特性和负载特性不匹配带来的分闸保持不住、分闸速度过大或过小等问题,提出一种分闸弹簧的优化设计方法。首先计算出分闸过程中的力矩与功,然后根据功能原理计算出各位移点的分闸速度,最后根据分闸速度和能量要求等因素对分闸弹簧进行优化。结果表明,优化后的分闸弹簧可使分闸过程中的出力特性和负载特性合理匹配,保证机构可靠分闸的同时,得到满足要求的分闸速度。通过理论计算和试验验证证明了所提优化方法的可行性,为真空断路器弹簧操动机构的分闸弹簧优化设计提供了有益指导。

基于塑料外壳式断路器(以下简称塑壳断路器)的物理样机,针对其机械寿命试验时出现的操作机构中的跳扣轴弯曲失效故障进行了分析,给出了跳扣轴的理论计算过程,解释了跳扣轴弯曲失效的原因,并对常用的2种材料进行了筛选,给出了最优解。通过Ansys Workbench软件建立了跳扣轴的有限元模型,利用静态结构分析还原了原始设计跳扣轴的弯曲故障,并校核了优化后跳扣轴的强度。理论计算与仿真分析相结合的方法,可以为塑壳断路器操作机构和其他部件关键轴的自主设计和优化提供参考。

面向光伏发电等新能源发电和电网供电等多能源联合供电的发光二极管(LED)照明应用场合,为进一步减小电路器件应力和开关损耗,提出一种有源箝位抑制漏感电压尖峰缓冲的多端口双向LED照明驱动电路,实现网侧供电与光伏发电等多能源供电以适应多种照明场景。详细分析所提电路的工作原理和工作过程,以及所提电路在各种工作模式下的稳态工作特性,设计电路关键参数和进行计算机仿真分析,研制1台交流电网输入电压范围为AC 185~265 V、输出电流为2 A、输出功率为96 W的电路实验样机。所提电路在交流电网供电工作模式下,功率因数可达0.998,总谐波失真最小为4.7%,电源效率满载时最高达87.2%。计算机仿真结果与实验结果验证了所提电路有源箝位方法的有效性。

针对星载雷达配套二次电源高功率、高效率、小型化的需求,提出一种二次电源设计方案。详细介绍电路设计方案和工艺设计方案,在电源模块内集成功率变换、电涌抑制、电磁干扰(EMI)滤波、保护等多种功能电路,工艺上以厚膜混合集成微组装工艺为基础,结构上采用双层组装结构设计,并进行仿真分析。最后研制样机并进行测试。经过测试验证,所设计的二次电源相比传统电源,体积缩减了85%、重量减轻了74%,可以为星载雷达配套二次电源提供小型化、轻量化的解决方案。

针对一档40.5 kV/31.5 kA限流熔断器开断试验(方式1)单相试验过程中出现熔断器本体炸裂,产品处出现相对地拉弧的现象,根据试验参数并结合所选取的试验回路进行分析,提出这种试验回路对于单相试验带来的影响。对于相对地拉弧现象进行仿真分析,并给出了试验回路的优化措施。

为解决虚拟电阻值固定导致的有源阻尼器工作容量大、损耗大的问题,提出基于傅里叶变换的虚拟电阻自适应控制策略。以发生谐振稳定性现象的并网逆变器为对象,分析逆变器出现谐振的原因,通过设计有源阻尼器的虚拟电阻来校正系统的稳定性,最后根据傅里叶变换提取公共耦合点谐振电压分量,动态调节虚拟电阻值,使有源阻尼器在较低容量下工作,同时为系统提供合适的阻尼。仿真实验结果表明,采用所提策略能有效抑制公共耦合点电压的谐振,同时有效降低有源阻尼器的工作容量,提高有源阻尼器解决谐振问题的能力。

针对电动汽车充电桩现场人工检定存在的工作负荷大、检定频率高以及滞后性等问题,设计一种电动汽车充电桩在线计量检测系统。系统由充电桩在线检测模块、在线检定监管平台以及充电服务运营管理平台组成,在线检测模块安装在充电桩内,上行连接充电服务运营管理平台和在线检定主站,下行连接充电桩内计量模块,同时采用4G物联网通信模块与充电服务运营管理平台、主站进行通信和数据传输。系统实现了大规模充电桩的常态化检定,能够及时发现充电桩的计量异常或收费异常,解决了传统检定方式滞后性的问题。

介绍了健康管理的概念,分析了低压断路器健康管理的关键技术,更深层次探索和研究了低压断路器健康管理的技术要求和功能应用,从而制定推出相应的低压断路器健康管理规范标准。可进一步加快传统电器设备数字化进程,打造行业可持续高质量发展生态。