检索结果-南通市图书馆

作者：侯永超山东大学

学位级别：硕士

能源事关国计民生。基于异质能流之间的优势互补,综合能源系统（Integrated energy system,IES）协调优化管理区域内冷、热、电、气等多种异质能源,提高供能的经济性和环保性,促进新能源的消纳利用。建设IES成为了我国在经济转型期能源... 详细信息

能源事关国计民生。基于异质能流之间的优势互补,综合能源系统（Integrated energy system,IES）协调优化管理区域内冷、热、电、气等多种异质能源,提高供能的经济性和环保性,促进新能源的消纳利用。建设IES成为了我国在经济转型期能源领域的重点工作之一。硬件在环的实时仿真可以真实反映系统的动态特性,对IES的理论研究和应用落地有重要意义。本文围绕IES实时仿真平台的开发,构建热电耦合的IES多能流统一建模仿真环境和动态仿真模型,设计复杂IES的实时仿真方法和底层硬件构架,并开发实时仿真平台的底层通信软件和上位应用软件,最终搭建一套完整的IES硬件在环实时仿真平台。首先,基于Thermolib工具包拓展MATLAB/Simulink热力学动态仿真功能,建立热电耦合多能流统一建模仿真环境。在此基础上,研究系统中关键多能耦合设备的能量转换关系和运行机理,构建系统中关键多能耦合设备的多能流动态仿真模型,刻画热电耦合IES在多种运行状态下的复杂多能耦合动态特性。其次,基于NI VeriStand平台完成IES底层实时仿真平台的开发。设计了多软件联合的IES实时仿真软件构架。针对IES多时间尺度和多空间尺度特性给模型实时求解带来的困难,设计了多核多速率的快慢能流实时仿真方法和多机分布式并行实时仿真计算构架。基于上述研究内容,设计出一种多网络组态的IES实时仿真平台硬件构架。所设计的IES实时仿真平台软硬件构架从IES的实际物理特性出发,融合前沿仿真技术,以模块化和分布式的硬件结构支撑复杂IES的多速率和多层次实时仿真需要,既可充分发挥底层硬件的计算潜能,又具有良好的拓展性和可移植性。在上述工作基础上,完成IES实时仿真平台底层设备通信软件和上层应用功能软件的开发。基于LabVIEW编程和Modbus协议,编程实现仿真平台中的虚拟数字设备与气象站和光伏等真实物理设备的实时通信,以半实物的方式模拟虚拟IES在真实应用场景的运行。基于Python编程,联合使用PyQt5库和NI VeriStand软件的应用程序接口,开发仿真系统的上位应用管理软件,实现IES实时仿真平台的上位能量管理和与外界的数据交互,使仿真系统可以与源荷预测、能量管理和数据存储等系统协作配合,真正发挥实时仿真的应用价值。最后,基于上述工作,完成主要的硬件设备选型和网络组态,搭建完整平台样机,并创建典型IES仿真样例,测试和验证了所建IES半实物实时仿真平台的应用功能。

关键词：综合能源系统硬件在环仿真多时空尺度仿真

基于动态规划的Plug-in混合动力汽车能量管理策略优化研究

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基于动态规划的Plug-in混合动力汽车能量管理策略优化研究

作者：王慧璇山东大学

学位级别：硕士

汽车在人类文明与发展史上留下了浓墨重彩的一笔,百年历史不仅见证了汽车产业的蓬勃发展,也带来了能源安全和环境方面的严峻挑战。进入21世纪,石油见顶和环境压力在人类社会引发了前所未有的“能源海啸”,节能减排成为全人类面临的时代... 详细信息

汽车在人类文明与发展史上留下了浓墨重彩的一笔,百年历史不仅见证了汽车产业的蓬勃发展,也带来了能源安全和环境方面的严峻挑战。进入21世纪,石油见顶和环境压力在人类社会引发了前所未有的“能源海啸”,节能减排成为全人类面临的时代命题。在此背景下,创建新能源系统正当其时。全球汽车产业逐渐达成共识：发展混合动力等新能源汽车是保持汽车工业可持续发展的必然选择。 Plug-in混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicles)因其低油耗、低排放、高电能使用率成为现阶段新能源车型的主流。在内燃机和电驱动系统之间合理地分配功率是Plug-in混合动力汽车实现节能环保使命的关键,实现功率分配的算法即为能量管理策略。围绕着Plug-in混合动力汽车能量管理,本文的研究内容主要包括以下三个方面：设计了基于动态规划的Plug-in混合动力汽车能量管理策略。以Plug-in并联式混合动力系统为研究对象建立了最优控制模型,选取电池的荷电状态和电机转矩分别作为模型的状态变量和控制变量,以油耗最低为性能指标运用动态规划算法求解最优控制策略(电机转矩序列),然后应用于Plug-in并联式混合动力汽车的能量管理。结合Plug-in混合动力汽车的特点,设计了纯电动-电量保持策略。在ADVISOR平台上测试了两种控制策略下Plug-in混合动力汽车的燃油经济性。建立了交通平峰时段千佛山校区-中心校区路况模型。选取山东大学的校车展开行车试验并记录运行数据,经过信息提取和坐标变换等预处理后,应用基于历史数据的建模思想,建立单个路段的路况模型,最后通过路段整合建立了交通平峰时段千佛山校区-中心校区路况模型,为下一步设计基于路况模型的优化控制策略奠定了基础。设计了基于路况模型的Plug-in混合动力汽车优化控制策略。千佛山校区-中心校区路况模型作为估计的全程路况模型,某日测量的行驶曲线作为实际路况,从全局优化和局部优化两个角度结合动态规划算法实现了Plug-in混合动力汽车的优化控制。在ADVISOR平台上的仿真研究表明,与纯电动-电量保持策略相比,基于动态规划的能量管理策略和基于路况模型的优化控制策略能够在电机和发动机之间更加合理地分配转矩,有效提高Plug-in混合动力汽车的燃油经济性;与基于动态规划的能量管理策略相比,基于路况模型的优化控制策略取得的燃油经济性稍差,但是可以更好地适应路况变化,实用性更强。

关键词： Plug-in混合动力汽车能量管理策略动态规划算法路况模型优化

基于数据驱动的退役动力电池快速分选及健康状态估计

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基于数据驱动的退役动力电池快速分选及健康状态估计

作者：张瑛山东大学

学位级别：硕士

在环境日益污染和不可再生能源逐渐枯竭的背景之下,电动汽车产业发展迅猛。锂离子动力电池因其高能量密度、低自放电率及长寿命等优点成为电动汽车的主要动力来源,但车载动力电池每用必衰,近几年动力电池即将迎来退役高峰期,预计2025年... 详细信息

在环境日益污染和不可再生能源逐渐枯竭的背景之下,电动汽车产业发展迅猛。锂离子动力电池因其高能量密度、低自放电率及长寿命等优点成为电动汽车的主要动力来源,但车载动力电池每用必衰,近几年动力电池即将迎来退役高峰期,预计2025年,中国动力电池累计退役量将达到116GWh,退役电池梯次利用成为电动汽车产业持续发展的热点问题。但是,退役电池梯次利用技术发展粗放,一方面梯次利用前退役电池分选方法效率低下,普适性差;另一方面梯次利用后退役电池健康状态估计方法泛化能力差,准确度低,两大难题制约了梯次利用的推广发展。因此本文以退役锂电池为研究对象,针对分选慢、估计难的问题,提出了基于数据驱动的退役电池快速分选和准确健康状态估计方法,主要研究内容如下:首先,对退役电池进行不一致性分析,以退役LiFePO4电池为研究对象,搭建实验平台并设计寿命循环实验,分析LiFePO4电池在老化过程中凸显出的不一致性,为退役电池分选必要性提供理论支撑。其次,基于模糊C均值算法对退役电池进行快速分选,首先对176节退役LiFePO4电池单体进行容量和内阻测试,并用数学方法对老化参数的分布进行拟合分析;采用卡尔曼滤波对增量容量曲线进行去噪,基于增量容量分析(ICA,incremental capacity analysis)截取部分充电曲线,并从中提取与老化状态相关的特征作为分选模型输入,利用模糊C均值聚类搭建分选模型实现退役电池高精度高效率分选,分选精度达90.9%,在最大允许误差为1%的前提下,精度高达95.5%,分选效率是传统分选方法的10.5倍左右。然后,针对无监督聚类分选方法精度偏低、对容量的分界界定具有随机性等问题,提出基于BP神经网络(BPNN,back propagation neural network)的退役电池分选方案,但因算法初值不定,分选精度提升并不明显且极不稳定,在此基础上,利用遗传算法(GA,genetic algorithm)对其优化,优化后的模型分选精度达到94.4%,且分选结果稳定性提升。最后,基于优化的神经网络算法对退役电池健康状态进行准确估计。对103节退役LiNCM电池单体在不同充放电倍率、温度下进行容量测试,分析其在不同工况下的容量不一致性;以截取的部分充电曲线老化特征为输入,单体容量为输出,基于GA-BP神经网络算法训练健康状态估计模型,并验证其在不同工况下状态估计的准确性,最后验证该估计方法在LiFePO4电池的有效性,提出的估计方法在不同工况及不同电池种类的最大误差均小于2%,平均绝对误差及均方根误差小于1.5%。

关键词：退役电池不一致性分析快速分选健康状态数据驱动

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小型生物质气内燃发电机组控制器开发

小型生物质气内燃发电机组控制器开发

作者：张广乐山东大学

学位级别：硕士

随着社会的不断发展,能源短缺与环境污染问题日益加剧,生物质能作为一种清洁、可再生能源,已得到世界各国的广泛关注和研究。小型生物质气冷热电联供系统针对我国生物质能源分布小型化、分散式的特点,以其能量梯级利用原则,在为用户提... 详细信息

随着社会的不断发展,能源短缺与环境污染问题日益加剧,生物质能作为一种清洁、可再生能源,已得到世界各国的广泛关注和研究。小型生物质气冷热电联供系统针对我国生物质能源分布小型化、分散式的特点,以其能量梯级利用原则,在为用户提供冷热电多种能源的同时,提高了能源利用效率。本文主要研究冷热电联供系统核心设备--生物质气内燃发电机组的高效控制,开发了一种专用于生物质气内燃发电机组的一体化控制器,具备发电机组整机监控、调速、调压功能。本课题来源于国家“863”项目“新型高效生物质气内燃发电机研发及冷热电联供示范应用”,依托示范系统中生物质气内燃发电机组,设计开发基于μCOS-Ⅱ的生物质气内燃发电机组控制器,论文的主要工作如下：首先,简要介绍生物质气内燃发电机组控制器的控制需求与控制算法,通过分析当前发电机组控制系统中调速器、调压器控制特点,结合生物质气内燃发电机组控制器一体化设计的优点,提出了一种基于电压、电流补偿的PID控制方法,以提高调速、调压模块控制效率。其次,分析生物质气内燃发电机组的功能需求,在传统发电机组控制器基础上,增加调速功能、调压功能以解决传统控制器功能单一、协调性差等问题,针对生物质气成分复杂、甲烷浓度易波动的特点,设计生物质气进气控制功能,以增强生物质气内燃发电机组控制器的适用性和抗干扰性。再次,详细介绍生物质气内燃发电机组控制器软硬件设计方案,给出了ARM主控芯片、信号调理与采样电路、时钟同步电路、内燃发动机调速模块电路、同步发电机调压模块电路等硬件电路原理与实现方法,根据控制器各功能单元需求,依照模块化设计原则,编写基于μCOS-Ⅱ实时操作系统的软件控制任务及中断服务程序。最后,针对生物质气内燃发电机组控制器工作环境干扰严重等问题,阐述控制器开发过程中所采取的误差消除方法与抗干扰措施,以本课题组自主开发的“基于dSpace与LabVIEW的半实物仿真平台”为测试对象,分别对控制器的启停控制功能、异常报警功能、调速功能、调压功能及通讯显示功能进行测试,验证控制器各模块的可行性与控制器整体可靠性。

关键词：生物质气内燃发电机组控制器一体化 ARM μCOS-Ⅱ

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小型区域能源能量管理系统研究与应用

小型区域能源能量管理系统研究与应用

作者：贾斌山东大学

学位级别：硕士

随着我国能源需求不断增加,化石能源紧缺,传统供能系统效率低、污染环境等问题严重制约了国民经济的发展。区域能源供能系统以综合利用率高、低碳环保、可靠性高等特点成为国内外重点推广的供能形式。本文以小型区域能源系统为研究对象... 详细信息

随着我国能源需求不断增加,化石能源紧缺,传统供能系统效率低、污染环境等问题严重制约了国民经济的发展。区域能源供能系统以综合利用率高、低碳环保、可靠性高等特点成为国内外重点推广的供能形式。本文以小型区域能源系统为研究对象,旨在开发一套专用于区域能源系统,具备能量优化、运行管理等功能的能量管理系统,为区域能源系统的实际工程应用提供基础。首先,针对某区域能源系统的运行结构,分析了系统各能量流之间的耦合关系,充分考虑到系统实际运行过程中可再生能源与用户负荷的不确定性,设计了以系统运行成本为优化目标,基于实时数据修正日前计划的能量管理策略,并提出了遗传算法的求解方法,验证了所设计能量管理策略的可行性,为能量管理系统的研发奠定了基础。其次,根据区域能源系统的需要,借鉴相关工程应用经验,对能量管理系统的功能需求进行了分析,并最终开发实现了以OPC技术为基础,LabVIEW为开发工具,调用MATLAB实现优化算法求解,连接MySQL数据库实现数据存储的能量管理系统。由于选用的LabVIEW与OPC为同一公司开发,且LabVIEW内置有MATLAB、MySQL连接接口。因此,最终形成了具有高可靠性、高集成度的单一平台搭建的区域能源能量管理系统。最后,为了验证能量管理系统的可行性,所开发的能量管理系统依托实验室硬件平台进行验证,各功能模块均成功通过测试,实现了区域能源数据监控、数据存储、设备控制、能量管理等功能,为区域能源的实施应用提供了基础。

关键词：区域能源能量管理 OPC技术 LabVIEW

数据挖掘在海洋环境在线监测及赤潮灾害智能预警系统中的应用

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数据挖掘在海洋环境在线监测及赤潮灾害智能预警系统中的应用

作者：宁勇山东大学

学位级别：硕士

我国海洋资源丰富,国民经济的持续发展离不开海洋的合理开发和保护。随着我国沿海工农业的发展和人口的增加,海洋环境污染日趋严重。赤潮频发且规模不断扩大,严重破坏了沿海生态环境,危害人类生命财产安全,导致了巨大的经济损失。因此,... 详细信息

我国海洋资源丰富,国民经济的持续发展离不开海洋的合理开发和保护。随着我国沿海工农业的发展和人口的增加,海洋环境污染日趋严重。赤潮频发且规模不断扩大,严重破坏了沿海生态环境,危害人类生命财产安全,导致了巨大的经济损失。因此,研制实时、可靠的海洋环境在线监测系统,建立准确、高效的赤潮预测预警系统,完全符合国家海洋开发战略部署和社会发展的迫切需要。本文首先借鉴国内外海洋立体监测系统的成功经验,依托日趋成熟的海洋监测技术,结合先进的计算机技术、网络通讯技术、控制理论、数据仓库技术和嵌入式系统,深入研究并提出了海洋环境在线监测及赤潮灾害智能预警系统的基本架构,设计了一套系统集成协议用于支持分布式、异构子系统之间的交互。其次,根据赤潮发生的复杂机理和海洋环境数据资料的特点,采用先进的数据库技术及数据仓库建模方法,规划并设计了海洋环境数据仓库,为用户提供了丰富、可靠的数据源,使用户可以从不同层次、不同视角分析和使用海洋环境数据资料。同时,海洋环境数据仓库的建立为相关的数据挖掘工作提供了强有力的保障。然后,详细介绍了数据挖掘的相关理论知识及其发展应用,重点研究了聚类分析特别是模糊c均值(FCM)聚类算法。针对传统FCM聚类算法的不足,提出了一种基于相似关系的SWFCM聚类算法,有效地提高了算法的运行速度和聚类结果的准确率。同时,将该方法应用到海洋数据的分析工作当中,在赤潮的预测预警方面取得了良好的效果。最后,以多种数据挖掘算法为支撑,设计开发了开源的、跨平台、可移植性好、可视化的海洋环境数据挖掘系统。通过可视化技术的直观性来弥补数据挖掘算法复杂性的缺陷,从可视化角度解释数据挖掘的结果,丰富完善了数据产品子系统的功能。海洋环境数据挖掘系统由两部分组成:基于C/S模式的数据挖掘软件(MDMS)和基于B/S模式的Web数据挖掘系统。MDMS是基于Linux操作系统,使用MySQL和Qt Designer作为开发工具设计的。该软件分为软件启动、数据获取、数据挖掘、结果展示四个功能模块,模块化结构增强了软件的扩展性和可配置性;集成了海洋数据接收服务器,实时接收监测子系统采集的海洋数据并存储到海洋环境数据仓库中。MDMS可以处理多种不同类型的海洋数据源,其数据挖掘模块集成了多种数据挖掘算法,并结合赤潮灾害的特点进行了改进及优化,有效地提高了算法的实用性和预测的准确率。B/S模式的Web数据挖掘系统是基于开源组合开发平台LMAP(Linux、MySQL、Apache、PHP)开发的。在B/S模式下,用户通过浏览器将业务请求发送至服务器,服务器执行用户请求并返回结果,仅使用浏览器就可以实现查询、分析、保存数据等功能。该模式极大地提高了系统的易用性,降低了系统的部署、维护成本,提高了数据挖掘的可视化程度。本课题来源于2004年山东省科学技术发展计划(重点项目)2004GG2205108。数据挖掘技术在海洋环境在线监测及赤潮灾害智能预警系统中的成功运用,有助于建设、改造、升级现有的监测系统和信息平台,增强赤潮灾害预报和预警能力,保障我国海洋经济的可持续发展。

关键词：海洋监测赤潮数据仓库数据挖掘聚类分析

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单相T型三电平逆变器高效调控策略研究

单相T型三电平逆变器高效调控策略研究

作者：王志祯山东大学

学位级别：硕士

二十一世纪以来,以煤炭、石油为代表的化石能源消耗不断增长,带来的能源枯竭与环境污染问题日益加剧。我国作为世界最大的能源消费国和生产国,高度关注化石能源污染问题,率先提出碳达峰与碳中和目标。在两会期间,李克强总理再次强调两... 详细信息

二十一世纪以来,以煤炭、石油为代表的化石能源消耗不断增长,带来的能源枯竭与环境污染问题日益加剧。我国作为世界最大的能源消费国和生产国,高度关注化石能源污染问题,率先提出碳达峰与碳中和目标。在两会期间,李克强总理再次强调两碳目标的重要性,要求能源行业加快转型速度,尽快建立以清洁化、电气化、数字化与标准化为主要特征的新型能源结构。作为能源生产的主力军,两碳目标对电力行业提出了新要求,极大地促进了新能源产业的发展。分布式光伏发电系统是最具有潜力的新能源发电方式之一。随着光伏扶贫,国家补贴等优惠政策的实施,分布式光伏发电成本不断下降,容量不断增长,分布式光伏发电产业已进入发展快车道。单相逆变器作为分布式光伏发电系统中能量转换的接口,其性能直接影响系统高效安全稳定运行。传统单相两电平逆变器因其输出波形质量差,滤波器体积大等缺陷难以满足分布式光伏发电系统高效运行的需求。单相三电平逆变器具有开关应力低,波形畸变小等优势,已受到广泛关注,成为了国际研究热点。国内外学者针对单相三电平逆变器开展了大量工作。然而,其仍然存在若干关键问题亟待解决。首先,单相三电平逆变器面临降损增效难题。其开关损耗随着开关频率不断增加,严重影响系统运行效率,且三电平逆变器固有的中点电位平衡问题对效率提升增加了调制难度。其次,为了解决分布式光伏发电系统轻载低效的问题,有关学者提出了单相逆变器并联运行的解决方案。然而,并联运行逆变器内部引入的环流,不仅会造成电流波形畸变,还会增加额外的线路损耗,甚至导致系统过电流,严重威胁逆变器安全稳定运行。上述问题严重制约单相三电平逆变器在分布式光伏发电领域的高效运行与大规模推广应用。为了解决上述问题,本文在总结国内外学者相关工作的基础上,以单相T型三电平逆变器为研究对象,以实现高效运行为目标,重点围绕单台运行降损增效调制,并联运行环流建模与抑制两方面展开研究,主要工作如下:1、针对降损低效问题,重点分析了降低开关损耗的调制方法。首先,介绍了基于偏置分量注入的载波调制方法,并分析了在注入不同偏置分量的情况下,单相T型三电平逆变器开关动作以及开关损耗情况,在此基础上提出了,改进的基于最大偏置分量注入的载波调制方法,使开关次数较传统载波调制方法降低一半,进而降低了开关损耗。同时,提出的调制方法可以实现中点电位平衡控制。2、针对单相T型逆变器并联运行工况,首先分析了其端口退化特性,并在此基础上提出了改进的单相T型逆变器并联等效电路。随后,基于基尔霍夫电压与电流定律,提出了单相T型三电平逆变器并联系统的数学模型,并重点分析了对称与非对称滤波电感参数工况下环流的激励源。分析发现,在对称滤波电感参数的工况下,并联系统中环流仅含有高频成分,而在非对称滤波电感参数工况下,并联系统中环流不仅含有高频成分,还含有低频成分。其中,环流中的低频成分是引起额外线损的主要原因,亟需进行抑制。为解决非对称滤波电感参数工况下,单相T型三电平逆变器并联运行环流抑制问题,提出了同时实现环流抑制与中点电位平衡的控制方法。随后,基于环流数学模型,设计了无差拍环流控制器。仿真验证了提出环流模型的正确性与环流抑制方法的有效性。3、搭建了基于dSPACE的单相T型三电平逆变器实验平台,并使用该实验平台对所提出算法与模型进行了验证,实验结果证明了所提出算法的有效性以及所提出模型的正确性。

关键词：分布式光伏发电单相T型三电平逆变器高效调控方法中点电位平衡控制并联环流抑制

应用于低压直流配电系统的双有源桥变换器控制技术研究

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应用于低压直流配电系统的双有源桥变换器控制技术研究

作者：潘羿威山东大学

学位级别：硕士

随着新能源、电力电子、智能电网等技术的发展,直流配电网以其优越的供电质量和新能源接口性能,获得了广泛关注。其中双有源桥变换器以其高效、主动、双向的潮流控制能力,被公认为是最适合直流配网核心设备—隔离型直流变换器的选择方... 详细信息

随着新能源、电力电子、智能电网等技术的发展,直流配电网以其优越的供电质量和新能源接口性能,获得了广泛关注。其中双有源桥变换器以其高效、主动、双向的潮流控制能力,被公认为是最适合直流配网核心设备—隔离型直流变换器的选择方案。然而目前其可靠性和运行控制方法尚不能满足高性能直流配电网的要求。如移相控制型双有源桥存在启动电流冲击和直流偏磁等问题;串联谐振型双有源桥由于其开环运行方式,存在可靠性和容错运行能力较低等问题。为了克服以上难题,本文在如下三个方面分别展开研究。针对直流配网中双有源桥接口变换器启动电流冲击问题,本文提出了一种简单的直流变换器软启动方法。该方法通过占空比和移相控制协同调节,可以有效抑制启动时电流冲击,系统具备很好的抗扰能力且不需要采用传统软启动的复杂模式切换。针对移相控制型双有源桥变换器高频变压器的直流偏磁问题,本文建立了考虑励磁参数的直流偏磁小信号模型,揭示了传统偏磁抑制方法中变压器两侧偏磁控制环之间存在强耦合特性,且通用的状态反馈解耦法存在工程实现困难等问题。针对传统方法的局限性,本文提出了一种基于直流共模差模分量的直流偏磁抑制方法。相比传统方法,该方法的被控对象的耦合较小,控制器参数设计更加简单,系统的动态响应更快。针对直流配电网串联谐振型双有源桥接口变换器典型开路故障,本文在分析占空比调节和拓扑结构重组两种容错控制方法的基础上,提出了一种复合容错控制方法。相比于传统的容错方法需要大量的硬件冗余和复杂的故障检测电路来检测具体故障,该方法无需增加任何硬件,通过复合控制即可实现高效可靠的故障容错运行。此外,本文所提出的方法具有良好的暂态和稳态控制特性,克服了传统容错控制在运行模式切换时刻带来的电流冲击、电压跌落等缺陷。

关键词：直流配网串联谐振变换器双有源桥移相控制直流偏磁容错控制

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特定谐波消除法在多电平逆变器中的应用

特定谐波消除法在多电平逆变器中的应用

作者：张桐盛山东大学

学位级别：硕士

随着人类社会的发展和科技的进步,人类对电能的需求越来越大,电力设备的容量和电压等级不断升高,因此用电设备的效率成为人们关注的焦点。在诸多电力设备中,多电平逆变器在电机驱动、光伏发电、交直流电网等领域扮演重要的角色。在多电... 详细信息

随着人类社会的发展和科技的进步,人类对电能的需求越来越大,电力设备的容量和电压等级不断升高,因此用电设备的效率成为人们关注的焦点。在诸多电力设备中,多电平逆变器在电机驱动、光伏发电、交直流电网等领域扮演重要的角色。在多电平逆变器的诸多调制方法中,特定谐波消除法凭借着开关频率低、开关损耗小、效率高等优点广泛应用于大容量和高电压等级的逆变器中。本文介绍特定谐波消除法在多种多电平逆变器中的应用情况,并根据不同情况分析其存在的问题和解决的方法,具体内容如下:首先,本文根据特定谐波消除法应用于T型三电平逆变器中的基本原理,分析其存在问题和国内外学者的解决方法,而后提出了适用于特定谐波消除法的中点电压平衡算法。该算法能在中点电压不平衡的情况下迅速恢复中点电压的平衡,同时在中点电压平衡后其波动范围更小,与传统特定谐波消除法相比效果显著。其次,分析了并联T型三电平逆变器的优点,提出了应用于并联T型三电平逆变器的新型特定谐波消除法。在相同开关频率的情况下,该方法与传统特定谐波消除法相比能消除更多的谐波,其系统输出波形质量更好。然而该方法的零序环流较大,为此基于所提出的特定谐波消除法,进一步提出两种适用于并联T型三电平逆变器的零序环流抑制策略,经过仿真验证效果显著。再次,本文概述分析了 H桥级联多电平逆变器的工作原理、模块功率和器件损耗均衡控制策略、对比了不同均衡策略的优缺点。并将特定谐波消除法用于H桥级联多电平逆变器中,减小了开关损耗提高了系统效率,仿真结果验证了特定谐波消除法应用于H桥级联多电平逆变器的有效性。最后,搭建了基于dSPACE的T型三电平逆变器实验平台,本文对系统硬件电路的设计与工作原理进行了详细分析。设计了基于DSP+FPGA的H桥级联多电平逆变器的采样电路、保护电路、驱动电路等电路,并分析其工作原理。同时基于实验平台,通过实验验证了本文所提出的多种控制策略的有效性。

关键词：特定谐波消除法多电平逆变器中点电压平衡零序环流抑制策略