针对传统负荷预测算法难以对电力负荷数据中的非线性进行有效处理的问题,设计了一种新型短期电力负荷多变量耦合预测算法。利用深度信念网络对多变量之间的复杂耦合关系和深层特征表示进行自动学习,实现了对非线性特征和深层特征的有效提取。同时在传统蜂群优化算法中引入超参数自适应选择策略,形成混合蜂群优化算法,实现了关键参数的全局寻优,有效提升了算法的泛化能力和预测精度。结果表明,所提算法的预测准确率和预测效率均达到99%以上,实现了负荷变化整体趋势的准确捕捉,为电力系统的实时调度和优化奠定了重要基础。
随着新能源并网需求增长,并网逆变器的同步精度和电能质量对电网稳定性影响显著。以提升单相并网逆变器综合性能为目标,研究新型二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的控制方法。提出一种结合全通滤波器(APF)和锁频环(FLL)的APF-SOGI-PLL结构,以提高抗干扰能力和频率跟踪性能。采用比例奇次重复控制,以增强谐波抑制能力;采用无源阻尼方法抑制谐振尖峰,以提升系统稳定性。搭建了1 kW并网逆变器的MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果表明,所提APF-SOGI-PLL能有效抑制直流偏置,在电网频率波动时能实现快速频率同步,并网电流总谐波畸变率低于0.70%,综合性能优于对比方法。
平衡力继电器应用广泛,但厂家在调试产品的过程中,继电器“吸合二步”与“释放二步”的现象时有发生,此类现象可能导致继电器的电寿命降低。为此研究了“吸合二步”和“释放二步”产生的机理及其对产品寿命的影响。首先从磁路的角度阐述平衡力继电器的工作原理和理想的吸反力特性匹配关系;再分析特定阶段的“吸合二步”与“释放二步”产生的机理及其对产品寿命的影响;最后选取样品进行寿命试验。试验结果表明,静合超程阶段的“吸合二步”和动合超程阶段的“释放二步”会使产品寿命缩短,符合分析结果。
针对传统综合能源系统调度策略在复杂电网环境下存在调度准确率低、效率不足的问题,提出一种结合自适应鲸鱼算法与灰色聚类模型的智能化调度策略。通过动态调整惯性权重与收敛因子改进鲸鱼算法,提升其全局与局部搜索能力,并运用灰色聚类模型对设备状态进行评估分级,为调度提供精确信息支撑。试验结果表明,该策略调度准确率与效率均超过99%,在降低系统运行成本与能源损耗的同时,显著提升了系统性能与可靠性。该方法为电力系统智能优化调度提供了有效基础。
“双碳”目标驱动下,分布式光伏并网规模快速扩大,其出力的随机性与间歇性易引发电能质量问题。传统无功补偿装置在双向功率流中易发生误判,因逆变器有功电流与负荷电流叠加改变相位特性,导致“欠补”或“过补”,针对此,提出4种递进式解决方案:并网点拓扑重构、精细化无功补偿设备升级、四象限无功补偿器部署,以及逆变器动态无功调节智能软件控制。通过MATLAB/Simulink搭建2 MW光伏电站仿真模型,验证软件动态调节策略可在3 s内将功率因数从0.86恢复至0.91以上,稳态误差<0.01,且经实际工程案例验证可行。该方案为分布式光伏项目电能质量优化提供了理论依据与技术路径。
为深入探究交流接触器分断电弧动态特性,以CJ20-40交流接触器为研究对象,建立三维动态磁流体动力学(MHD)仿真模型,重点分析了在电流等级为20 A、分断相角为30°的条件下,电弧形态演变、温度分布、速度场分布及磁场时空分布的规律。通过高速摄像机及电气实验数据验证了不同分断相角仿真模型的准确性,并进一步分析其电弧功率及能量变化。基于高采样率电弧电流的傅里叶变换频谱分析表明,不同分断相角下的电弧电流均存在60 kHz与213.7 kHz附近的特征高频分量。所提研究系统揭示了分断电弧的动态变化及电磁特性,为其电弧磁场能量的后续利用提供了理论基础。
针对航空230 V变频交流接触器在气体与真空介质中的电弧特性展开系统研究,分析了不同气体介质、气压、触头材料及电流频率对电弧特性与灭弧性能的影响。通过搭建专用实验平台,对比了氢气H2、氩气Ar、氦气He、氮气N2等气体的灭弧性能,系统研究了气压变化对H2电弧特性的影响规律,评估了多种触头材料的抗烧蚀性能,并深入探讨了真空环境下触头直径、材料及电流频率对电弧分断能力的影响机制。研究结果表明,H2具有最优的灭弧性能,其稳态燃弧电压达60 V,显著高于其他气体介质;CuCr系列材料在抗烧蚀与分断能力方面表现突出,是理想的触头材料;电流频率在360~800 Hz范围内对电弧能量、截流值及分断能力具有显著影响,其中600 Hz附近为分断能力最弱频段。本研究建立了较为完整的电弧特性数据库,为航空变频交流接触器的优化设计提供了重要的理论与实验依据。
为解决传统电磁接触器在机械磨损、电弧烧蚀、响应速度及可靠性等方面的固有缺陷,设计并实现了一种基于全固态电力电子技术的无触点接触器。系统采用模块化架构,以SiC MOSFET为核心开关器件,构建了包括电源转换、信号隔离、触发控制、采样反馈及RC吸收在内的闭环控制电路。通过优化输入滤波与隔离驱动设计,实现了控制回路与主功率回路的安全隔离与高效驱动;结合过零触发与动态采样机制,显著提升了开关响应速度与抗干扰能力。试验结果表明,该接触器具备微秒级开关响应能力,彻底消除了电弧与机械磨损问题,并展现出优异的电磁兼容性能与低导通损耗特性。其在可靠性、使用寿命及综合性能方面较传统接触器具有显著优势,适用于工业自动化、智能电网等高要求应用场景。
交流接触器在低控制电路电源电压下常常会发生非稳态吸合故障,这可能对客户控制设备的可靠和安全运行产生重要影响。通过对吸反力特性的仿真分析,得出非稳态吸合故障产生的根本原因是反力大于吸力。通过低控制电源电压故障模拟试验发现,如果在工作过程中发生非稳态吸合故障,那么交流接触器可能发生触头粘连、缺相甚至短路等严重问题。从接触器吸反力特性设计优化、接触器选型、设备控制电路改进等3个方面提出改善建议。
PFC电感是影响功率因数校正电路功率密度的核心元件。基于三路交错并联PFC变换器,开展耦合集成PFC电感的研究。在对电路工作原理分析基础上,结合耦合集成PFC变换器的等效解耦分析,明确了输入电流纹波等效电感、稳态电感的关键影响因素,设定了在输入电流纹波不变情况下,减小磁件体积的设计目标,理论推导了电感电流纹波比与占空比、耦合系数的定量关系。建立了直流磁通分析、交流磁通分析的等效磁路模型,明确了交、直流磁通分布特性及电路-磁路参数映射规律,为集成PFC电感设计提供理论依据,并确定了耦合集成的设计方案。最后,通过电路-磁路联合仿真及试验验证了磁集成设计理论分析的正确性。
针对高压直流接触器异常状态识别准确率低、状态识别方法泛化能力不足的问题,提出基于自适应敏感模态筛选与混合架构模型的状态识别方法。首先,对采集的振动和声音信号进行自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN),并通过方差加权策略筛选敏感模态分量。其次,利用对称点模式(SDP)将重构信号融合并可视化。最后,结合EfficientNetV2的高效局部特征提取能力与视觉Transformer的全局建模优势,通过引入MobileViT模块构建了EfficientNetV2-ViT模型,解决SDP图像特征分散性问题。与其他模型相比,所提模型具有更优的计算效率和识别准确率。
