摘要：柔性直流输电系统的快速故障发展给直流保护的研究带来了巨大的挑战,严苛的速动性要求不得不使保护的研究聚焦在故障暂态量上.在高压大容量输电系统中,为更贴合实际工程,线路的频变特性以及行波传输过程是不容忽略的,因此文中以此展开了故障分析.针对单端量保护在耐过渡电阻能力上的不足,文中对保护区内外故障发生时的测量点电压频率特征进行了分析,以过渡电阻为变量观察不同故障情况下的频率比值差异变化趋势,并利用S变换设计了一种基于电压频率成分比值差异的保护方案;其次,根据噪声在S变换下的频谱特点,给出了噪声识别判据;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了四端柔性直流输电系统模型对所提方法进行了验证.结果表明,区内外故障下的电压频率成分比值存在明显差异,所提保护方案可以准确识别线路不同位置的短路故障,并可判断故障极.与基于电压变化量和高频段能量的保护方法相比,文中方法具备更高的耐过渡电阻能力.即便是远距离高阻故障,保护方法也具备明显的区分度,可见,所提方法可以更好地适用于大容量远距离输电系统.同时,在不同信噪比的噪声环境下,保护方法仍旧可以准确识别出噪声以及故障.保护方法可以在2 ms内完成故障识别,满足柔直系统的速动性要求,可作为系统运行的主保护.

摘要：为了解决压控振荡器的调谐范围、相位噪声、功耗和芯片面积等指标难以多重优化的问题,本文基于TSMC40 nmCMOS工艺,通过设计改进型开关电容阵列、高Q值LC谐振电路和大滤波电容等结构,实现了一种宽调谐范围低相位噪声的小面积压控振荡器.采用NMOS型负阻结构,以适应于0.9 V的低电源电压电路.将改进型开关电容阵列与可调电容相结合,获得8条工作于不同频率的子频段,通过选择合理的电容,使8个子频段首尾重叠,从而获得一段连续的振荡频率.与传统结构相比,改进型开关电容阵列添加了两个上拉电阻和一个输入端反相器,既能获得更宽的调谐范围,又可以抑制电源噪声,从而优化相位噪声.通过大滤波电容与尾电流MOS管并联构成低通滤波器,滤除共模点处的高频分量,抑制偶次谐波噪声,同时使输出波形更加对称,仿真结果表明,添加大滤波电容后相位噪声降低了3.02 dB.在满足电路要求的情况下,选择Q值更高的电感和电容提高谐振电路的品质因数,从而降低功耗.版图采用抽头电感,减少电感的使用个数,节省版图面积,降低成本.测试结果表明,在0.9 V电源电压下,压控振荡器的频率调谐范围为2.65~3.84 GHz,中心频率为3.24 GHz,在1 MHz频率偏移处的相位噪声为-109.71 dBc/Hz,功耗为10.81 m W,芯片核心面积仅为0.13 mm~2.

摘要：为提高稀疏信道估计性能,基于压缩感知(CS)理论,研究了正交频分复用(OFDM)系统中的导频设计问题。由于已有方法不能准确衡量采样矩阵重建性能,从而导致根据已有方法设计的导频具有较差的信道估计性能,因此提出以互相关矩阵元素的立方和为准则准确评价采样矩阵的重建性能。针对OFDM系统信道估计导频设计为离散组合优化问题,提出了一种并行完全树分组替换搜索算法用于搜索最优的导频。在算法的每次循环中,先将导频索引集合分组,再根据每一组替换的结果更新导频,提出的方法扩大了导频搜索空间,避免了导频搜索的局部最优问题。仿真结果表明,提出的评价方法相比现有方法能够准确评价采样矩阵重建性能,使用提出的准则设计的导频与现有互相关准则相比信道估计均方误差可减小约3 d B。同时,所提出的导频搜索算法具有更快的收敛速度和最优的导频搜索性能。

摘要：分布式能源并网、辐射状与环状拓扑混合运行、量测误差等影响因素使得配电网在线拓扑难以准确获得。为此,文中提出了一种基于两阶段特征选择和格拉姆角场(GAF)的配电网拓扑辨识方法。首先,基于XGBoost和最大信息系数的两阶段特征选择方法筛选出不含冗余拓扑特征信息的重要量测。其次,基于GAF特征变换,将一维的配电网时间断面量测数据变换为二维的GAF,在保留时间断面的节点电压分布规律的同时,有效表征节点电压幅值分布中的拓扑特征信息。最后,设计了一种适用于拓扑辨识的三卷积层神经网络模型,凭借卷积和池化的运算特性以及抗噪性,稳定地提取GAF所蕴含的拓扑特征信息,从而准确建立配电网节点电压幅值分布到拓扑的映射关系。通过IEEE 33节点系统验证了所提方法的有效性,并分析了所提方法对不同噪声水平、数据缺失比例以及其他场景的适应性。

摘要：随着电力电子器件向着智能高频化发展以及分布式新能源的大规模并网,超谐波引发的电能质量问题日益凸显,然而,由于超谐波信号非平稳、宽频域等特性导致其监测难度相对较大。因此,该文提出一种基于动态采样压缩感知的超谐波监测方法。在采样端,设计动态压缩采样法,对超谐波信号施加柔性时窗,通过引入尺度伸缩因子实现对窗口宽度的反馈型柔性调制。同时,理论证明时窗内超谐波信号的稀疏性,从而突破Nyquist高频采样局限,实现超谐波信号低速动态压缩采样。在重构端,设计变步长稀疏度自估计子空间追踪–动态基追踪(variable step sparsity estimation subspace pursuit-dynamic basis pursuit,VSSESP-DBP)动态重构算法。以变步长稀疏度自估计子空间追踪(variable step sparsity estimation subspace pursuit-dynamic basis pursuit,VSSESP)算法求得初始解,在初始解的基础上,提出动态基追踪(dynamic basis pursuit,DBP)算法,利用信号支撑集的时间相关性,将上一时刻解作为先验信息提升重构信号求解速度,克服了传统算法连续重构时计算复杂度高、实时性差的弊端。最后,采用风电并网模型对超谐波信号实验,测试结果表明,所提方法可实现超谐波的动态监测和精确重构,并且具有信号低采样数据量,重构准确度高和快速性优势。

摘要：模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种应用于高压大功率领域的交交变换器拓扑。现有的多环控制方案需要调整的参数较多,并且没有严格的稳定性证明,不能保证闭环系统全局稳定。为此,建立了三相静止坐标系下M3C系统的状态空间模型,并应用Lyapunov稳定性理论设计了状态误差反馈控制算法,可保证系统的全局渐近稳定,参数调整简单,控制性能良好。最后,仿真和实验结果验证了所设计的M3C控制策略的性能。

摘要：模块化多电平变换器(modular multilevel converters,MMC)因其结构上的诸多优点适用于高压大功率工况。在应用中,电容电压的控制一直是MMC控制的重点,测量电容电压对于系统的安全运行很有必要。随着电压和功率等级的升高,桥臂子模块和传感器数量增加,使系统复杂性提高,成本增加。为了减少传感器数量,根据无源性理论和持续充分激励条件设计MMC降维观测器,通过测量MMC的桥臂电流和桥臂级联子模块总电压,结合模块开关信号,对每个子模块电容电压进行估计,将观测器得到的电容电压估计值用于MMC系统设计,并在Simulink中进行仿真验证。仿真结果表明观测器具有良好的鲁棒性和准确性。

摘要：针对风电功率不确定的电力系统调度和规划问题,提出了一种极端场景生成框架。首先,采用迭代方式对历史数据集的分布进行转移,解决了历史数据集中极端样本不足的问题。其次,根据风电功率特征定义不同的极端度量,并对风电功率场景设置不同的极端度量范围,实现不同极端度量范围下的可控生成,增强场景生成的可解释性。然后,通过条件生成对抗网络实现极端场景的可控场景。最后基于风电功率实时数据进行验证。结果表明:所设计的框架不需要复杂的概率建模和采样过程,同时可以捕捉到不同极端情况下的随机特性和动态特性。所提出的方案生成场景的极端度量值准确率在90%以上,能够在可控的极端度量范围以及误差范围内有效生成场景。

摘要：新型电力系统的建设促使电力信息安全的服务呈现海量多元化,单一物理机或云计算虚拟机均无法满足各类服务任务执行的安全性和时效性需求。因此,面向电力物联网信息安全服务体系中特有的物理密码机与虚拟密码机共存的新型混合底层硬件模式,通过对异构计算资源的协同调控,实现在确保任务安全性的约束条件下的系统执行效率优化。首先,设计了一种三级双映射的电力物联网信息安全服务多任务调度架构,描述多轮交互保密任务和异构计算资源的映射规则;然后,基于加权深度嵌入聚类算法确定安全服务任务的执行标签;最后,采用朴素贝叶斯和量子粒子群优化算法完成运算节点的创建与任务映射。仿真结果表明,所提聚类映射调度算法能利用任务映射规则匹配新型异构安全服务计算资源,与双阶段调度算法和非支配排序遗传算法相比,其任务安全保障系数最大可提升58.4%,总完成时间最高可缩短22.24%。

摘要：PCB定子盘式永磁无铁心电机的定子采用印制电路板(printed circuit board,PCB)结构,其电机的损耗主要来源于绕组上的交流附加铜耗和直流铜耗,因此定子绕组的设计直接影响电机整体性能。针对应用在较高频率且工况稳定的PCB电机,该文提出一种新型分布式绕组。首先建立反电势、直流铜耗、交流附加铜耗和电阻的解析表达式,分析PCB电机的空载特性。其次,以提高电机的效率为目的,提出在绕组有效导体部分加入绝缘材料。对新型绕组进行优化找到最合适的导体线宽,然后根据有限元理论对比分析新型分布式绕组和已有绕组负载特性。结果表明新型绕组不仅可以降低总铜耗,提高电机效率,有效降低定子稳定温升,并且新型结构也不会影响电机输出性能。最后制作一台16极600W样机进行验证,对PCB定子盘式永磁电机设计具有一定的参考价值。