电工电能新技术

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孙凯, 左峰, 陆晓楠, 严干贵

电工电能新技术. 2013, 32(2): 1-6.

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针对微电网在并网运行时易受外部主电网电压跌落影响的问题,本文提出了一种基于并网逆变器的动态电压支持方法。利用无功功率流过电感会产生压降的原理设计控制器与电路,当主电网电压发生跌落时在微电网不断网的前提下控制逆变器向电网注入一定量的无功功率,使其流过解耦电感产生与电压跌落幅度相当的压降,以支持微电网的本地电压。根据电压跌落幅度的不同,设计了控制器的不同动作来维持本地电压,保证负载的正常工作。文中详细阐述了控制器的设计原理,并利用MATLAB/Simulink对提出的并网逆变器动态电压支持功能进行了仿真分析,验证了该方法的可行性与有效性。

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单相光伏并网逆变器的研究

李练兵, 王同广, 孙鹤旭

电工电能新技术. 2013, 32(2): 7-10.

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介绍了单相并网逆变器的软硬件控制回路,包括两级式单相光伏系统拓扑结构和最大功率跟踪功能,以及反孤岛效应等功能,并网逆变器的输出控制为电压源系统,保证输入的直流电压尽可能快地进行调整,实现对光伏阵列的MPPT控制,MPPT采用固定参数法与扰动观察法相结合的复合控制算法。孤岛效应检测采用了基于电网非特征次谐波阻抗的主被动相结合的检测方法。并在此基础上以TMS320F2406和IPM为硬件核心,研制出了5kW的实用化产品样机,现场运行结果表明所提出的控制方案具有良好的动态和稳态性能。

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交错并联磁集成Boost变换器的内部本质安全特性分析

杨玉岗, 吴建鸿

电工电能新技术. 2013, 32(2): 11-15.

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为了提高本质安全电源的电气性能（大功率,低输出电压纹波）,本文将交错并联磁集成理论应用到Boost变换器中,提出等效电气电感和等效本安电感的概念,通过增大电气电感和减小本安电感使变换器在满足内部本质安全特性的前提下提高电气性能,以两相交错并联磁集成Boost变换器为例进行研究,分析该变换器的内部本质安全特性,得出交错并联磁集成Boost变换器内部本质安全判据,并与传统单通道Boost变换器在满足内部本安特性下进行对比,提高了交错并联磁集成Boost变换器的电气性能,最后通过仿真与实验验证了理论分析的正确性。

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基于能馈式牵引供电装置的城市轨道交通无功补偿策略

朱士友, 阮白水, 全恒立, 张钢

电工电能新技术. 2013, 32(2): 16-19.

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针对城市轨道交通牵引供电系统在非高峰时段功率因数低的问题,提出一种基于能馈式牵引供电装置的无功补偿方案。分析了供电系统非高峰时段无功功率较大的成因,介绍了能馈式牵引供电装置的基本结构和工作原理,并结合无功功率的分布提出了相应的无功补偿策略,最后通过一台2MW样机挂网试验验证了该补偿策略的可行性。

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无桥PFC电路改进单周期控制的仿真与实验分析

林维明, 洪翠, 黄超, 张强

电工电能新技术. 2013, 32(2): 20-23.

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为了进一步减少导通损耗和提高变换器转换效率,近年来提出了无整流桥新型功率因数校正（PFC）电路。对于无桥PFC电路,存在输入电压检测、电流检测和共模噪声等一系列问题。本文深入分析了无桥PFC电路控制的特点,提出了采用峰值电流采样的改进单周期控制无桥PFC控制方法,建立了PSPICE仿真模型并进行仿真分析。基于一种低共模噪声的无桥PFC电路,应用模拟控制芯片IR1150实现样机,验证了理论分析。

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静止同步补偿器与双馈风电场的无功电压协调控制

薛尚青, 蔡金锭, 刘丽军

电工电能新技术. 2013, 32(2): 24-27.

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基于变速恒频双馈电机的风电场通常按单位功率因数方式运行,而引入无功补偿单元补偿风电场无功需求,这将限制电网波动及故障期间双馈风电场的无功调节能力。针对该问题,提出一种双馈风电场与静止同步补偿器（STATCOM）间的无功电压协调控制器。依据执行依赖启发式动态规划（ADHDP）原理,设计包含执行网络和评价网络的ADHDP控制器。该控制器能够充分发挥STATCOM的无功发生能力,并在故障期间协调双馈风电场产生无功参与并网点电压调节,而在无故障期间保证风电场的单位功率因数运行;而且ADHDP控制器起到附加阻尼作用,有效抑制了故障恢复过程中的电压振荡。算例仿真结果验证了所提控制器的有效性。

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基于Fibonacci数列的MPPT仿真与初步实验

张强, 任小永, 陈乾宏, 于锁平

电工电能新技术. 2013, 32(2): 28-33.

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基于Fibonacci数列的MPPT具有大范围搜索,不受环境影响,无初值问题等优点。本文介绍了该方法的基本原理及其软件实现,并基于图形拟合的方法建立太阳能电池数学模型,对其采用VB和Simulink联合仿真,以实现对每步寻优过程内部参数的实时观察。结果表明,此仿真可以很直观地看到Fibonacci搜索算法的每步过程,验证了此算法的准确性。同时依据仿真数据和波形,提出对收敛判定条件进行重新选择,以提高搜索算法的速度。实验采用Boost电路作为主电路,用dspic33f502芯片在MAPLAB平台上进行软件编译,对一块250W的太阳能电池进行了此MPPT算法的研究。实验结果验证了Fibonacci数列MPPT的算法,同时,也验证了仿真的准确性与对收敛判定条件重新选择的可行性。

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储能型风电场系统的钒电池并联运行控制方法

郭旭东, 葛宝明, 毕大强, 杨歆玉

电工电能新技术. 2013, 32(2): 34-38.

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钒电池直接并联时存在电流分配不合理和环流现象。针对这个问题,提出一种基于SOC状态的钒电池并联运行分流控制策略,得出电流控制参数的公式,通过DC/DC变换器实现多个钒电池并联运行的分流控制,并有效地调节风电场出口处的并网功率。在Matlab/Simulink环境下,基于本文所提出的钒电池储能系统,建立了储能型风电场模型。仿真结果表明,该系统实现了对风电场出口处并网功率的调节,并且成功实现了钒电池按照SOC状态充放电,防止系统中钒电池的过冲或者过放,避免了环流,验证了所提出方法的有效性。

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基于扩展卡尔曼滤波算法的锂离子电池的SOC估算

方明杰, 王群京

电工电能新技术. 2013, 32(2): 39-42.

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为了精确估算锂离子动力电池的电池荷电状态（State Of Charge,SOC）,在分析影响SOC估算精度的主要因素以及传统SOC估算方法的优缺点的基础上,提出一种改进的安时积分法,对影响SOC估算的主要因素进行参数修正。该算法采用基于简单电化学模型的组合电池模型,结合扩展的卡尔曼滤波（Extended Karlman Filter,EKF）算法对SOC进行估算。对比结果表明,在SOC的估算过程中能够保持很好的精度。

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500kV CVT内置低压电容C_3测量过电压波形的试验研究

司文荣, 贺林, 金珩, 傅晨钊, 黄华

电工电能新技术. 2013, 32(2): 43-47.

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为验证基于内置低压电容C3电容式试验互感器（Capacitor Voltage Transformer,CVT）测量电力系统过电压波形的分压方式,即低压电容C3与高压电容C1和中压电容C2进行串联分压作为低压臂输出,基于无锡日新厂500kV CVT进行设备改造,串入了自制大容量无感电容单元（54μF）C3,分别进行了模拟工频过电压试验、操作冲击试验和雷电冲击试验。对采集获取的C3两端输出的数字电压波形信号进行了时、频域分析,以及分压比稳定性验证。试验和数据分析结果表明,串接自制大容量无感电容C3两端输出的电压波形光滑平稳,基本无过冲和振荡,分压比与设计值的相对偏差小于1%,即该分压方式适合用于超高压电网系统单次过电压波形的测量。

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LCC与VSC混联型多端高压直流输电系统运行特性的仿真研究

雷霄, 王华伟, 曾南超, 闫朝, 谢国平, 李新年, 吴楠

电工电能新技术. 2013, 32(2): 48-52.

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设计了由五个LCC换流站和一个VSC站组成的串并联混合型六端高压直流输电系统,该结构能发挥不同电压等级的LCC换流站以及VSC换流站的优势,扩展多端直流输电的应用范围。本文基于PSCAD/EMTDC平台建立该系统单极仿真模型,进行了稳态运行和暂态故障过程的相关研究,设计了直流功率协调控制器实现各换流站功率的协调控制,并提出了单换流站紧急停运的控制保护配合方法,仿真结果表明混联多端系统的可行性及控制保护策略的有效性。

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电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度检测

蔡维, 何伟, 张红川, 王建伟

电工电能新技术. 2013, 32(2): 53-57.

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提出了一种电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度的检测方案。根据国家标准对谐波测量的要求和谐波分析的软硬件原理得出通过检测频率分辨率达到检测目的的方法,这需要检测仪器是否采用谐波子组测量和矩形加权窗函数。文中根据分组的原理得出子组测量的检测方法;根据傅里叶变换、频谱泄露和栅栏效应的原理得出频率分辨率的检测方法;根据加窗函数减少频谱泄露的原理,通过公式推导和Matlab计算得出检测加窗算法的方法。综合以上实现电能质量分析仪频谱分析长度的检测。并通过大量的实验验证了该检测方法的正确性和检测方案的可行性。

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温控负荷对电力系统低频振荡的影响

徐长鸿, 李培强, 李欣然, 徐振华, 潘远

电工电能新技术. 2013, 32(2): 58-62.

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温控负荷是电力系统最为重要的负荷类型之一,它对电力系统的低频振荡具有重要的影响。本文建立了用于小干扰稳定分析的温控负荷的数学模型,以一个4机2区域的典型系统为算例在MATLAB电力系统分析工具箱（PSAT）中对温控负荷接入电力系统后对系统低频振荡的影响进行了仿真分析,研究了温控负荷所占比例及其负荷参数对系统低频振荡和阻尼的影响。

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公共连接点上闪变污染责任的分摊

邵振国, 吴丹岳, 张嫣,

电工电能新技术. 2013, 32(2): 63-67.

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在公共连接点（Point of Common Coupling,PCC）检测的闪变强度是系统扰动与多个负荷变动共同作用的结果,单纯检测闪变强度尚无法分清各方污染责任。本文分析了系统电压扰动、负荷变动对公共连接点电压波动的影响,采用了闪变干扰负荷的波动阻抗模型,把PCC电压波动量分解为系统电压波动和负荷波动两部分,并进一步评价两者的污染责任。根据检测的PCC电压和负荷时变阻抗参数计算系统电压波动量,分别从系统电压和负荷阻抗的标幺值波动曲线计算短时间闪变强度作为背景干扰和负荷干扰的评价值,并给出了多个评价对象的分级评价方法。仿真算例表明,该方法能够正确分摊公共连接点上的闪变污染责任,为确认电能质量治理责任方提供依据。

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遵从OSI体系的CIM数据一致性测试框架研究

毛鹏, 李颖, 李健, 陈颖, 帅玲玲

电工电能新技术. 2013, 32(2): 68-71.

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分析梳理了电力系统数据采集、建模和应用的逻辑层次体系,说明CIM模型在其中所发挥的数据服务接口作用,给出了CIM数据一致性的具体要求。在基于OSI参考模型的一致性测试理论基础上,设计了CIM数据一致性的测试环境,讨论了制定一致性声明的方法框架,制定了一致性测试的流程。最后以互操作实验所用的ABB40节点数据为例,说明了CIM一致性测试的步骤及结果评价形式。

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Q/GDW 376.1规约与DL/T 645规约相互转换的设计与实现

刘凯, 廖晓群

电工电能新技术. 2013, 32(2): 72-75.

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本文对自动抄表系统的Q/GDW 376.1规约与DL/T 645规约的相互转化进行研究。通过在电能计费装置内添加嵌入式规约转换模块,并依照这两种电力规约对电能数据量和电能计费装置的参变量进行编码,在面向连接的TCP通信和异步串口通信基础上,可实现通信规约的相互转换。测试证明,所完成通讯规约互换的软件符合设计要求,具有一定的应用价值。

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基于改进粒子群算法的ICPT系统多约束多参数优化

左兰, 戴鹏, 李建功, 夏晨阳, 伍小杰

电工电能新技术. 2013, 32(2): 76-81.

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针对影响感应耦合电能传输系统传输功率和效率因素众多,造成系统参数设计困难,效率优化计算复杂的问题,首先介绍ICPT系统设计模型及参数约束条件;接着,基于一种改进的求解有等式约束优化问题的粒子群优化算法,在有等式约束优化算法的基础上,引入收缩因子和变异算子,有效地提高算法的收敛速度和精度;然后,针对一个特定输出功率的ICPT系统,通过优化系统互感耦合系数、谐振频率、负载电阻等多个参数,最大限度地提高系统的效率;最后搭建仿真实验平台,对不同参数组合模式下的系统传输功率和效率进行比较分析,仿真结果验证了算法的有效性。

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谐振式无线供电系统最大有效传输距离研究

邓亚峰, 薛建国, 乔向杰, 张绪鹏

电工电能新技术. 2013, 32(2): 82-86.

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谐振式无线供电系统中加入增强线圈能有效地弥补系统耦合系数小的不足,从而增大无线供电系统的传输距离。文章以双增强线圈电磁谐振式无线供电系统为研究对象,首次推导出了系统在临界耦合状态下的最大有效传输距离的理论计算公式。通过实验证明了最大有效传输距离的存在和其理论计算公式的正确性。

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车载真空断路器操作过电压及其保护研究

欧阳乐成, 吴广宁, 高国强, 李天鸷

电工电能新技术. 2013, 32(2): 87-91.

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动车组再生制动或经过分相绝缘段时,车载真空断路器需断开,会产生较高的操作过电压。针对动车受能供电系统建立了简化电路模型,仿真分析了影响过电压的因素,并对两种过电压保护装置进行了分析比较,确定其配置原则及参数。结果显示,变压器对地电容越大,过电压峰值越低;氧化锌避雷器能有效限制过电压幅值,但对降低过电压陡度和频率效果不明显;RC保护装置对降低过电压幅值、陡度和频率均有较明显的效果。

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一种基于LabVIEW控制的电压尖峰发生器

杨鸣强, 陈乾宏, 张超

电工电能新技术. 2013, 32(2): 92-96.

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为实现对机载用电设备进行电压尖峰干扰测试,本文研制了一台符合RTCA-DO160E、GJB181-1986-准的电压尖峰发生器。本文采用全桥逆变电路结合LC谐振实现电压尖峰输出,推导了电路中主要元器件参数与电压尖峰的函数关系,并给出了主电路中脉冲变压器的设计方法。本文阐述了LabVIEW产生驱动信号控制电压尖峰发生器的原理与方法,并设计了驱动逻辑。实验波形验证了分析设计的正确性,完全符合RTCA-DO160E与GJB181-1986-电压尖峰波形的各项规定。

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变电站电能质量在线监测系统

滕志军, 王中宝, 索大翔, 李国强

电工电能新技术. 2013, 32(2): 97-101.

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本文阐述了ZigBee监测变电站电能质量数据的基本原理和监测过程,设计完成了各相关部分的软硬件,并针对煤矿变电站做了电能质量测试工作。测试结果及传输实验表明,监测系统安装调试简便,工作稳定性高,电磁兼容性好,具有较高的推广应用价值。

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改进的最大功率跟踪算法在变速风力发电系统中的应用

南晓强, 李群湛, 吴浩

电工电能新技术. 2013, 32(2): 102-106.

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为最大限度地捕获风能,最大功率跟踪研究一直是风电技术行业关注的热点问题。本文从变速风力发电机组空气动力学模型入手,在最大功率跟踪算法———爬山搜索法分析的基础之上,引入模拟退火算法中概率函数的定义式,用于定义自适应步长,从而使跟踪开始时具有较好的动态特性和在跟踪结束时具有较好的稳态特性。在Matlab环境下,建立了变速风力发电系统模型,仿真分析了风速变化对输出功率的影响,改进的跟踪算法能够使输出功率最终稳定在新的工作点上,且具有较好的稳态特性和动态特性。

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一种改进的非线性神经元PID控制方法在高压SVC中的应用

杨晓峰, 吴敬兵

电工电能新技术. 2013, 32(2): 107-110.

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以高压静止无功补偿器（Static Var Compensator,SVC）为研究对象,针对传统PID控制器难以对设定值进行有变化的跟踪和对扰动进行抑制的缺陷,提出了一种新的非线性神经元PID控制＋二阶微分控制算法以实现公共连接点的电压稳定控制,采用改进的神经元学习算法对控制器的参数进行优化,使得SVC系统的瞬态响应性能和控制性能达到最佳,引入非线性函数消除了系统的超调。实验结果验证了所提出的控制方法能够保证快速、无超调地跟踪电压设定值,具有较强的鲁棒性和适应性,提高了SVC系统的补偿精度。

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基于IPC在潮流调节中的研究应用

李娟, 陈晓晋, 王坤, 周建颖, 闫乃欣

电工电能新技术. 2013, 32(2): 111-115.

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为了提高系统运行的经济性,将相间功率控制器（Interphase Power Controller,IPC）引入网络中进行潮流控制,实现网损优化;在阐述网损优化模型的基础上,依据相间功率控制器的基本结构,在保持原始网络节点导纳矩阵对称性的条件下,建立了利用相间功率控制器进行网损优化的数学模型,该模型将IPC对网络的影响等效为节点附加注入功率,并引入到网损优化模型的等式约束条件中,将含IPC支路功率及IPC参数约束引入到不等式约束条件中,通过罚函数与解耦法相结合进行网损优化的求解。IEEE5和IEEE14节点算例结果分析验证了所建模型的有效性,说明了利用相间功率控制器可以实现网损优化,有利于系统的经济运行。

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改进的HHT方法在小电流接地选线中的应用

商立群, 赵佳佳, 王江宁

电工电能新技术. 2013, 32(2): 116-120.

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HHT（Hilbert-Huang Transform）的核心EMD能将复杂的信号自适应地分解成若干个具有物理意义的单分量信号,但是在其实现的过程中会产生端点效应,使得分解的模态分量严重失真,极大地影响了故障选线的准确性。基于此,本文通过采用自适应波形匹配的端点延拓法对其进行改进,然后运用改进的HHT方法对小电流接地系统的故障选线进行仿真验证。结果表明改进的HHT法不仅有效地抑制了端点效应问题,而且提高了单相接地故障选线的准确率。

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2013年, 第32卷, 第2期　刊出日期：2013-04-10

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