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。
磷酸铁锂电池的老化主要包括日历老化和循环老化。总结了近些年磷酸铁锂电池老化重要研究进展,梳理了磷酸铁锂电池循环老化机理和影响因素、日历老化机理和影响因素,探讨了磷酸铁锂电池老化的主要影响因素。日历老化主要受运行或存储时间、温度和荷电状态(SOC)的影响。循环老化主要受运行温度、充放电倍率和放电深度影响。磷酸铁锂电池可以基于经典Arrhenius模型开展温度加速老化试验,但加速老化温度不宜超过60 ℃,加速循环倍率不宜超过3 C。为长寿命、高安全的磷酸铁锂电池储能系统设计提供了理论依据和设计参考。
GaN器件因其良好的开关性能被广泛应用于图腾柱无桥PFC电路。在电感电流临界连续模式(CRM)下,图腾柱无桥PFC通过合理的控制可以实现开关管全输入电压范围软开关。针对传统电流过零检测(ZCD)电路的控制方式存在控制时序复杂的问题,提出了一种基于电流状态检测电路的软开关控制策略,降低控制的复杂程度;采用交错并联结构降低EMI滤波器的设计压力;并利用解耦磁集成技术将两相电路的功率电感进行磁集成。最终,搭建了一台3 000 W基于GaN器件的交错并联图腾柱无桥PFC整流器,通过实验验证了所提电路设计方案的有效性。
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。
为了降低气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)内部燃弧故障的发生频率,减轻燃弧故障对人身安全及设备造成的危害,根据ZF32-126 开关设备的各项参数指标,在标准压力和温度计算模型的基础上考虑了内部故障燃弧对气体本身的影响,采用改进的计算模型,计算了故障燃弧下SF6热力学参数。在此基础上将SF6热力学参数应用于压力和温度计算模型,得到了内部故障电流为40 kA情况下,ZF32-126开关设备各气室在不同保护时间下的压力和温度上升特性,以及不同保护时间下外壳的最大烧蚀程度及平均烧蚀速率,验证了改进标准算法具有更高的精确度。
电动汽车续航里程短、充电时间长等问题严重制约其进一步发展,提升电动汽车大功率快速充电能力已成为电动汽车的新发展目标。解决动力锂离子电池大功率快充的热失控问题是支撑快充发展的重要前提。通过归纳国内外文献,首先阐明锂离子电池大功率快充触发热失控的机理;其次从快充策略、电池设计与制造工艺、快充热管理等方面的优化入手,厘清锂离子电池大功率快充热失控主动防控研究进展。为加快动力锂离子电池安全大功率快充的发展,提供热失控防控技术的开发思路。
为了研究GB、IEC、UL标准的差异对低压熔断器分断能力检测上的影响,比对了标准适用对象、分断能力限值、分断能力试验方法等条款,发现在小过电流试验上存在较大差异。分别按GB、IEC、UL标准进行不同预期试验电流、切换时间、预热方法条件下小过电流分断试验,结果显示:熔断器的弧前时间-预期试验电流的曲线在不同预期试验电流下基本重合;交流或直流预热方式测得的弧前时间、分断电压、初始电压基本一致;不同切换时间延长了全压电路时间,但不影响燃弧过程和恢复电压的测试结果。
针对传统低压直流断路器,电流反向时磁场单向会导致其灭弧能力减弱的问题,建立基于COMSOL无极性低压直流断路器电弧仿真模型。分析在电流反向下无极性低压直流断路器的电弧运动,研究磁场和电流对无极性低压直流断路器灭弧能力的影响。仿真结果表明,无极性低压直流断路器可以消除电流反向对电弧运动的阻碍作用,并在240 mT和16 A下灭弧能力最强。仿真结果和实验结果相吻合,无极性低压直流断路器的灭弧能力在恰当的磁场灭弧能力最强,电流越小灭弧能力最强,变化规律与试验结果一致。
125 A壳架以下塑壳断路器是塑壳断路器中的主力军,对其进行的整合提升主要是将63 A、100 A壳架产品提升至125 A,其中又以短路分断为主要难点。通过产气材料,初步增加分断能力;通过栅片电压测量分析,对灭弧室的栅片灭弧情况进行量化数据分析;通过电磁力的仿真,优化触头部分的磁场。通过改进设计,新的125 A壳架产品可代替原有产品,满足性能,同时降低主要产品的成本。
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。
梳理2019年以来国外大型停电事故,分析其发生原因,探讨对构建未来能源系统的启示。根据分析,国外大型停电事故的主要起因包括国际冲突及网络攻击、电力供应能力不足、极端天气频发、电力设施故障等4类,为我国构建新型电力系统、保障用电安全提供了重要启示和借鉴。
采用合金内氧化法制备了不同AgSnO2In2O3材料及铆钉,在DC 13.5 V/25 A、阻性负载条件下进行模拟电性能试验。比较了3种丝材的力学性能与显微组织,研究了不同AgSnO2In2O3材料的电性能影响作用机理。得出结论:随着Sb2O3含量的增加,丝材密度、硬度、抗拉强度呈现出逐渐降低的趋势;当Sb2O3含量较低时,以材料转移机理为主,随着Sb2O3含量的增加,触点以消耗机理为主;当Sb2O3含量为1%时,抗熔焊性能最优;适量的Sb2O3通过增加熔桥的脆性从而提高触点材料的抗熔焊性能。
传统配电网被动应对故障或异常运行状态时,缺少对网架薄弱点等电网风险或隐患的预警、实时监测和滚动排查。为了使主动配电网潜在风险排查业务模式具备即时性和全面性,提出一种基于海量运行数据的主动配电网运行健康水平综合评价方法。既考虑配电网实时运行的风险水平,又考虑由于配电网本身网架结构缺陷所带来的潜在风险,全面反映出配电网的健康运行水平。解决了传统配电网评价体系评价指标设置繁琐、评价特性单一、评价结果可信度不高等问题。
构网控制可有效提升储能系统对电网的主动支撑能力,但在电网黑启动过程中,构网型储能系统自身调频特性引起的频率偏差会影响频率的稳定性,严重时可能导致频率失稳,黑启动失败。为提高构网型储能系统黑启动过程中的频率稳定性,提出一种积分反馈频率无差控制策略。通过在原有虚拟同步发电机(VSG)控制环路中添加积分反馈环路、改变系统阶数,实现黑启动过程中频率的无差调节,且无须引入锁相环、无须切换底层控制策略。最后,通过仿真验证控制效果及关键参数的变化对于控制性能的影响,证明控制策略的正确性与有效性。
储能技术是指用于储存能源的技术手段。“十四五”期间,我国新能源发电装机规模持续增长,储能技术随之快速发展,国家及地方政府为保障储能技术的健康、快速发展,相继出台百余项相关政策。以国家政策为分析起点,总结国家层面储能相关政策要点,并梳理我国东北、西北、华北、华中及南方地区的储能政策和电力系统发展服务政策,通过对比各地区储能政策的差异,分析区域政策导向下的储能应用需求及发展趋势,论述我国储能产业未来的发展前景并提出发展建议。
智慧小型断路器在某些用电场所和用电设备中有不可替代的作用。具体对智慧小型断路器电动操作机构的结构进行设计,包括位置开关的布局、运行逻辑的分析、电机选型、齿轮系统传动比的计算及齿轮设计等,将理论计算结果与实际产品数据进行穿插引用和对比,验证了设计方法与设计思路的可行性。能为同类产品的设计提供参考,有效缩短研发周期。
对进口继电器的防护系统、磁路系统、接触系统及灭弧方式等关键技术进行深入研究,针对其大电流分断能力、强制导向结构、耐特殊环境、长电寿命、高机械耐久性的特点,提出了自主化攻关设计。利用三维集成设计、电磁仿真和结构强度分析等技术,实现了轨道交通车辆继电器关键核心技术自主可控,提升了轨道交通产品的竞争力。
为了提高光伏出力的预测精度,提出了一种将自适应噪声完备集成经验模态分解(CEEMDAN)算法与改进的长短时记忆(LSTM)神经网络相结合的短期光伏功率预测模型。首先,利用CEEMDAN算法对光伏功率序列进行分解,得到子序列分量。然后,使用改进的LSTM神经网络对各个子序列分量分别进行预测,用粒子群(PSO)算法优化LSTM神经网络隐藏层神经元个数、学习率与训练次数,同时使用注意力机制优化训练过程中的概率分配。最后,叠加各分量预测结果,得到最终的预测值。算例分析表明,所提模型的3个预测评估指标MAE、RMSE、R2均为最佳,验证了所提模型的优越性。
针对双有源桥DC-DC变换器在功率传输过程中回流功率过大的问题,基于双重移相控制,提出一种分段优化控制策略对回流功率进行优化。通过定义功率分段点,对输出功率进行分段。当输出功率低于功率分段点时,电路实现零回流功率运行;当输出功率高于功率分段点时,电路实现最小回流功率运行。最后,搭建了1台250 W的实验样机。实验结果表明,与传统移相控制方式相比,分段优化控制策略能有效减少双有源桥DC-DC变换器的回流功率,提高电路工作效率。
