检索结果-南通市图书馆

作者：张博文重庆理工大学

学位级别：硕士

在化石生物燃料日渐稀缺的经济发展背景下,可再生清洁能源以其独特的优势取得世界关注,太阳能更是其中的佼佼者。实现高效利用光伏太阳能的一种重要方式之一就是光伏发电有关技术,对其进行深入的研究可以带来巨大的经济效益。本文以光... 详细信息

在化石生物燃料日渐稀缺的经济发展背景下,可再生清洁能源以其独特的优势取得世界关注,太阳能更是其中的佼佼者。实现高效利用光伏太阳能的一种重要方式之一就是光伏发电有关技术,对其进行深入的研究可以带来巨大的经济效益。本文以光伏发电系统为主要研究的对象,对光伏发电技术中较为关键的两个问题,即系统最大输出功率预测和最大输出功率跟踪（MPPT）两个问题进行深入的分析和研究。介绍了光伏发电系统的分类、系统基本的构成设备以及光伏发电基本原理,以光伏电池厂家向用户提供的光伏电池相关参数为基础,建立均匀光照和局部阴遮两种光照条件下的仿真模型,并设置不同环境参数,通过分析系统的输出特性曲线来研究环境参数对系统的影响;另一方面结合了部分地区光伏电站历史数据,从太阳辐射强度、温度等环境因素分析其对光伏发电系统的有功输出和发电能力的直接影响。利用了基于反向传播（BP）神经网络的算法对光伏发电系统输出的全局输出功率进行了预测和分析,针对BP神经网络预测结果中存在的问题,创新性的提出了一种基于改进遗传算法的优化策略对原有算法进行改良,并用改良后的算法对系统输出的功率进行预测,通过仿真结果验证了该改良算法的可行性,极大程度降低了传统网络跟踪预测的误差,改善了对全局输出功率的网络跟踪预测效果。系统性的介绍常用的MPPT方法的原理及流程。针对局部阴遮条件下全局最大功率点（GMMP）不断变化的情况,介绍对应智能控制算法中的粒子群优化算法（PSO）与细菌觅食优化算法（BFOA）,比较双方的优势以及各自的不足。针对常规BFOA算法在寻找GMMP时时间较长的问题,提出了一种由PSO算法与BFOA算法协调控制的光伏发电系统MPPT的设计方案,并将PSO算法中的自身学习因子与社会学习因子引入到BFOA中来弥补其较慢的收敛速率,最后对三种方法分别加以仿真研究,仿真结果验证了改进算法的有效性与快速性。

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同方学位论文库评论

网状直流微电网短路故障检测与定位方法研究

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作者：李星龙重庆理工大学

学位级别：硕士

随着全球能源危机日益加剧和环境污染问题的不断凸显,新能源技术的开发和利用成为了世界各国的共同关注焦点。在此背景下,直流微电网作为一种高效、可靠、环保的新型电力系统应运而生,不仅能够有效整合分布式能源,提高能源利用效率,还... 详细信息

随着全球能源危机日益加剧和环境污染问题的不断凸显,新能源技术的开发和利用成为了世界各国的共同关注焦点。在此背景下,直流微电网作为一种高效、可靠、环保的新型电力系统应运而生,不仅能够有效整合分布式能源,提高能源利用效率,还能够提升电力系统的灵活性和可靠性。本文针对直流微电网的建模、故障检测与定位问题进行了系统性的研究,旨在提出具体的解决方案以保障直流微电网运行的安全性与稳定性。首先,文章详细介绍了直流微电网的组成和工作原理,分析其优势和应用前景。随后,文章重点对直流微电网中的分布式电源、换流器和输电线路等关键部分进行了数学建模。通过建立光伏发电系统、风力发电机、储能单元以及电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)和DC/DC变换器的数学模型,能够准确的计算线路正常及故障状态下的电流。为后续的故障检测与定位分析提供了坚实的理论基础。在故障检测方面,考虑到直流微电网中短路故障的发生对系统稳定性和安全性构成的严重威胁,本文提出了一种基于斯皮尔曼相关系数的故障检测方法。该方法利用电流的变化特性,通过计算电流信号之间的相关系数,快速准确地检测系统中是否发生故障,并判断故障的类型。此外,通过引入电流积分之比的概念,进一步识别故障极,提高故障检测精确度。仿真结果表明,该故障检测方法能够有效识别直流微电网中的短路故障,为故障定位提供了重要信息。针对故障定位问题,文章探讨了直流微电网中故障定位的难点和挑战,提出了一种结合电流相似性分析和改进遗传算法的定位方法。通过直流微电网数学模型计算出线路故障电流,并结合计算电流与实际电流的相似性分析,利用改进的遗传算法对故障点进行精确定位。该方法不仅考虑了直流微电网的复杂性和多变性,还有效克服了传统故障定位方法在高过渡电阻故障情况下的局限性。通过大量的仿真实验验证了该故障定位方法的有效性和准确性。最后,文章搭建了一个四端口网状直流微电网MATLAB/Simulink仿真模型,分别对提出的建模方法、故障检测方案和故障定位方案进行了全面的验证。并基于RTLAB半实物仿真平台对直流微电网模型以及故障定位方案进行了实验验证。仿真及实验结果显示,本文提出的故障检测与定位方法能够在保障直流微电网安全稳定运行的同时,显著提高系统对故障的响应速度和处理能力。

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同方学位论文库评论

并网型风/光/氢/储微电网容量优化配置

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作者：赵娜重庆理工大学

学位级别：硕士

作为全球最大的能源生产和消费国,中国以煤为主的能源体系结构导致其电力行业的碳排放量居高不下。可再生能源在微电网中的大规模应用,使得能源供应更加清洁和环保,有助于减少二氧化碳等温室气体的排放量,但以风光为代表的可再生能源具... 详细信息

作为全球最大的能源生产和消费国,中国以煤为主的能源体系结构导致其电力行业的碳排放量居高不下。可再生能源在微电网中的大规模应用,使得能源供应更加清洁和环保,有助于减少二氧化碳等温室气体的排放量,但以风光为代表的可再生能源具有波动性大、随机性强等特点。因此需要用储能技术来促进风光消纳,提高风光等可再生能源的利用率。本文对风/光/氢/储微电网进行如下研究。(1)单一类型的储能设备难以兼顾多种类型储能设备的优势,而混合储能系统能够综合不同类型储能方式的技术与经济优点。针对在并网模式下,基于锂电池和氢储能的混合储能的优化配置问题,构建以经济性和环保性为目标函数的容量优化配置模型,选择各分布式电源的数量为设计变量,采用层次分析法解决多目标权重问题,采用粒子群算法求解微电网容量优化配置模型,通过经济性和评价指标分析对比不同储能配置方案的优劣。结果证明混合储能的成本比单一储能更低,验证了混合储能比单一储能更具优势。(2)针对传统求解算法求解速度慢、精度低等问题,提出了一种改进的蜜獾算法。该算法在初始化种群阶段采用Bernoulli混沌映射的方式使初始种群位置具有遍历均匀性,在挖掘阶段和寻蜜阶段引入分段最优邻域策略,在最优个体附近进行局部搜索,增强算法的局部搜索能力,采用横向交叉策略产生新的解从而增强算法的全局搜索能力,并利用6种测试函数将改进的蜜獾算法、蜜獾算法、粒子群算法、蝴蝶算法和改进蝴蝶算法进行对比,测试函数结果证明改进策略的有效性。(3)提出一种适用于风/光/氢/储微电网的能量管理策略,针对风/光/氢/储并网型微电网的容量优化配置问题,构建以经济性、能源利用率、供电可靠性为目标函数的容量优化模型。为验证改进算法的有效性,结合某地历史数据进行算例分析,应用提出的能量管理策略,采用改进的蜜獾算法、蜜獾算法、粒子群算法、蝴蝶算法和改进蝴蝶算法求解微电网模型,算例结果证明改进后的蜜獾算法可以有效降低经济成本。

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弱电网下准Z源光伏逆变器非线性动力学分析及控制策略研究

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作者：胡磊重庆理工大学

学位级别：硕士

由于能源升级和能源转型的需要,以太阳能为代表的新能源发电方式备受关注。光伏逆变器是连接光伏侧与电网侧的关键接口,其可靠性十分重要。相比传统两级式升压逆变器,准Z源逆变器因其能够在直通条件下实现升压,且以单级结构可实现两级功... 详细信息

由于能源升级和能源转型的需要,以太阳能为代表的新能源发电方式备受关注。光伏逆变器是连接光伏侧与电网侧的关键接口,其可靠性十分重要。相比传统两级式升压逆变器,准Z源逆变器因其能够在直通条件下实现升压,且以单级结构可实现两级功能,可用于光伏系统中以提高系统可靠性及传输效率。但准Z源逆变器具有非线性特性,在实际应用中会存在无规律的振荡行为、不明电磁噪声、波形畸变等问题,这也是电力电子变换器的分岔及混沌非线性行为。光伏电站根据电能输送方式主要分为离网模式、并网模式、并/离网混合模式。在并/离网混合模式中,光伏逆变器离网运行模式对并网模式的稳定性具有一定影响。随着光伏发电技术的发展及太阳能分布的地域差异,越来越多并网运行的光伏逆变器远离负荷中心、大量的非线性变换器接入电网,由此引起的电网阻抗已不可忽略,使得电网呈现弱电网运行。因弱电网存在等效电网阻抗,使得并网电流易产生大量谐波,更甚者会引发谐波振荡等非线性现象。上述由光伏逆变器所产生的非线性行为,将严重影响系统的安全性和稳定运行。本文重点研究了准Z源逆变器在离网和弱电网模式下的非线性行为。首先,分析了离网模式下光伏准Z源逆变器的非线性行为。通过构建系统离散迭代映射模型,结合Matlab数值计算和采样得到系统的分岔图、折叠图、折叠相图,描述了系统中存在的分岔与混沌行为。从雅可比矩阵和李雅普诺夫指数两方面对系统稳定性进行分析,验证了系统具有的非线性行为。通过Matlab仿真和搭建的实验平台进一步验证理论分析的合理性和正确性,根据稳定性分析,给出系统的参数稳定域,为工程设计提供理论依据。然后,分析了弱电网模式下光伏准Z源逆变器的非线性行为。构建系统离散迭代映射模型时,考虑了弱电网下单相逆变器所具有的二倍工频纹波分量。由于LCL滤波器对高频纹波抑制效果较好,使得分岔图不适用于弱电网模式下光伏准Z源逆变器非线性行为分析,故选用折叠图、折叠相图、特征值与单位圆等分析方法研究系统存在的谐波振荡非线性行为;并且给出了电网等效阻抗的稳定域,为实际应用提供参考。最后,为抑制弱电网下系统中存在的非线性行为,提高系统的稳定性,在传统延迟反馈控制基础上引入指数和强度系数,设计了一种改进型延迟反馈控制策略,降低了控制信号的扰动,从而减少了并网电流的谐波含量,抑制了系统的谐波振荡;并通过稳定性分析和仿真验证了该控制策略的有效性。

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适用于小径清洁管道的分体式焊缝检测机器人设计与实现

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作者：田磊重庆理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国工业化建设的发展,管道行业在国家相关政策的大力支持下,规模不断扩大。管道在能源输送、化学化工、药品制备、市政排污等场景广泛应用,这些领域的共同点在于都需要压力容器设备。压力容器设备由管道与反应罐体组成,实... 详细信息

近年来,随着我国工业化建设的发展,管道行业在国家相关政策的大力支持下,规模不断扩大。管道在能源输送、化学化工、药品制备、市政排污等场景广泛应用,这些领域的共同点在于都需要压力容器设备。压力容器设备由管道与反应罐体组成,实现了从“输入”到“产出”的转变,在各个领域中起到重要作用,已成为我国国民经济的重要支柱。随着管道应用场景和规模的扩大,在给我们带来便利与效益的同时也带来了安全问题,管道泄漏、爆炸、化学反应中毒等严重威胁人类生命和财产安全的事故频发。因此,对各类压力容器管道进行检测和维护具有十分重要的意义,能有效预防安全事故的发生,保障我们的生命财产安全。目前的管道智能检测方式主要有管道机器人和工业内窥镜,市场上的管道机器人产品功能较强,但尺寸较大,只能用于市政等大型管道;针对原料制备、能源输送等小型管道只能采用功能较弱、尺寸较小的工业内窥镜。上述方法对于特殊场景的管道检测仍具有较大的局限性。基于以上情况,研发一款能够满足实际应用场景需求,提出一套用于小型管道检测的解决方案,具有一定的工程实际意义。本课题来源于校企合作项目,待解决问题来源于压力容器管道设备生产制造过程中的质检环节。针对该环节中,难以高效稳定地进行2英寸清洁管道内壁焊缝检测识别与完整图像采集的工程问题,展开了以下研究:(1)建立了适用于2英寸清洁管道的分体式焊缝检测机器人结构模型。通过分析待检测管道的应用环境、典型结构和抛光处理工艺,根据公司使用要求提出了机器人开发的技术要求。根据技术要求,进行了几何约束计算,结合现有管道机器人各形式优缺点,完成了履带-轮组合的机器人结构形式设计和建模,并对机器人模型进行了动力学与运动学分析。在此基础上,在建模软件中对该结构模型进行了管道通过性仿真实验,验证其能够满足管内焊缝检测工作的移动载体要求。(2)提出了一种管道内壁焊缝自动检测识别与全景图像采集方法。使用机器人模型组装了简要结构样机,并使用该样机携带摄像头进入管道内部进行内壁图像查看和采集。进一步使用XX图像分析软件分别读取光滑管壁和焊缝图像,对图像中亮度达到一定值的像素点进行红色标记,根据标记像素群区域分布特点,提出了一种适用于小径清洁管道的管道内壁焊缝自动检测识别方法,并通过多组图像示意图展示了该方法的实现过程。该方法通用于公司提供的机械抛光和电解抛光两种抛光处理工艺样品管道,并可根据需求调整识别条件阈值,提高焊缝检测的准确度。在成功识别焊缝的基础上,进而设计了全景图像采集的硬件执行方法并进行了全景图像还原效果验证。(3)开发了分体式焊缝检测机器人控制系统。结合建立的分体式焊缝检测机器人结构形式和提出的管道内壁焊缝自动检测识别与全景图像采集方法,确定了机器人的目标功能,并完成了相关硬件的选型和设计,并完成了多硬件单独执行功能的开发。在各硬件可单独控制的基础上,进行功能集成设计,主要包括机器人手动驱动控制模式和焊缝识别与采集自动工作模式的控制流程设计,通过以上内容开发了该机器人的操作系统。(4)制作了分体式焊缝检测机器人样机并进行实物验证。通过工业级3D打印机制作了该机器人的主体结构件,并完成了结构和硬件组装。在制作出较为成熟的样机后,测试了机器人样机的爬坡能力、管道通过性、焊缝检测识别与图像采集功能。在各部分性能达到设计标准后,根据工业应用情况,使用其公司提供的管道样品搭建了实验环境,并设计了测试焊缝检测识别准确率和图像采集有效率的实验方案。测试实验表明:机器人样机在结构上能够通过公司提供的2英寸待检测管道样品,最大攀爬角度为25°,在功能上能够较稳定的实现2英寸清洁管道内壁焊缝图像的自动检测识别与采集,在公司提供的样品管道中焊缝检测识别率最高达到了100%,平均有效采集率达到了97.50%,其工作效率远远高于公司原使用工业内窥镜的方法。

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面向光储直流微电网的三端口DC-DC变换器研究与设计

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作者：冉卓鑫重庆理工大学

学位级别：硕士

随着日益严峻的环境问题以及不断增长的能源需求,可再生能源技术的发展和应用受到越来越多的关注。光伏发电技术因其清洁、高效以及运行成本低等优势,被广泛认为是应对未来能源挑战的关键技术之一。然而,光伏发电系统的功率输出通常受... 详细信息

随着日益严峻的环境问题以及不断增长的能源需求,可再生能源技术的发展和应用受到越来越多的关注。光伏发电技术因其清洁、高效以及运行成本低等优势,被广泛认为是应对未来能源挑战的关键技术之一。然而,光伏发电系统的功率输出通常受光照强度及环境温度的影响而显著波动,这一问题限制了其电能质量和稳定性。为此,加入储能装置以调节系统的功率波动,优化电能输出成为了提高光伏发电系统性能的必要措施。三端口DC-DC变换器(Three Port DC-DC Converter,TPC)能够将光伏与储能系统集成并入直流微网,这种集成方式能实现优化能源配置、提高能源利用效率的作用,为直流微电网的稳定运行和能效提升提供了新方案。因此,本文以TPC在光储直流微电网下的应用作为课题的研究重点。首先,本文分析了一种隔离型TPC拓扑结构,并将该拓扑通过等效变换推导出等效模型。根据其模型,研究了TPC的单移相控制,从而根据双有源全桥(DAB)的传输特性,得到了TPC的传输特性与工作模态。其次,对光储直流微电网的建模进行了分析,并分别对其各模块进行了介绍。经过仿真验证可知,TPC功率传输过程的高效性和稳定性,同时,也验证了光储直流微电网建模的正确性。此外,在光储直流微电网的背景下,对TPC的控制策略进行了深入研究。通过对TPC小信号建模,发现了TPC系统中存在变量耦合的现象。因此,采用前馈解耦控制实现对于TPC系统电流的独立控制。并基于单移相控制和解耦控制设计了TPC的单移相PI控制,实现整个TPC系统的控制。但PI控制对于TPC这类复杂模型,有着响应速度较慢、超调大等问题,本文通过引入麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)来解决此类问题。但由于SSA算法的初始化值选取过程,对其收敛速度和求最优解的性能有着极大的影响,针对这一缺陷,本文又提出了一种通过引入Tent混沌映射算子来改进其初始化过程的改进麻雀搜索算法(Improvement Sparrow Search Algorithm,ISSA),并对SSA和ISSA算法性能进行了比较,证明了ISSA算法有着更优越的性能。之后通过仿真与实验,分别验证了PI控制与ISSA优化控制在TPC系统的运行情况。证明了相比于PI控制,所提的控制策略能平滑地进行各种工况的切换,且能提高整个控制系统的动态响应能力与稳定性。最后,搭建了一台5k W的TPC实验样机。给出了硬件部分的主功率电路,控制电路的设计方案,提出了控制策略的软件实现办法,并分别通过RT-LAB仿真平台与样机测试,验证了所提控制策略的有效性。

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配电网线路在线监测设备轻型感应取能电源研究

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作者：谭悦重庆理工大学

学位级别：硕士

随着我国电力行业的快速发展,电网不但对整个国家的覆盖越来越密集,而且也朝着越来越自动化与智能化的方向发展。在线监测技术已成为我国推进发展坚强型智能电网的重要构成部分。但由于工作环境的复杂性,当前对于在线监测设备的供电问... 详细信息

随着我国电力行业的快速发展,电网不但对整个国家的覆盖越来越密集,而且也朝着越来越自动化与智能化的方向发展。在线监测技术已成为我国推进发展坚强型智能电网的重要构成部分。但由于工作环境的复杂性,当前对于在线监测设备的供电问题成为了该技术发展的重要制约因素之一。而利用能量收集技术将自然界与输电线路周边能量转换为可用的电能,逐渐成为了问题的解决方案。随着微电子技术的发展,超低功耗器件以及无线通信模块为发展配网输电线路上的在线取能技术提供了绝佳的应用平台。本文针对配网输电线路的在线监测设备设计了相应的在线取能电源,通过使用取能CT来感应输电线路周围存在的磁场能量,将其转换为电能,经电路变换以提供稳定可靠的低压直流电,再以光伏取能作为辅助,并配备锂电池作为储能后备来构成了整体的电源。对磁场感应取能的原理及输出特性进行了理论分析,分析了当前该种取能方式的优点与局限性,探究了如何延缓磁芯饱和的措施,进而从磁芯材料、尺寸参数与气隙来探讨了抑制磁芯饱和的方法;再分别对磁感应取能线圈在理想线性条件与实际工作条件下的功率特性进行了理论分析,推导出输出功率近似与一次电流的平方成正比。并分析了理想情况下功率密度与磁芯内外径以及实际应用时输出功率与滤波电容间的关系,发现存在一个最大输出功率点,且二次绕组的匝数不会影响到最大输出功率。进一步对CT取能端进行了结构及尺寸优化。首先利用NSGA-II算法对CT取能端的磁芯进行了尺寸优化,在保证输出功率的情况下尽量减小其体积,使其轻型化;同时优化了磁芯结构,设计了内外双环形结构的磁芯,在磁芯局部形成了磁路并联,减小了磁芯漏磁,在进行仿真分析对比后,验证了优化的有效性。优化设计后的磁芯不仅大大提高了CT取能端的取能功率,同时也大幅减小了重量,减缓了输电线路的承重负担,一定程度上解决了该种取能方式目前存在的问题。设计了相应的电能变换的硬件电路,并通过能量管理芯片实现磁场取能及太阳能的混合接入,另配备了锂电池作为储能后备,当取能端输出功率足够时,可同时给锂电池充电并向负载供电;取能端输出功率不足时,仅向负载供电;而当取能端无输出功率时,此时由锂电池给负载供电,整体的供电策略极大增强了电源的稳定与可靠性,改进了当前输电线上取能电源因获取能量形式单一导致的输出功率不足以及输出功率有波动的缺点,具备了一定的实际工程应用价值。最终搭建了实验平台,对电源进行了模拟测试,电源整体重量为1.47kg。在实验室环境中,在模拟10-900A的一次导线电流的情况中,该电源均成功运行,并向负载稳定可靠供电,一定程度上验证了该设计的可行性。

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考虑源荷互动性的园区综合能源系统优化调度研究

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作者：廖宗毅重庆理工大学

学位级别：硕士

随着能源革命的进行,推进用能转型、发展能源互联网成为解决当前世界能源危机与环境恶化问题的重要解决途径。作为能源互联网的典型终端应用形式,园区型综合能源系统以电力系统为核心,以互联网及通信技术为基础,以分布式可再生能源为主... 详细信息

随着能源革命的进行,推进用能转型、发展能源互联网成为解决当前世界能源危机与环境恶化问题的重要解决途径。作为能源互联网的典型终端应用形式,园区型综合能源系统以电力系统为核心,以互联网及通信技术为基础,以分布式可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的多能网流系统。在此基础上,多种能源的相互耦合与替代也为供-需双侧提供了新的交互方式,综合需求响应(Integrated demand response,IDR)策略应运而生。其以电力、天然气等能源的市场化为依托,被认为是实现节能减排、提高能源利用效率、促进新能源就地消纳的有效途径,并逐渐成为当前能源市场环境下深入挖掘需求侧响应潜力、实现源-荷协同优化的关键策略。以上述背景为基础,本文从以下方面展开了研究工作:以园区型综合能源系统(Community integrated energy system,CIES)为研究对象,对其关键设备建立数学模型并采用能量母线结构建立CIES模型。针对CIES中电力与天然气负荷的可转移特性形成电、气需求响应模型,考虑CIES中建筑维护结构的储热特性以建立热能需求响应模型,进而建立电-气-热IDR策略,仿真分析各类负荷在能源价格信号的引导作用下的响应行为。引入综合能源服务商(Integrated energy services provider,IESP)模型,建立基于IESP价格信号引导的CIES源荷互动优化模型;以IESP代替能源网络引导多能协同灵活交易,综合考虑园区用能需求、响应反馈以及主网与园区联络线电交互功率变化情况优化电、气价格信号。提出邻域重心反向学习粒子群算法结合混合整数线性规划(Neighborhood Centroid Opposition-Based Particle Swarm Optimization and mixed integer linear programming,NCOPSO-MILP)的双层优化算法对上层服务商的价格信号及下层园区需求响应、经济调度等行为进行分层优化,模拟供需双侧的相互作用,通过循环迭代求解各方追求利益目标时的交互策略。算例仿真表明所提策略可在保障园区的参与满意度、用能经济性的基础上挖掘其响应潜力,对园区与主网间电交互功率进行“削峰填谷”,优化配置系统能源资源,提高系统整体经济性。

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新能源汽车电驱动电磁兼容带载测试系统优化设计研究

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作者：安素芹重庆理工大学

学位级别：硕士

随着汽车产业向电动化、智能化、网联化发展,应用在汽车中的电力电子设备日益增多,汽车的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)问题在其研发过程中受到越来越多的关注。作为主要动力来源的电驱动系统,因其具有高功率、大电流的... 详细信息

随着汽车产业向电动化、智能化、网联化发展,应用在汽车中的电力电子设备日益增多,汽车的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)问题在其研发过程中受到越来越多的关注。作为主要动力来源的电驱动系统,因其具有高功率、大电流的特点是新能源汽车中的主要电磁干扰源,严重威胁汽车的安全性和可靠性。国内外EMC测试标准对电驱动系统提出更高要求,电驱动系统应在测功电机模拟负载的条件下进行EMC辐射发射、传导发射实验,但现有的EMC检测行业缺少完全符合标准要求的带载测试系统。国外的EMC检测企业已掌握相关技术但未共享研究成果,且研发的测试系统造价高昂,我国在此领域存在技术短板尚处于技术探索阶段,所以亟需开展对EMC带载测试系统的研发工作。此外,测功电机产生的轴电流通过穿墙轴进入暗室内部影响暗室底噪以及电驱动系统进行EMC测试的准确性,同时穿墙轴穿过暗室的屏蔽墙体引发严重的电磁泄露。因此,本文主要针对电驱动EMC带载测试系统进行电磁学仿真研究并对测试系统进行整改优化,主要研究内容如下:(1)测功电机在工作时产生的轴电流是电驱动EMC带载测试系统主要的电磁干扰来源,本文详细介绍了轴电流产生的原因及分类,对轴电流产生的路径进行了分析;针对屏蔽完整性被破坏导致的电磁泄露问题本文对电磁屏蔽的基本理论做了研究,从电场屏蔽、磁场屏蔽两个方面采取屏蔽措施解决电磁泄露问题,通过屏蔽效能数值的变化对屏蔽措施的好坏进行评价;(2)麦克斯韦方程组是求解电磁场问题的基础,本文以文字及积分公式的形式对麦克斯韦方程组及相关定律进行了介绍并给出了相应的微分形式;本文采用有限元方法对屏蔽效能进行仿真计算,以四顶点四面体网格为例对静电场、恒定磁场以及涡流场的电磁学问题进行了计算;(3)基于电驱动EMC带载测试系统,提取测试系统的组成信息和结构参数搭建了试验台架及半电波暗室的三维几何模型,通过建模软件对三维模型进行了结构简化和几何处理,导入到电磁学仿真软件得到测试系统的电磁学仿真模型。仿真时通过施加轴电流激励查看仿真后模型表面电流矢量图确定了低频及高频状态下轴电流的干扰路径;同时施加轴电流激励和平面波激励对系统的屏蔽效能进行研究,确定了圆形的穿墙孔相较于方形有更好的屏蔽效果,并得到了不同频段对应的合适的穿墙孔尺寸。通过电磁学仿真发现安装屏蔽护罩以及对测试系统进行接地处理可以提高测试系统的屏蔽效能;(4)根据GB/T 18655-2018对实际的带载测试系统进行底噪测试,分析了底噪超限的原因,并在此基础上结合电磁仿真的结果对带载测试系统进行了优化设计,最终通过安装屏蔽护罩、对半电波暗室内部联轴器做绝缘处理以及接地处理等优化措施降低半电波暗室的底噪,使得半电波暗室的底噪低于GB/T 18655-2018 5级限值35d BμV/m,验证了整改优化的有效性。

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非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器研究

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作者：徐堂意重庆理工大学

学位级别：硕士

随着传统能源日益消耗以及由此带来环境污染问题,人类对新能源的利用开发已是迫在眉睫。在新能源被广泛开发利用的背景下,光伏系统、电动汽车、储能系统等新能源行业得到巨大的需求和发展。双向DC/DC变换器作为新能源开发利用的重要电... 详细信息

随着传统能源日益消耗以及由此带来环境污染问题,人类对新能源的利用开发已是迫在眉睫。在新能源被广泛开发利用的背景下,光伏系统、电动汽车、储能系统等新能源行业得到巨大的需求和发展。双向DC/DC变换器作为新能源开发利用的重要电能转换设备,在实际的应用中具有巨大的研究价值。非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器因其具有体积小、低电压应力、效率高、增益大等优点,在低压大电流输入、高压输出的应用场合受到了广泛关注。为此,本文主要对非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器展开研究。首先,对高增益双向DC/DC变换器的研究背景及发展现状进行分析总结。并重点对非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器进行分析与研究。针对传统固定相移控制下,多相交错并联高增益双向DC/DC变换器很难在宽占空比范围内实现各相均流的问题,提出了一种可变相移控制策略,进一步拓宽了多相变换器的均流范围,并在所提控制策略下详细分析了变换器的稳态电压增益、功率开关器件的电流与电压应力等,并对变换器运行在Boost模式与Buck模式下的工作原理进行了详细分析。其次,在上述分析的基础上,针对变换器的轻载运行,提出一种变频控制策略,使得变换器在Boost模式下始终运行在临界导通模式,实现变换器的软开关运行。同时,为研究小信号分量对多相高增益双向DC/DC变换器的动态特性,在Boost模式下建立了多相变换器的小信号模型。此外,针对变换器运行在低压大电流的实际情况,建立了多相变换器的损耗模型,对主要影响变换器效率与输出电压的因素进行了详细分析。最后,对多相高增益双向DC/DC变换器进行了实验研究。分别设计该变换器的控制电路、辅助供电、采样与驱动电路,完成了变换器总体软件系统设计。搭建了一台输入电压2.4VV,输出电压24V8V,功率为380W的四相实验样机,并通过相关实验结果验证了理论分析和设计的正确性和有效性。

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