针对常规Boost变换器的开关器件电压应力过大的问题,研究了交错并联Boost变换器。首先对交错并联Boost功率因数校正(PFC)电路在减小输入电流纹波、电感磁芯尺寸和输出电容电流方面上的优势进行推导;然后对变换器主电路的关键参数进行设计,设计基于平均电流控制的双闭环控制系统;最后仿真实验验证。结果证明交错并联Boost变换器在大功率场合中既能很好地实现PFC,又能有效地降低功率器件的电流应力、减小输入电流纹波和电感磁性元件的体积,提升功率等级。
为解决基于宇称时间(PT)对称原理的串联-串联(S-S)补偿原始无线电能传输(WPT)系统PT对称区域受限的问题,采用基于PT对称原理的S-PS拓扑多负载补偿系统,扩大系统高效工作的范围,通过引入合适的电容分配比可使输出功率提高50%;设计的磁耦合器实现2个接收线圈之间的解耦,解决其耦合干扰问题。仿真验证拓扑电路的有效性,磁耦合器在偏移条件下解耦条件依旧成立。
为了规范公共充电设施运营管理,消除充电安全风险和防范安全隐患,提出一种基于F值评分法的安全风险评估方法。首先,通过调研分析不同类型的公共充电设施的实际运营现状,从而获取充电设施的典型风险点;其次,构建充电设施的安全风险评估模型,确定充电设施的重要评价指标来制定评价指标体系;最后,随机选取上海市的10个新能源汽车公共充电设施,开展充电设施的安全风险评估,并利用F值评分法进行综合评价。结果表明,所提方法具有极大的实用性和可操作性。
在交流接触器电气性能试验中,通断过程中主电路电压、电流波形是判断试验失效原因和制定改善方案的重要依据。选取交流接触器接通分断试验和电寿命试验中几种典型的通断失效波形,对这些波形进行分析,并给出这些波形对应的失效模式及其机理。
交流接触器静态特性的计算是电磁系统设计的核心内容。以某型号三相交流接触器为例,应用COMSOL Multiphysics有限元软件仿真计算固定磁间隙条件下线圈电流、磁链与电磁吸力,通过提取的有功功率和无功功率研究能量转换关系,并分析线圈电压、磁间隙对电磁吸力的影响。结果表明,实验测试结果与仿真结果具有很好的一致性。
高可靠性与长使用寿命是高压直流接触器的发展方向。通过高压直流接触器电寿命试验分析吸合时间、释放时间、燃弧时间等特征参数的退化趋势,进而结合接触器的退化与失效机理,以释放时间为特征变量,建立基于函数拟合和自回归的寿命预测数学模型。对比结果表明,基于自回归的寿命预测模型预测精度最高。
基于声学成像原理,通过麦克风阵列检测电力设备局部放电时产生的声波信号,采用声学成像算法,实现对局部放电声源的定位,达到局部放电定位检测的目的。在比较分析多种声学成像算法的基础上,建立一种适用于局部放电定位的基于正交匹配追踪反卷积声源识别(OMP-DAMAS)改进声学成像算法。开关柜局部放电定位检测实验验证表明,OMP-DAMAS算法在保持高精度定位的同时,还显著缩短算法的计算时间,适合用于电力设备的局部放电定位检测。
基于利用动态碳排放因子变化规律引导用户改变用能曲线,实现低碳减排,提出一种基于动态碳排放因子的电力低碳优化调度策略。以动态碳排放因子为引导信号,通过储能系统和可调度负荷的电力低碳特性引导用户侧进行低碳激励型响应,改变储能系统的充放电和可调度负荷的运行状态;有效利用动态碳排放因子变化规律,将实时的碳排放量守恒原则扩展到调度周期内,有序引导用户侧改变用能曲线。最后,通过算例分析对比验证所提策略的有效性和先进性。
低压断路器的寿命预测有利于保障电力系统的安全稳定运行。当前低压断路器寿命预测方法依赖于触头质量、振动等数据的测量和分析,而数据的获取成本过高且处理过程复杂。为此,提出一种基于燃弧能量估计的低压断路器寿命预测方法。首先,采集时间信号和电信号,计算单次燃弧时间和单次燃弧能量映射数据集,并分析两者的相关性;其次,建立拟合函数估计累计燃弧能量,构建剩余电寿命预测模型;最后,利用某塑壳断路器(MCCB)寿命试验数据进行验证。结果表明,所提模型可取得较为理想的寿命预测准确度,为低压断路器的寿命预测提供理论与实践依据。
针对微电网中由晶闸管构成的静态转换开关(STS)关断时间较长的问题,提出一种结合微电网内储能变流器使用的强制关断方法,并给出理论计算数学模型。利用储能变流器结构中的拓扑特点,在微电网由并网运行转孤网运行过程中对晶闸管施加反向电压,促使晶闸管电流提前过零,从而完成强制关断。通过对所提方法的数学模型分析,揭示影响该强制关断技术的主要因素。为了解决实际工程中的应用问题,给出实际应用中的强制关断控制流程,最后通过仿真分析和实验验证了所提方法的正确性。
介绍了一款反激磁隔离开关电源的环路补偿设计方法。首先建立反激磁隔离开关电源的小信号传递函数,然后对反馈环路的设计参数进行定性分析和定量计算,并设计合适的相位裕量和增益裕量。最后,搭建仿真分析模型和试验验证电路。结果证明提出的设计方法是可行的,具有较好的通用性。
设计并试验验证了一种带远程脱扣功能的隔离开关。产品主要特点是带远程脱扣功能,当电气线路发生故障时,控制器能将“分闸信号”传递给隔离开关,迅速断开故障电路,实现隔离保护。产品符合GB/T 14048.3—2017标准,可用于光伏储能系统。
接触电阻是低压控制电器的关键参数。首先在梳理电接触的理论模型的基础上,提出一种考虑粗糙表面特征的接触电阻仿真分析方法。然后研究接触区域特征、接触电阻与压力载荷的依赖关系。最后,与光滑表面接触电阻计算结果对比,确认接触斑点具有随压力载荷奇异性变化的特征,这也是接触电阻非线性变化的根本原因。
在高温环境中连续通电条件下,对触桥结构继电器的电接触可靠性开展实验研究,通过监测其接触电阻随通电时间的变化曲线,以及多个循环周期后的退化趋势,发现接触电阻具有逐渐增大的典型特征。进一步通过测试簧片力学性能参数,确认簧片的劲度系数降低以及触桥不平衡是接触电阻增加,并最终导致继电器接通失败的主要原因。
为杜绝安全隐患,利用V-I轨迹和改进MobileNetv2模型对入户充电行为进行在线辨识。设计实验场景,从采样率选取、迁移学习、泛化性和不同网络对比4个方面验证模型性能,最后把模型部署到上位机和K210芯片上。上位机系统在电动自行车单独充电时准确识别,当充电行为和常用家庭负载混合运行时,识别准确率达到98%以上。
双断点塑壳断路器具有良好的限流能力和配电安装优势,其触头系统的平衡和稳定性能是产品结构设计的关键。针对一种结构简单、安装方便的双断点触头系统,结合力学分析和仿真计算,对系统结构进行优化设计,提出一种触头接触稳定、压力一致性和自动平衡性能良好,可实现斥开卡住功能的结构设计思路。
目前,高电压和高频率已成为双向储能变流器(PCS)的发展趋势,因此碳化硅(SiC)器件的应用在双向PCS中越来越广泛。为了在中小功率双向PCS中实现孤岛保护,针对频率扰动法在检测过程中导致并网谐波增大的问题,采用T型三电平拓扑,基于线电压的DSOGI锁相环,以及并网电流正负序分离控制策略设计PCS。同时,提出一种孤岛检测优化策略,有效减少并网电流谐波含量,并可以在规定时间内检测出孤岛效应而进行保护。最后完成1台双向PCS样机,验证了优化控制策略正确有效。
为满足轨道交通、新能源等领域的中低压直流开关电器的检测需求,研制了大容量直流短路试验平台。其交流侧供电采用10 kV电网电源和短路冲击发电机双回路方案,最大短路容量达3 200 MVA,最大试验能力达2 kV/350 kA及6 kV/120 kA;平台采用12脉波整流技术,直流输出信号的纹波系数<1.5%。对短时耐受电流150 kA且耐受时间200 ms的某直流断路器进行短时耐受电流试验;对额定电压1 500 V、额定短路开断电流250 kA的某直流熔断器,以及最大故障条件下短路电流135/95 kA的轨道交通用直流断路器,分别进行短路分断能力试验。结果表明,试验平台能够提供满足产品需求和标准要求的试验电流、纹波系数和时间常数。
随着电网规模的不断扩大,设备停电管控存在的停电申请拖沓、停电计划变更频繁等问题,使得停电计划统计与分析工作变得日益烦琐复杂。首先依托i国网平台构建停电计划全过程管控平台,实现对停电计划全过程的监控管理;然后利用停电计划客户诉求波动监测技术,建立客户诉求波动预测模型,以实现客户诉求波动及原因追溯量化监测分析,提高客户服务管理水平及停电精益化服务能力;最后通过实验对预测模型校验及客户诉求监测等方面进行验证分析。结果表明,所提预测模型对停电计划精细化管理、全要素管控具有很好的效果。
