新型半导体温差发电系统的研究

温差发电可将热能直接转化为电能,即使在只有微小温差存在的情况下也能应用,是适用范围很广的绿色环保型能源。本文研究了半导体温差发电器的基本原理,介绍了一种新型的半导体温差发电模块,对其性能进行了研究,并在此基础上构建了一套小型发电系统。分析了发电模块的不同串并组合矩阵的输出功率,设计了为蓄电池充电的稳压充电电路,并使设计的模块矩阵与蓄电池稳压充电电路匹配,使其输出功率达到最大。     

高压隔离开关机械故障刚柔耦合动力学分析

高压隔离开关是电力系统中使用规模最大的开关设备,隔离开关机械故障多发,但缺乏有效的诊断方法。为此介绍了动力学仿真原理与数值计算方法,并建立了GW5-126型隔离开关动力学仿真模型。通过对GW5-126型隔离开关合闸过程进行刚柔耦合动力学仿真,得到了GW5正常状态、卡涩、三相不同期状态下的仿真结果,分析总结了操动杆转矩在不同机械状态下的变化规律。对比了隔离开关正常与故障状态下的起始转矩、啮合转矩、啮合时间、转矩峰值、转矩峰值时间等特征量,对隔离开关机械故障诊断具有一定的参考价值。     

具有负反馈特征的光伏-温差联合发电模型与效率分析

太阳能电池输出功率随着温度升高而降低,半导体温差发电模块输出功率随着温差的增大而升高.结合两者输出功率随温度变化的关系,利用烟囱效应巧妙设计了一套具有负反馈作用的光伏 温差联合发电系统,并对其进行了效率和环境分析.结果表明:系统处于稳定工况时,温差模块可以提供输出功率4.3 W,光伏电池比自然冷却方式下的输出功率增加6.9%,系统的光电转换效率增加1.42%,效率达到12.06%,在寿命期内比火力发电减排NOx 9.7 kg、CO2 742.9 kg、SO2 9.6 kg;系统可以有效地控制电池板与环境的温差在22 ℃左右,增加电池板的使用寿命,这对可再生能源的应用具有理论指导意义.     

一例500kV高压隔离开关万向节头断裂情况的分析

针对某500 k V变电所GW35-550DW型高压隔离开关万向节头传动轴承倒闸操作过程中发生断裂的情况,对高压隔离开关断裂万向节头进行了外观检查、试验扫描电镜分析、金相分析以及化学成分分析。通过检查和试验分析发现,高压隔离开关断裂万向节头存在较多的铸造工艺缺陷,且其化学成分中碳含量明显超标,由此确定高压隔离开关万向节头断裂的主要原因为制造工艺缺陷和材质不良,并针对高压隔离开关故障提出了提高高压隔离开关运行可靠性的意见和建议。     

隔离三端口变换器软开关分析与实验

为了进一步提高隔离型三端口变换器的变换效率和功率密度,减小功率变换器的体积,本文对隔离型三端口变换器实现软开通的条件及范围进行了研究。推导并得出了在移相调制方式下获得各端口全桥变换器开关管实现软开通的解析表达式,并通过仿真和实验室搭建的隔离型三端口变换器硬件试验电路进行了验证。仿真和实验结果与理论分析吻合,有助于实际系统研制时的辅助设计和参数优化。     

动车组车顶高压系统优化布置仿真分析

基于有限元法,针对现有车顶设备建立三维仿真模型,通过对电场和气流场的分析,提出两种车顶设备布置优化方案.与原有方案进行对比表明:将高压隔离开关和电压互感器分别向受电弓底架中心线平移438mm和306mm时,受电弓1#位和3#位支柱绝缘子、高压隔离开关1#位绝缘子、高压隔离开关连接导杆及电压互感器连接导杆电场强度均有所下降,而高压隔离开关2#位绝缘子、受电弓2#位支柱绝缘子及电压互感器电场强度均略有增加,仅受电弓2#位支柱绝缘子和电压互感器风压下降;将高压隔离开关及电压互感器平移至受电弓底架中心线时,除高压隔离开关2#位支柱绝缘子表面最大场强略有升高外,其他部件表面最大场强均小于原有方案,且除受电弓2#位支柱绝缘子风压小幅度增加外,其余气压均下降.建议采用将高压隔离开关及电压互感器位置中心点与受电弓底架中心线重合的优化方式.     

不同连接方式热电能量采集器的发电性能

为了研究基于塞贝克效应的热电能量采集器的温差发电性能,实现微电子器件的自供电,本文通过实验模拟工业场合热壁的方法研究了某一型号热电模块串联、并联和单模块的输出电压等特性。实验结果表明：三种连接方式下热电模块的开路电压均随冷热端温差增大而增大,开路电压与模块冷热端温差成正比关系。三种连接方式下单个模块、双模块并联、双模块串联分别在负载为8 Ω、4 Ω、17 Ω左右时,负载上可获得最大功率。可见针对不同负载选择适宜的热电模块组合方式可以使得能量采集器具有更高的能量利用率。     

开关磁阻发电机半自励功率变换器的设计分析与验证

开关磁阻发电机的输出功率和发电效率有待提高,而功率变换器作为开关磁阻发电系统中能量转换的通道,对整个发电系统的性能改善有着重要意义,可通过对功率变换器进行设计,达到提高开关磁阻发电机输出功率和发电效率的目的。因此首先提出从励磁电压与发电电压解耦角度出发,提高励磁电压并使发电电压低于励磁电压的半自励功率变换器及其控制策略;然后通过启动运行和稳态运行仿真验证了半自励功率变换器的可行性和预防过度充电能力,通过变速、变负载仿真发现随着转速和负载电阻的提高,半自励功率变换器励磁电压与发电电压也随之提高,能够有效提高开关磁阻发电机的输出功率及发电效率,尤其低速时输出功率及发电效率有明显提高,通过单相故障运行仿真,验证了半自励功率变换器具有较强容错能力;最后实验验证了理论分析和仿真的正确性,以及提出的半自励功率变换器及其控制策略的有效性。     

非均匀温度分布下温差发电阵列拓扑结构优化

利用热电材料实现温差发电技术已成为目前研究热点,但温差发电阵列热端温度分布不均将严重影响系统的输出功率和可靠性。为此,首先针对2×2温差发电阵列,研究其在不同热端温度分布情况下,温差发电阵列内部的连接方式与输出功率和可靠性的关系。其次,提出了一种温差阵列内部连接结构优化方法,通过改变内部连接方式以减少阵列功率损失,提高其可靠性。最后,通过温差实验平台,在不均匀温度下开展了4×4温差发电阵列实验,并与传统串并联阵列、网状阵列和桥型阵列等温差发电阵列进行了输出功率及可靠性比较分析。实验结果表明：在热端温度不一致的情况下,所提出的优化温差发电阵列比传统温差发电阵列可以更好地兼顾温差发电阵列的输出功率与可靠性。     

高压隔离开关故障处理与检修管理

高压隔离开关的故障处理水平将直接关系着电力网络运行的安全性和稳定性。因此,相关技术与维修人员应加强有关高压隔离开关故障处理及维修管理的研究,总结隔离开关故障诊断要点及关键技术处理措施,以逐步改善高压隔离开关故障处理质量。     

基于晶闸管的放电冲击波油气增产装置研制

井下电脉冲技术是实现油气井解堵增产的新型途径之一,放电开关是支撑其产生冲击压力波的基础。本文针对基于自触发气体开关的油气井增产装置放电电压不可控的缺点,设计了一种利用晶闸管串联构成放电开关的新型油气井增产实验装置。为确保实验装置能安全应用于大功率高电压场合下,设计了静态与动态均压电路,以避免装置运行时晶闸管过电压击穿。使用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,控制晶闸管导通放电,实现放电电压的可控调节。采用光纤传输控制信号,使隔离电压不受限制。同时设计了高压取能单元,为各晶闸管驱动电路提供独立的供电电源。实验结果表明,此装置电压钳位能力良好,放电电压控制精确,解堵效果明显,为新型油气井增产装置井下作业奠定了基础。     

多种能源组合供电控制器的开发研究

根据现阶段能源趋势设计了一种供电装置,控制以太阳能发电为主要能源,辅以蓄电池和市电的供电平台正常工作。该装置具有电源切换功能以实现对负载的不间断供电,能够输出稳定的直流电;并能向蓄电池进行三段充电。经过Pspice软件仿真表明蓄电池充电模块及恒压输出模块能够达到设计要求输出的电压电流值。控制电路通过Proteus软件仿真能够实现电源的切换及蓄电池充电模块的选择功能。该供电装置具有较高的可靠性;并能够满足多种场合的应用要求。     

SCR谐振逆变在低压大电流开关电源中的应用

电源作为各种用电设备的重要组成部分,其性能的优劣对设备的工作状态会产生直接的影响。首先介绍了一种可控硅（SCR）谐振式变换电路的工作原理,之后通过结合理论计算、仿真分析及实验测试的方法,证明了将该逆变电路应用在低压开关电源中设计方法的可行性,且在论文最后给出了在带载1200W、输出电流为20A时开关管阴极与阳极之间电压的仿真波形及实验波形。这种开关电源最大的特点是：整个开关电源只采用一个可控硅来实现逆变,因而器件少,电路结构非常简单,可靠性强,易小型化,为大功率开关电源的设计提供了一个很好的解决方案。     

功率集成光激MOS控制交流多路开关模拟设计

介绍了一种新型功率集成光激MOS控制多路开关，它由双向晶闸管，MOS器件，光电器件组成。此开关通过光电转换来实现强电与弱电之间的隔离，可工作在交流状态，其通态压降低，约在1．5－3V之间，并对其阻断特性，电流特性，开关特性进行了全面的模糊分析，此开关适用于开发各种电源开关产品。     

基于移相控制的软开关臭氧电源

研究了一种基于直流母线开关和谐振电容实现所有开关器件软开关的新型高效臭氧发生电源,分析了电路半周期的6个工作模态,得到了软开关实现的时序控制条件.采用IGBT模块作为电源开关,使用TMS320F28335作为控制器,设计了一台160g/h规格的臭氧发生器样机.该样机中,通过PSPWM移相调功实现臭氧产量调节,采用臭氧发生管端电压的PI闭环控制和软件锁相负载频率自动跟踪技术保障负载工作在准谐振状态.电源长期运行稳定可靠,运行测试波形与理论分析及仿真相当吻合,具有较大的实用价值.     

一种高气压金属卤化物气体放电灯用新型电源的原理研究

提出一种用于高气压金属卤化物气体放电灯供电电源的新型主电路拓扑,不需设置专门提供起燃脉冲的高压脉冲发生器,只须改变电路工作频率,即能满足这类灯在起燃、负阻运行、稳态运行各阶段对电源不同输出特性的要求,电路结构简单,装置体积小,在负载稳定运动后,电源输出特性近似电流源,开头器件电流幅值较低,并可实现零电流换相,讨论了这种电源的工作原理和系统结构,并给出了模拟负载的PSPICE仿真和实验室试验结果,表明其完全符合电路的工作原理和设计思想。     

风力发电系统中直流辅助电源的设计与仿真

为了满足风力发电系统中各监测单元模块对供电系统的需求,设计了一款多输出直流(direct current, DC)辅助开关电源。根据辅助电源参数的具体要求,理论分析并设计了DC-DC高频反激变压器;选用稳压管TL431、光电耦合器PC817以及UC2842控制芯片,实现对输出电压的采集、输入电流的采样以及功率MOS(metal, oxide, semiconductor)管的驱动;搭建了一款输出电压为5、15、24 V的多输出双闭环控制的反激开关电源电路,并利用Saber软件对设计的直流辅助开关电源电路进行了仿真。仿真结果表明:设计的多输出直流辅助开关电源的输出电压、占空比以及开关频率符合设计要求,其值均在设计要求精度的10%以内。可见设计辅助电源电路中所采用的方法简单有效,且电路各元器件参数值的选取合理,其方法和结果可在后续直流辅助电源系统电路的硬件开发中为各元器件参数的优化提供参考依据。     

汤姆逊效应和附加热阻对热电模块性能的影响

针对热电模块运行过程中的影响因素,考虑汤姆逊效应和陶瓷板、金属导流片、接触表面等产生的附加热阻,建立了新的热电能量平衡方程,并据此研究了汤姆逊效应与附加热阻对热电模块的输出功率、热电转化效率及效率的影响规律.结果表明:在本文计算条件下,汤姆逊效应及附加热阻对热电模块性能的影响随着热电模块工作电流的增加而增大;同时,汤姆逊效应和附加热阻均使得热电模块的最大输出功率、最大热电转化效率对应的最佳工作电流减小,这一点在热电发电装置的设计时必须予以考虑.     

大功率开关电源的并联运行

主要讨论开关稳压电源的并联设计与制作,此电源具有功耗小,效率高,输出电流稳定以及输出功率大等优点,是大功率电器的理想电源。设计的是半桥式稳压电源,采用TL494集成块作为控制器,先用TL494集成块脉宽调制控制主电路的输出电路的输出电压保持不变,然后对主从电路输出进行采样,同时输入给高精度比较器,再用另一个TL494集成块脉宽调制控制这个比较器的输出结果,来调节从电路的输出电压,使主从电路的输出电压相等,产生80V、200W的输出。然后将两个这样的电源通过比较控制后关联起来,得到大功率（400W）的稳压电源。     

由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统在为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。验证了所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。