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一种集成化蓄电池脉冲充放电控制器

电工技术学报 2017年第10期32卷 231-240页

作者：朴政国郭裕祺户永杰温春雪北方工业大学北京市电力节能关键技术协同创新中心北京100144 北京电动车辆协同创新中心北京100144

市场上的封装电池是由几个具有相同特性的电池单元串联而构成的,因此蓄电池充电器只能对封装电池整体进行控制,无法避免内部单元的过充电,从而降低了蓄电池使用寿命。提出一个对电池最小单元进行最优化控制的充放电控制拓扑,并进行软开... 详细信息

市场上的封装电池是由几个具有相同特性的电池单元串联而构成的,因此蓄电池充电器只能对封装电池整体进行控制,无法避免内部单元的过充电,从而降低了蓄电池使用寿命。提出一个对电池最小单元进行最优化控制的充放电控制拓扑,并进行软开关参数设计和整合,对变脉宽脉冲充电方法进行改进,设计了一种简单有效的正负脉冲充电方法,可有效消除充电过程中的极化现象,实现快速充电的同时提高了电池寿命。此外,对提出的拓扑和充电策略设计了便捷可行的均衡方案。最后制作实验样机,验证了拓扑的实用性、控制的有效性以及整体方案的可行性。

关键词：正负脉冲充电反激有源钳位同步整流电池均衡

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小功率直流电机智能数字控制系统设计

小功率直流电机智能数字控制系统设计

作者：户永杰西安石油大学

学位级别：硕士

随着科技的进步交流电和无刷直流电机的迅速发展，逐渐取代有刷直流电机调速的趋势。但是直流有刷电机调速平滑、简单、具有较大的启动转矩和良好的启、制动性能以及能在较大范围内实现精度、速度和位置控制，同时其过载能力大，能承受... 详细信息

随着科技的进步交流电和无刷直流电机的迅速发展，逐渐取代有刷直流电机调速的趋势。但是直流有刷电机调速平滑、简单、具有较大的启动转矩和良好的启、制动性能以及能在较大范围内实现精度、速度和位置控制，同时其过载能力大，能承受频繁的冲击负载的特性，所以直到现在尚未被完全取代。尤其在一些成本敏感的普通工业和民用场合仍广泛应用。因此研究小功率有刷电机的调速系统有着重要的现实意义。本设计在充分考虑调速系统的成本和可靠性的情况下，以小功率直流电动机为对象，使用ST公司推出的STM32103芯片为控制核心，采用力电子开关IGBT，利用先进的PWM控制技术设计出了成本低、工作可靠的全数字智能直流调速系统。本文首先详细直流调速的原理，对比不同调速方法的优缺点，选取了PWM控制技术调速。然后分析了调速系统中静态、动态特性对系统的影响，建立了电流转速双闭环数学模型。介绍了选取系统的主电路、功率器件的驱动和保护电路、电流反馈、转速反馈电路以及触摸屏的接口等电路。在深入学习了芯片的软件开发平台后，完成软件程序编程。并详细介绍了各个功能模块的软件设计，如电流的PI控制环、转速PI控制环、故障中断、触摸屏中断。最后测试了系统的性能，验证了系统的稳定性和可靠性。

关键词： STM32 直流电动机调速系统 PI

LCT谐振式高频隔离型光伏并网逆变器的研究

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LCT谐振式高频隔离型光伏并网逆变器的研究

作者：户永杰北方工业大学

学位级别：硕士

从能源的长远发展来看,新能源终将取代常规能源。而从近期发展来看,新能源势必将成为电力市场的重要组成部分。出于政策的扶持,光伏发电产业作为新能源领域的重要组成部分在近十年来快速的发展。光伏并网逆变器也作为能量转换与控制的... 详细信息

从能源的长远发展来看,新能源终将取代常规能源。而从近期发展来看,新能源势必将成为电力市场的重要组成部分。出于政策的扶持,光伏发电产业作为新能源领域的重要组成部分在近十年来快速的发展。光伏并网逆变器也作为能量转换与控制的核心部件,成为国内外学者研究的重点。根据电力装置小型化、高功率密度的发展趋势,本文研究了一种LCT谐振式高频隔离型光伏并网逆变器,其具有质量轻、功率密度高、电气隔离等优点,适用于单相中小功率分布式光伏并网发电系统。首先,介绍了课题提出的逆变器电路拓扑,简述了电路的工作模式,说明了电路各个模块的作用。详细的数学推导了正弦脉宽脉位调制方式,分析了电路工作在谐振状态时,移相角小于临界移相角时的各个工作模态,证明了该方案的可行性。接着对电路模型进行了稳态分析,建立谐振等效模型,得到了谐振单元的参数对逆变器的增益、软开关及效率的影响关系,给出了设计谐振参数的原则。其次,根据电路拓扑的工作特点,设计了包含电压前馈和死区补偿等环节的闭环控制策略,从而实现逆变器单位功率因数高效稳定的并网运行。对最大功率点跟踪、死区补偿、锁相环技术和孤岛检测等环节从原理到仿真进行了系统的说明。随后从理论上对控制系统进行了稳定性分析,验证了闭环系统的可行性,建立了整个逆变系统模型进行了验证。最后,根据提出的电路拓扑和控制策略,设计了样机的硬件系统和软件系统,实现了逆变器在闭环控制系统下稳定高效的运行。通过对样机各个环节波形的分析,证明了软硬件系统的可行性和理论的正确性,为后续研究该类逆变器提供参考。

关键词：高频隔离正弦脉宽脉位零电压开通闭环控制移相

±535kV混合式直流断路器分断条件下的电场分析

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高电压技术 2019年第8期45卷 2434-2443页

作者：刘晨阳胡四全韩坤户永杰张磊姚为正国家电网许继集团有限公司许继柔性输电系统公司许昌461000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

为研究混合式高压直流断路器分断条件下的各组件表面电场分布情况,建立了±535k V混合式高压直流断路器3维模型,并利用静电场分析软件Ansoft对断路器阀塔结构进行了电场仿真计算。仿真结果表明:当故障电流产生时,直流断路器关断,此时在... 详细信息

为研究混合式高压直流断路器分断条件下的各组件表面电场分布情况,建立了±535k V混合式高压直流断路器3维模型,并利用静电场分析软件Ansoft对断路器阀塔结构进行了电场仿真计算。仿真结果表明:当故障电流产生时,直流断路器关断,此时在阀塔屏蔽罩的倒角位置有最大电场1.8×10~6 V/m,小于空气的起晕场强3×10~6V/m。对于不同阀层布置的阀组件来说,随着阀层的增加,其表面最大电场分布表现为先降低后升高的趋势;避雷器MOV组件的电场分布表现为中间部位最高,约为2×10~5~5×10~5 V/m。断路器在分断时,阀塔各金具表面电场强度<2×10~6 V/m,满足绝缘设计要求。试验证明,该混合式直流断路器能够在过流关断条件下工作正常,且断路器各组件绝缘特性保持良好。

关键词：混合式直流断路器 ±535 kV 分断条件电场分布绝缘特性阀塔

应用于张北四端柔直工程±535kV混合式直流断路器样机研制及试验研究

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高电压技术 2020年第10期46卷 3638-3646页

作者：刘晨阳王青龙柴卫强户永杰魏卓胡四全大连海事大学船舶电气工程学院大连116026 国网许继集团柔性输电分公司许昌461000

针对张北四端柔性直流输电工程要求,提出了±535kV混合式直流断路器拓扑结构和样机研制方案。利用PSCAD对直流断路器在分断时主支路、转移支路和耗能支路的强迫换流方式进行了仿真研究。仿真结果表明:主支路绝缘栅双极型晶体管(insulate... 详细信息

针对张北四端柔性直流输电工程要求,提出了±535kV混合式直流断路器拓扑结构和样机研制方案。利用PSCAD对直流断路器在分断时主支路、转移支路和耗能支路的强迫换流方式进行了仿真研究。仿真结果表明:主支路绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在分断关合过程会承受3305 V/2200 A的电气应力最大值,转移支路IGBT在不含冗余条件下会承受3327 V的电压应力,直流断路器分断时间<3 ms。最后对±535kV混合式直流断路器的工程样机进行了研制与试验。试验结果表明,本次基于张北四端柔性直流工程的±535 kV直流断路器样机工作可靠,能满足不同电流工况下分断要求,并能够在2.84ms内分断25kA短路电流,满足工程上分断时间<3 ms的分断要求。试验结果与仿真结果一致性较好,能较好地满足工程需求。

关键词：混合式直流断路器 ±535kV 主支路转移支路拓扑结构短路电流样机研制

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计及杂散电感的直流断路器建模方法研究

电力电子技术 2021年第8期55卷 12-15页

作者：户永杰韩坤田颀胡秋玲许继电气股份有限公司河南许昌461000 许继集团有限公司河南许昌461000

特高压直流输电系统中,混合式直流断路器为了耐受高电压,主支路和转移支路由大量电力电子器件组成,导致其内部杂散参数分布复杂,影响断路器的换流和分断特性。基于此,针对二极管桥式混合直流断路器拓扑,研究了杂散电感对换流过程断路器... 详细信息

特高压直流输电系统中,混合式直流断路器为了耐受高电压,主支路和转移支路由大量电力电子器件组成,导致其内部杂散参数分布复杂,影响断路器的换流和分断特性。基于此,针对二极管桥式混合直流断路器拓扑,研究了杂散电感对换流过程断路器电气应力的影响,提出了一种计及杂散电感的混合式直流断路器建模方法。采用PSCAD/EMTDC建立仿真模型,搭建样机进行试验验证,结果表明该建模方法能够模拟杂散电感对断路器特性的影响,具有较高的仿真精度,对样机参数优化有指导意义。

关键词：断路器二极管仿真模型杂散电感

基于STM32的智能化数字化在线式UPS系统设计

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现代电子技术 2014年第9期37卷 97-99页

作者：李琳户永杰西安石油大学陕西西安710065

针对高校电子类专业实验室对电能质量日益增高的要求,提出了基于以ARM Cortex2 M3为内核的STM32F103RBT6控制的数字化、智能化在线式UPS电源,给出了各模块的硬件设计方案和软件处理流程。相比较于其他控制方式的UPS,其具备稳定性较高,... 详细信息

针对高校电子类专业实验室对电能质量日益增高的要求,提出了基于以ARM Cortex2 M3为内核的STM32F103RBT6控制的数字化、智能化在线式UPS电源,给出了各模块的硬件设计方案和软件处理流程。相比较于其他控制方式的UPS,其具备稳定性较高,结构简单,效率高,保护功能齐全,智能化程度较高等系列优势。

关键词： STM32 智能 STM32

可控避雷器基本控制策略的仿真研究及动模验证

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黑龙江电力 2021年第3期43卷 251-256页

作者：张向龙闫鑫户永杰张良儒许继电气股份有限公司河南许昌461400

为验证可控避雷器在混合直流输电系统中抑制过电压的基本控制策略和保护水平,搭建了基于可控避雷器的混合直流输电动模试验系统,并建立了相应的PSCAD仿真模型。通过模拟受端系统网侧电压跌落故障,在仿真研究和动模试验中对可控避雷器的... 详细信息

为验证可控避雷器在混合直流输电系统中抑制过电压的基本控制策略和保护水平,搭建了基于可控避雷器的混合直流输电动模试验系统,并建立了相应的PSCAD仿真模型。通过模拟受端系统网侧电压跌落故障,在仿真研究和动模试验中对可控避雷器的控制策略和过电压保护水平进行验证,结果表明两者具有较高一致性。

关键词：混合直流输电可控避雷器控制策略动模

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多端柔性交直流混合配电网建模及仿真分析

电器与能效管理技术 2020年第1期 58-63页

作者：涂小涛高仕龙陈锐户永杰何青连广东电科院能源技术有限责任公司广东广州510060 许继集团有限公司河南许昌461000 许继电气股份有限公司河南许昌461000

以区域交直流为基本单元构建的多端柔性混合交直流配电网,具有方便接入各种电源、负荷和储能装置等优点,成为目前配电网发展的方向。以基于半桥子模块结构的VSC换流器为基础,建立了包含直流断路器、电力电子变压器在内的多端直流配电网... 详细信息

以区域交直流为基本单元构建的多端柔性混合交直流配电网,具有方便接入各种电源、负荷和储能装置等优点,成为目前配电网发展的方向。以基于半桥子模块结构的VSC换流器为基础,建立了包含直流断路器、电力电子变压器在内的多端直流配电网模型,分别从启动、稳态、故障等方面分析了系统的运行特性,验证了系统控制策略的可靠性。

关键词：直流配电网电力电子变压器直流断路器可靠性