检索结果-南通市图书馆

作者：庄廷伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)实现了电能从电源到负载的无接触能量传输,具有安全可靠、方便灵活等优势。随着新能源领域的蓬勃发展,WPT技术已然在电动汽车充电技术领域占有重要的地位。电动汽车用WPT系统目前主要存... 详细信息

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)实现了电能从电源到负载的无接触能量传输,具有安全可靠、方便灵活等优势。随着新能源领域的蓬勃发展,WPT技术已然在电动汽车充电技术领域占有重要的地位。电动汽车用WPT系统目前主要存在以下问题。其一:电动汽车用WPT系统属于大功率传输系统,其在正对状态下的传输效率尤为重要。其二:实际电动汽车用WPT系统耦合机构偏移不可避免,为防止耦合机构偏移后系统输出量及传输效率出现恶化,因此抗偏移性能的提高已成为现阶段研究重点。其三:电动汽车用WPT系统作为大功率WPT系统的应用,为保证电动汽车处于合理的停泊位置使WPT系统稳定工作,WPT系统位置检测技术已必不可少。WPT系统效率提升方法很多,但大多数方法对不同类型WPT系统不都适用。本文提出一种WPT系统参数优化方法,通过对WPT系统进行参数优化即可提升系统正对工作状态下的传输效率。基于DDQ/DD耦合机构的无线电能传输系统(DDQ-WPT)在耦合机构正对状态下对系统主能量通道参数进行优化,通过分析耦合机构正对状态下系统损耗,建立以传输效率为优化目标的主能量通道参数优化模型,对主能量通道参数进行扫描优化,在各部分元件电压(电流)应力满足系统安全运行的条件下,使系统正对状态下传输效率达到最高。在WPT系统抗偏移性能提升方面,本文针对DDQ-WPT系统提出了一种从能量通道优化方法,在考虑传输效率的同时对从能量通道补偿拓扑和Q线圈进行参数优化,使DDQ-WPT系统在横向偏移150mm范围内输出电压波动率达到最小,从而使系统抗偏移性能得到提升。为保证电动汽车用WPT系统运行的安全可靠,本文提出了一种基于磁耦合强度定位技术的耦合机构位置检测方法,通过采集系统低功耗工作状态下输出电压判断耦合机构所处位置,进而控制系统正常工作状态下的工作模式,保证了耦合机构处于系统正常工作的位置范围,使系统可以安全稳定运行。最后,本课题搭建了一台3.3k W的DDQ-WPT样机,耦合机构传输距离为150mm。在耦合机构处于正对状态时系统传输效率高达92.13%,在耦合机构横向偏移150mm时系统传输效率仍高达82.60%。在耦合机构横向偏移150mm范围内系统输出电压波动率仅为12.09%。

关键词：无线电能传输耦合机构传输效率抗偏移性能位置检测

高频逆变电路多模块并联拓扑及其控制策略研究

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高频逆变电路多模块并联拓扑及其控制策略研究

作者：陈昕哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

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基于堆叠桥的高降压比多元谐振变换器研究

基于堆叠桥的高降压比多元谐振变换器研究

作者：郭琦哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着环境问题的日益严重,中国提出“碳达峰”和“碳中和”的双碳目标致力于实现可持续发展保护生态环境。在实现“双碳”目标的过程中,新能源发电将起到关键的作用。直流微网接纳新能源发电上网,经一级高降压DC-DC变换器将电压调整到到... 详细信息

随着环境问题的日益严重,中国提出“碳达峰”和“碳中和”的双碳目标致力于实现可持续发展保护生态环境。在实现“双碳”目标的过程中,新能源发电将起到关键的作用。直流微网接纳新能源发电上网,经一级高降压DC-DC变换器将电压调整到到预期值。因此,设计一种高效率高降压比的DC/DC转换器应用于直流微网具有重要意义。LLC谐振变换器是目前电源设计的首选结构之一,但LLC谐振变换器高频调节性能差,导致无功损耗大,并且参数设计自由度低,难以配置更优的工作参数。因此,本课题将在传统谐振电路的基础上予以改进,研究兼具高效率和高降压比的多元谐振电路。本课题首先分析开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器的工作特性。对堆叠桥的输出电压作Fourier分解,阐明了预降压的原理。利用基波分析法对后级谐振腔做稳态研究,绘制基波等效电路图,便于后续分析。由于开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器可以叠加三次谐波进行传输,所以从有功功率和变换器各处电流两个角度分析,阐明引入三次谐波对变换器性能提升的影响。对开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器工作模态进行分析,对其工作过程予以展示。其次,本课题对开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器进行参数设计方案的研究。从开关电容堆叠桥等效输出电阻和电压增益两个方面对前级开关电容容值进行设计。对后级多元谐振腔的参数设计中,提出一种新型的参数设计方案,要求配置的五元参数经频率匹配后满足增益条件和软开关条件。对变换器的参数离散性进行研究,从而辅助参数设计,配置最优的五元谐振参数。接下来,本课题对开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器进行建模与控制。对开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器进行准确的小信号建模,并且设计四极点-四零点补偿器从而改善变换器的闭环控制性能。根据开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器可以引入电压零增益点这一特性,设计不断电的过流保护方案,可以在短路情况或者过流故障场合表现优良。最后,本课题搭建输入电压350V-450V,额定工作频率500k Hz,额定输出电压12V的开关电容堆叠桥CL-CLL谐振变换器实验样机,满载效率93.3%,符合预期设计指标。

关键词：堆叠桥多元谐振变换器高降压比高效率建模控制

复合绝缘子用自谐振多中继无线电能传输系统研究

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复合绝缘子用自谐振多中继无线电能传输系统研究

作者：肖扬雲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高压输电线路在线监测技术随着“智能电网”概念的提出逐渐普及,然而其现有的供电电源在实际应用中还存在许多问题。现有的光伏电池供电系统在长期雨雪天气无法提供稳定电能,且因天气影响造成光伏电池表面覆冰或积灰而降低效能。而其配... 详细信息

高压输电线路在线监测技术随着“智能电网”概念的提出逐渐普及,然而其现有的供电电源在实际应用中还存在许多问题。现有的光伏电池供电系统在长期雨雪天气无法提供稳定电能,且因天气影响造成光伏电池表面覆冰或积灰而降低效能。而其配备的蓄电池在寒冷天气存在寿命衰减问题。此外,现有的光纤供电系统主要缺点在于激光器寿命短且整套系统成本高昂,难以推广。为了解决上述供电方式存在的问题,引入无线电能传输技术为输电线路在线监测设备供电。本文以复合绝缘子内置多中继无线电能传输系统为研究方向,将多中继无线电能传输系统置入复合绝缘子内部,为在线监测设备提供稳定且持续的电能。为了解决传统无线电能传输系统中使用的利兹线谐振线圈因表面存在突起而易在高电压环境中引发尖端放电的问题,本文提出利用PCB自谐振线圈搭建自谐振多中继无线电能传输系统。本文从PCB自谐振线圈的结构入手,提出PCB自谐振线圈的等效电路模型,以分析其不同的谐振模式和电流在导体内部的分布情况。通过对PCB自谐振线圈的谐振参数进行分析计算,提出PCB自谐振线圈的优化设计方法,旨在提高谐振线圈的品质因数。本文所提的多中继无线电能传输系统工作在复合绝缘子内部,为了避免因复合绝缘子两端金属法兰对系统造成性能下降,本文针对金属法兰对多中继无线电能传输系统的影响作用展开研究。通过对金属法兰进行有限元仿真分析,建立其等效模型,从而分析对系统的影响,给出了在复合绝缘子内部安装多中继无线电能传输系统谐振线圈阵列的优化布局建议。最终,本文利用所提的优化设计方法制作出了品质因数高达167的PCB自谐振线圈,并用其搭建了具有11个谐振线圈、能量传输距离为1.1m,工作频率为1.67MHz的多中继无线电能传输系统样机。实测结果表明,本样机的交流-交流能量传输效率最高可达53.3%。通过优化复合绝缘子金属法兰与谐振线圈阵列的距离,本样机在60V输入电压下,系统的直流-直流输出功率约为3～6W,传输效率可达32%,满足实际使用需求。

关键词：无线电能传输多中继自谐振线圈复合绝缘子

非理想电网状态下三相并网变换器的谐波抑制策略

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非理想电网状态下三相并网变换器的谐波抑制策略

作者：张文杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了解决全球范围内的能源短缺和环境污染应运而生的可再生能源发电系统发展势头迅猛。并网变换器负责可再生能源与电网之间的能量交换，在整个可再生能源发电系统中居于核心地位。鉴于电力电子器件的广泛应用，电网污染问题越来越严重... 详细信息

为了解决全球范围内的能源短缺和环境污染应运而生的可再生能源发电系统发展势头迅猛。并网变换器负责可再生能源与电网之间的能量交换，在整个可再生能源发电系统中居于核心地位。鉴于电力电子器件的广泛应用，电网污染问题越来越严重。因此，有必要在非理想电网状态下，对并网变换器的控制策略进行深入地研究。本文针对并网变换器进行研究关键问题有：电网正序电压同步，并网电流谐波抑制，系统有功功率和直流电压波动。电网正序电压矢量角是可再生能源发电系统能够正常接入电网所需具备的最基本也是最重要的信息，锁相环是得到此信息的有效方式。本文首先分析了锁相环的基本原理，然后分析了锁相环的改进方式，根据分析结果提出了两相静止坐标系下的改进复数滤波器和基于滑动戈泽尔变换的锁相环。通过仿真验证了改进复数滤波器能够快速准确地分离出电网三相电压的正负序分量，并能够在一定程度上对电网电压的谐波进行衰减;验证了基于滑动戈泽尔变换的锁相环能够在电网电压畸变时快速、准确地锁相，并在电网电压的频率在小范围偏移时仍然能够有效地工作。并网变换器流入（出）电网的电流谐波含量需要满足标准，而并网电流的谐波大多来自于周期性的扰动。本文首先分析了三相PWM并网变换器电流谐波来源，介绍了适用于抑制周期性扰动的重复控制;然后针对实际的硬件系统参数，设计了重复控制器;最后仿真验证了在两相静止坐标系下使用重复控制的确能够有效地抑制电网电压谐波带来的周期性扰动。当三相并网变换器工作在整流状态时，稳定的直流母线电压既能保证直流负载稳定工作，又能确保直流侧电容的安全。对三相电压源型PWM整流器，首先在αβ轴下计算交流侧的瞬时复功率，根据功率分析直流母线电压波动的原因;然后推导出系统功率控制的基本方程，分析系统在不同的电流及功率要求下指令电流的计算表达式，并将此表达式应用于控制系统中;仿真和实验结果说明根据推导出的功率表达式的确能够有效地控制系统中的功率波动及直流侧电压。为了验证理论分析的实际可行性，搭建了一套15kW的三相PWM并网变换器实验平台。在此平台上完成了锁相环、并网电流谐波抑制及有功功率和直流电压波动抑制实验，并给出了实验结果和分析，证实了理论分析的正确性。

关键词：并网变换器可再生能源电网谐波电网不平衡重复控制

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磁耦合谐振式无线能量传输技术研究

磁耦合谐振式无线能量传输技术研究

作者：王磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

无线能量传输技术是一种以电磁场为介质的能量传输技术,主要包含三种方式:磁耦合谐振式、感应耦合式、微波辐射式,与后两者相比,磁耦合谐振式无线能量传输在中等距离、中等功率方面表现出良好的特性,具有重要的理论和实践价值。本文对... 详细信息

无线能量传输技术是一种以电磁场为介质的能量传输技术,主要包含三种方式:磁耦合谐振式、感应耦合式、微波辐射式,与后两者相比,磁耦合谐振式无线能量传输在中等距离、中等功率方面表现出良好的特性,具有重要的理论和实践价值。本文对磁耦合谐振式无线能量传输进行了建模分析。通过对两级线圈不同传输距离情况下效率评价指标片面性的研究,提出了系统评价的综合指标:效率与距离乘积,综合评价指标能够同时兼顾系统的传输效率和距离。基于该综合评价指标可以对无线能量传输系统中的两级线圈的传输距离进行优化。采用该指标对系统的传输效果进行评价,使两线圈之间进行不同距离传输时兼顾了传输效率和传输距离。本文探讨了负载的变化对系统性能指标产生的影响。通过对系统模型的分析可知,负载参数变化降低了系统的性能指标。为了减弱负载变化对系统产生的不利影响,将DC/DC变换器(直流变换器)作为负载调制结构引入E2(E类逆变-E类整流)传输结构。通过调节DC/DC变换器占空比可实现对不同负载电阻的调制,从而实现了将变化的负载电阻匹配到系统的最优负载电阻值。对不同的负载电阻实现匹配调制后,系统的输出功率和输出效率可以维持在比较高的传输水平。当负载变化时为了降低系统的复杂程度和维持系统正常工作,对标准型E类功率放大器参数进行了改进设计。通过对改进电路MOSFET漏源电压波形的分析,当扼流圈和MOSFET并联电容的谐振频率为1.5倍系统工作频率时,负载电阻的变化对MOSFET漏源电压波形的影响较小,因此MOSFET的软开关状态得以维持,电路可以继续正常工作。通过仿真和实验对本文的研究内容进行了验证。首先是两线圈距离传输特性实验,基于综合评价指标,两线圈之间的最优传输距离为45厘米,效率为60%;其次为带阻抗匹配网络和不带阻抗匹配网络之间的系统性能对比实验,阻抗匹配网络条件下的性能指标明显优于不带阻抗匹配网络的;最后验证了参数改进型E类功率放大器相比于标准型E类功率放大器在负载变化时可以维持正常工作。

关键词：磁耦合谐振 E类整流负载调制型E2传输结构参数改进型E类功率放大器

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交错并联式磁集成DC-DC电源模块的研究

交错并联式磁集成DC-DC电源模块的研究

作者：丁磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着近些年电子信息、医疗通信、航空航天的发展,轻量化、小型化、高效率的开关电源变换器被越来越频繁的提及。为满足开关电源的这些要求,科研工作者不应该只将注意力集中在拓扑技术、控制策略及优化开关器件上。由于磁性元器件在整个... 详细信息

随着近些年电子信息、医疗通信、航空航天的发展,轻量化、小型化、高效率的开关电源变换器被越来越频繁的提及。为满足开关电源的这些要求,科研工作者不应该只将注意力集中在拓扑技术、控制策略及优化开关器件上。由于磁性元器件在整个开关电源设备中的体积占重比约为30%,因此与减小磁性器件体积相关的技术是本文中将要讨论的。从几种常见的航天用BDR拓扑中选择Super Boost作为本文的主拓扑是因为它具有的综合优势如高效率、高功率密度和输入输出电流连续等。在输入端添加输入电流纹波抵消支路,并推导得到该支路中电感的计算公式。然后计算了本文中该拓扑的重要参数,并选择了合适的器件。为扩充该变换器的功率容量及提升其性能表现,采用了一种惯用的可以减小输入和输出电流纹波的方法—交错并联技术。同时,采用单个磁芯替换分立磁芯的磁集成技术来减小整个变换器中磁芯的功率损耗、磁芯的体积以及重量。从而提高其功率密度和效率,而这对空间电源模块来说非常重要。采用状态空间平均法建立了单模块的小信号模型,利用Matlab的计算结果可以得知Super Boost的动态特性跟传统Boost是非常相似的,只不过表现的更加复杂。利用快速慢速子系统解耦的方法,推导得到等价的二阶模型。然后用此简化系统代替原高阶系统,并对其采用平均电流法控制,从而得到原高阶系统的控制策略。最后设计了一种新式的移相电路用于交错驱动。最后,搭建了1k W两模块交错并联磁集成的Super Boost变换器来验证前面所述理论。测试和分析主拓扑的波形,和效率曲线。实验结果表明,磁集成的引入成功减小了磁芯尺寸,提升了变换器的功率密度,而交错并联的引入则减小了电流纹波并提升了变换器的性能表现。

关键词：交错并联技术磁集成技术 Super Boost变换器高效率低电流纹波

基于SEPIC电路的单级LLC谐振变换器研究

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基于SEPIC电路的单级LLC谐振变换器研究

作者：孙佳伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

LED作为新一代绿色光源,具有光效高、寿命长、响应快等优点,已经广泛应用于路灯照明、汽车照明等领域。传统的LED驱动为两级式结构,两级结构具有较高的PF和较低的THD值,但是存在器件多、体积大、控制较为复杂、成本较高等缺点。单级交... 详细信息

LED作为新一代绿色光源,具有光效高、寿命长、响应快等优点,已经广泛应用于路灯照明、汽车照明等领域。传统的LED驱动为两级式结构,两级结构具有较高的PF和较低的THD值,但是存在器件多、体积大、控制较为复杂、成本较高等缺点。单级交直流变换器因其高可靠性、高功率密度而成为研究热点。但是目前的单级结构大多工作在硬开关状态,系统开关损耗较高,无法应用在大功率LED驱动系统中。本文在拓扑集成约束条件下,通过集成Sepic电路的开关器件和LLC半桥谐振电路的开关器件,提出一种新型单级交直流变换器结构。由于集成了两级的开关器件,系统所用的器件较少,降低了系统成本并提高了系统可靠性。同时由于LLC谐振电路在系统集成后,仍具有软开关特性,系统开关损耗较低,母线电压较低,适合应用在大功率LED驱动系统中。本文首先根据SSC集成理论实现了两级变换器到单级变换器的集成变换,对单级结构进行了模态分析,得出了单周期的典型波形。并以母线电压为中间变量,对所提变换器的Sepic单元和LLC单元进行了深入分析,给出了分析过程。其次对所提系统进行了优化设计,包括前后单元典型器件的参数计算与设计,对辅助电源、驱动电路、采样电路的设计等。接下来通过扩展描述函数方法,建立了LLC谐振电路的数学模型,提出了优化的补偿方式,并根据双线性变换法提出系统的数字化控制策略。最后,在理论研究与分析的基础上,对系统进行仿真,并绘制原理图,搭建实验平台,进行实验验证。实验结果表明,所提单级结构能够可靠实现功率因数校正功能,同时系统工作在软开关状态下,稳态时效率高达92%。

关键词： Sepic LLC PFC 软开关数字控制

复合绝缘子内嵌式多中继无线电能传输技术研究

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复合绝缘子内嵌式多中继无线电能传输技术研究

作者：崔云鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,我国高压电网等级不断提升。为了保证输电线路的安全运行,必须对线路的运行状态进行监测,传统的人工巡线方法消耗大量物料与酬劳,且未必准确。在线监测模块可以测量许多参数,因此逐渐得到了广泛应用。为监测模块供能成为了目前... 详细信息

近年来,我国高压电网等级不断提升。为了保证输电线路的安全运行,必须对线路的运行状态进行监测,传统的人工巡线方法消耗大量物料与酬劳,且未必准确。在线监测模块可以测量许多参数,因此逐渐得到了广泛应用。为监测模块供能成为了目前的一大难点,目前主流的使用蓄电池和太阳能联合供电的方式受到天气影响较为明显,且蓄电池若损坏需要人工更换。利用互感线圈取电的方法CT结构简单,占用体积小。但是也存在着电能盲区和磁芯饱和损害设备的问题。光纤传能的方式优点是聚集性强功率稳定,但激光发射器效率低,且成本高,激光二极管生命周期短会损坏。而且光纤安装也增加了一些冗余的线。本文提出把中继线圈内嵌入空心复合绝缘子用电磁感应的方式代替光纤传能的想法。这种方法重点是努力提高总传输距离,且产品的生命周期要够长、性能稳定取能连续,不再受天气因素干扰。相比光纤传能方式外部引线较少,避免了冗余接线造成的系统复杂化问题。本文从对该方法的电路模型进行了理论推导,确定了设计系统参数和工作频率的方法,并加以实验验证。为进一步提升该方法的效率,把线圈之间的相对位置由等间距更改为不等间距,通过理论分析推导出不同负载情况下的线圈间距选择方法。设计无线电能传输系统还要考虑所处的环境,由于复合绝缘子自身和均压环需要满足局部电场强度不能过高,以防止复合绝缘子损坏以及防止均压环自身产生电晕放电。本文利用有限元仿真的方法对电场进行仿真,建立了详细的模型,给出合理的均压环和绝缘子的参数选择范围。均压环可改善绝缘子电场分布,但是铝金属存在着涡流效应,也会对磁场造成影响,可能会影响内部线圈之间的电能传输。因此需要满足两侧金具和附加的均压环不能影响内部无线电能传输。本文建立对均压环对多中继无线能量传输影响的电路模型,探讨出均压环如何选取才能尽量降低对能量传递的负面影响,并加以实验验证。

关键词：无线电能传输复合绝缘子均压环有限元法

永磁直驱风电系统中网侧变换器控制与风机模拟技术研究

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永磁直驱风电系统中网侧变换器控制与风机模拟技术研究

作者：李伟伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

风能是近年来全世界发展最快的可再生能源,受到了世界各国的广泛关注。直驱式变速恒频风力发电系统效率高、拓扑结构简单及运行稳定,代表了风力发电技术的发展趋势,也是当前研究热点之一。本文主要研究基于永磁发电机的直驱风力发电系... 详细信息

风能是近年来全世界发展最快的可再生能源,受到了世界各国的广泛关注。直驱式变速恒频风力发电系统效率高、拓扑结构简单及运行稳定,代表了风力发电技术的发展趋势,也是当前研究热点之一。本文主要研究基于永磁发电机的直驱风力发电系统中网侧变换器的控制及风机模拟的实现。首先,本文在介绍直驱风力发电系统的电能变换器拓扑结构的基础上,选择可独立控制电机侧变换器和网侧变换器的PWM变换器作为永磁直驱风力发电系统的电能变换器,并对其主回路器件参数进行了优化设计。在选择控制器硬件类型和软件架构的基础上,对网侧变换器控制软件的结构、流程、模块化设计思想等进行了阐述。其次,PWM变换器的控制技术是直驱风力发电技术的核心,本文设计了PWM变换器基于PI调节器的双闭环控制系统,采用三相软件锁相环提高网侧PWM变换器控制中的电网电压定向精度,并对网侧变换器软起动策略进行了研究和设计,以期减小系统起动时的电流冲击,取得较好的静态和动态调整效果。另一方面,在风力发电系统的研究和开发过程中,如何构建风机模拟器以提供可控的风机特性越来越重要。本文首先建立风力机基于CT-λ特性的简化数学模型,确定风机模拟器的系统结构和模拟方案,并基于直流电机分别分析转矩和转速模拟方案的实现方法,在软硬件设计的基础上搭建起实验室风机模拟平台。对风机模拟器的静态和动态响应、不同模拟方案时的转矩和转速变化、单风速和多风速时的系统特性都要进行实验验证;还要对风速模拟和风力机动态特性进行仿真研究,为以后的进一步研究奠定理论基础。

关键词：永磁直驱式风力发电 PWM电能变换器电网电压定向矢量控制三相软件锁相环软起动风力机模拟