检索结果-内蒙古大学图书馆

高压电器 2023年第3期59卷 99-107页

作者：王华昕刘美娜褚启迪上海电力大学上海200090

大量电力电子设备组成的张北新能源黑启动系统处于一种较脆弱的状态,长线路的电容电感参数受地域环境和气压条件等外界因素的干扰,容易引起电压电流的畸变从而导致整个系统的启动失败。因此,文中首先以张北风光储黑启动工程的拓扑结构... 详细信息

大量电力电子设备组成的张北新能源黑启动系统处于一种较脆弱的状态,长线路的电容电感参数受地域环境和气压条件等外界因素的干扰,容易引起电压电流的畸变从而导致整个系统的启动失败。因此,文中首先以张北风光储黑启动工程的拓扑结构为研究基础,鉴于微源输出外特性的差异性和集中线路的不适用性,推导了不同控制策略的电源输出阻抗模型,建立了基于Π单元传输线路等效线路阻抗模型;其次,通过伯德图分析线路电阻、电感和电容参数变化时系统的谐振特性;最后,在Pscad/Emtdc仿真软件中验证了黑启动长距离输电谐振机理的有效性和正确性。

关键词：新能源黑启动长线路参数谐振特性等效阻抗模型

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弱电网下考虑数字控制延时的LCL并网逆变器改进WAC控制策略

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现代电子技术 2024年第13期47卷 108-116页

作者：王新环姚冠宇李元昊河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003

传统加权平均电流(WAC)控制方法因控制延时产生反向谐振峰而失去环路降阶特性,导致系统在弱电网下具有极大的失稳风险。文中首先分析了控制延时与弱电网共同影响下,传统WAC失去降阶特性导致系统失稳的问题,不再从环路降阶的角度而是在... 详细信息

传统加权平均电流(WAC)控制方法因控制延时产生反向谐振峰而失去环路降阶特性,导致系统在弱电网下具有极大的失稳风险。文中首先分析了控制延时与弱电网共同影响下,传统WAC失去降阶特性导致系统失稳的问题,不再从环路降阶的角度而是在等效阻抗模型的基础上对系统输出阻抗进行失稳分析;然后在电压比例前馈的基础上,从增强谐波抗扰能力及稳定性入手,提出基于多二阶滤波器的电压前馈控制策略,对系统输出阻抗进行重塑,进而提升等效输出阻抗在中低频段的相位裕度,增强系统对电网阻抗宽范围变化的适应性。仿真及实验结果表明,该策略对弱电网阻抗宽范围变化具有较强的适应性,能够输出优良品质的入网电流。

关键词：并网逆变器加权平均电流控制数字控制延时等效阻抗模型多二阶滤波器电压前馈控制策略

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城市轨道交通交流牵引供电系统潮流分析与动态仿真研究

城市轨道交通交流牵引供电系统潮流分析与动态仿真研究

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作者：许永坚西南交通大学

学位级别：硕士

城市轨道交通交流牵引供电系统能够实现的全线贯通供电,对再生制动能量利用十分便捷,同时能够避免杂散电流的电化学腐蚀的影响。当接触供电装置采用受电犁、接触带时,牵引供电系统的供电能力有着很大的提升,能够大幅减少牵引所的数目,... 详细信息

城市轨道交通交流牵引供电系统能够实现的全线贯通供电,对再生制动能量利用十分便捷,同时能够避免杂散电流的电化学腐蚀的影响。当接触供电装置采用受电犁、接触带时,牵引供电系统的供电能力有着很大的提升,能够大幅减少牵引所的数目,以降低建设成本。城市轨道交流牵引供电系统为城市轨道交通发展提供了更好的方案,有着非常广阔的应用前景。因此对城市轨道交通交流牵引供电系统的电压、功率等电气信息进行全面评估十分必要,为其在工程应用与推广中提供进一步的理论支持。首先,介绍了城市轨道交通交流牵引供电系统的技术方案,从电缆牵引供电网的结构出发,给出了城市轨道交通交流牵引供电系统等效阻抗模型的建立方法,并根据受电犁、接触带的限制条件对供电轨的等效参数进行分析和选择,建立了城市轨道交通交流牵引供电系统等效阻抗模型。其次,根据动态仿真的要求提出了建立城市轨道交通交流牵引供电系统的单负荷、全负荷动态模型的方法,利用交直交机车的牵引特性结合既有线路的运行图建立了城市轨道交通交流牵引供电系统的动态负荷模型,并根据动态负荷模型对城市轨道交通交流牵引供电系统对再生制动能量的利用情况进行分析,验证了城市轨道交通交流牵引供电系统在再生制动能量利用上的优越性。然后,根据城市轨道交通交流牵引供电系统的结构特点分析了牵引网中的电流分配规律,以电流分配规律为基础建立了等效外电源、负荷电压、负荷电流间的线性关系,并给出了线性方程、线性方程组的等效阻抗、等效阻抗矩阵的建立方法,以线性方程、线性方程组为基础提出了改进潮流算法,并利用高斯赛德尔法验证了改进潮流算法的正确性。最后,利用动态负荷模型和改进潮流算法对城市轨道交流牵引供电系统进行了仿真分析。通过对某个电压等级、某个牵引所分布的牵引供电系统进行的仿真,分析了牵引供电系统的电压、功率特征;利用建立的全负荷动态模型对接触带牵引网、刚性接触网牵引网的电气特性进行了对比分析,证明了接触带牵引网的优越性;对不同电压等级、不同牵引所数的接触带牵引网进行了仿真分析,简要的分析了电压等级、牵引所数变化对供电系统的影响,根据仿真结果建立了评价函数,求解了目标线路采用接触带牵引网的最优方案。

关键词：城轨交流牵引供电等效阻抗模型动态负荷模型改进潮流算法仿真分析

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含压电导电粒子的环氧树脂复合材料制备及其阻尼性能研究

含压电导电粒子的环氧树脂复合材料制备及其阻尼性能研究

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作者：黄承西南交通大学

学位级别：硕士

轨道交通的快速发展对轻质高效减振降噪材料提出了更高的要求。基于压电-导电体系的新型阻尼材料,由于其特有的能量损耗机制,而成为该领域新的研究热点。本文以环氧树脂(EP)为基体,导电炭黑(CB)或碳纳米管(CNTs)为导电相、铌镁锆钛酸铅(... 详细信息

轨道交通的快速发展对轻质高效减振降噪材料提出了更高的要求。基于压电-导电体系的新型阻尼材料,由于其特有的能量损耗机制,而成为该领域新的研究热点。本文以环氧树脂(EP)为基体,导电炭黑(CB)或碳纳米管(CNTs)为导电相、铌镁锆钛酸铅(PMN)为压电相制备了压电-导电阻尼复合材料；并通过添加生物质秸秆纤维对压电-导电阻尼材料进行成分复合和结构设计。对复合材料的力学、电学性能及微观形貌进行了研究,并探讨了影响材料阻尼性能的材料学因素,为压电-导电阻尼复合材料的开发和应用奠定了实验基础。首先,通过实验研究,确定了所用环氧树脂的合理配比和成型的最佳工艺条件在此基础上,考察了导电相成分及其添加量对复合材料性能的影响,结果表明：导电炭黑用量为16wt%时,环氧树脂／导电炭黑复合材料达到电阻的渗流阈值,确定其为最佳导电相填充量；导电相分散越均匀,复合材料电导率越高,当超声分散时间为30分钟时,电导率达到6.4×10-5S/cm；具有更大长径比的碳纳米管添加量为5wt%时,也获得类似效果。基于等效阻抗原理,通过建立电能-热能转化模型,对此类体系中的电能-热能转化机理进行了理论分析,结果显示：可通过控制阻抗虚部可获得最佳能量转化效率,复合材料电阻满足R=1/ωC,可获得特定频率下的最佳阻尼性能。对以PMN为压电相、以CB为导电相的环氧树脂复合材料研究表明,压电相填充量为25wt%时,压电阻尼材料的一阶阻尼比分别达到最大值0.263。进一步研究还发现,压电材料的粒径对复合材料阻尼性能有显著影响,PMN粒径越小,阻尼比越高；当PMN粒径为0.67μm时,EP/CB/PMN三相压电阻尼材料的前三阶阻尼比均达到最大值,其中一阶阻尼比可达0.269。研究了将秸秆纤维添加入压电-导电体系制备复合阻尼材料,发现当纤维添加量为4wt%时,可有效提高复合材料的阻尼比,最大一阶阻尼比可达0.302；而在此添加量以上,随着秸秆纤维添加量增加,复合材料阻尼比呈现下降趋势。增大纤维长度,复合材料阻尼比略微提高；当纤维长度为150-250μm时,复合材料阻尼性能最好。同时发现,在合理的范围内添加秸秆纤维,基本不影响压电阻尼材料的力学性能。形貌观察显示,秸秆纤维添加量为4wt%和8wt%时,界面结合良好；当添加量上升至12wt%时,秸秆纤维与环氧树脂之间浸润性变差,不良界面增多,导致力学性能下降。研究了多层结构设计对复合材料阻尼性能的影响,发现合理的结构设计也可以进一步提升材料的阻尼性能。在厚度固定的情况下,增加样品的分层层数,复合材料的阻尼性能有所提高。

关键词：压电-导电阻尼材料阻尼比秸秆纤维多层结构等效阻抗模型

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机车运行工况下钛酸锂电池衰退机理分析及状态估计研究

机车运行工况下钛酸锂电池衰退机理分析及状态估计研究

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作者：张豪西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,锂离子电池在新能源领域得到了广泛的关注和研究,钛酸锂电池依靠其负极材料的优越性能具有使用寿命长、热稳定性强、安全性高等特点,其在新能源汽车、城市轨道交通领域的应用前景仍极为广阔。然而,目前传统锂离子电池安全事故仍... 详细信息

近年来,锂离子电池在新能源领域得到了广泛的关注和研究,钛酸锂电池依靠其负极材料的优越性能具有使用寿命长、热稳定性强、安全性高等特点,其在新能源汽车、城市轨道交通领域的应用前景仍极为广阔。然而,目前传统锂离子电池安全事故仍时有发生,为了钛酸锂电池的广泛普及和安全使用,充分了解钛酸锂电池的运行性能已成为迫切研究的关键点。本文以有轨电车用20Ah钛酸锂动力电池(以下简称为钛酸锂电池)作为研究对象,基于钛酸锂电池的特性实验和循环衰退实验,对钛酸锂电池基本特性和衰退机理进行分析。而后根据测试数据建立钛酸锂电池的等效阻抗模型,通过对模型进行参数辨识,将得到的参数用于钛酸锂电池荷电状态(State of Charge,SOC)和健康状态(State of Health,SOH)的估计之中。具体研究内容如下: (1)针对国内外目前的研究中较少探究轨道交通用钛酸锂电池的特性这一问题,本文以钛酸锂电池为研究对象,搭建了钛酸锂电池特性测试实验平台,并基于该平台进行了开路电压特性、充放电倍率特性及不同温度下的电池特性等多种特性实验。基于以上测试数据,对钛酸锂电池所展现特性进行分析,并设计基于机车运行工况下的钛酸锂电池循环测试实验,为后文钛酸锂电池衰退机理的分析做好实验准备和数据支撑。 (2)为了解钛酸锂电池衰退过程中所展现出的特性,本文基于容量增量分析法和差分电压分析法结合电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)对钛酸锂电池的容量衰退机理进行分析。首先确定了容量增量曲线的测试倍率,并对不同衰退程度下的钛酸锂电池进行测试;其次通过容量增量和差分电压曲线的变化趋势分析钛酸锂电池的内部衰退机理,并将各种衰退模式进行量化;而后利用EIS对不同温度下的电池特性进行探究,完成电池循环衰退的EIS测试实验,并将EIS分析电池性能衰退过程中电池电极发生的变化与容量增量法及差分电压法的分析结果互相印证。 (3)为了实现钛酸锂电池的SOC和SOH估计,本文首先基于钛酸锂电池特性及电化学阻抗谱测试结果,提出了钛酸锂电池的等效阻抗模型,通过粒子群优化算法对所建立的等效电路模型进行参数辨识,便可得到电池内部参数的变化;其次,为了进一步提高等效阻抗模型的准确性,对钛酸锂电池的等效阻抗模型进行了改进,进一步提高了模型的拟合精度,使得辨识得到的参数更接近电池的真实情况;而后,利用法拉第电流和电极电位间的关系建立了荷电转移电阻与SOC的关系模型,实现了钛酸锂电池的SOC估计;最后,通过分析欧姆内阻随SOH的变化规律,利用二阶指数函数拟合实现了钛酸锂电池的SOH估计。

关键词：钛酸锂电池衰退机理分析等效阻抗模型参数辨识状态估计

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直流微电网多变换器谐振机理分析及抑制方法研究

直流微电网多变换器谐振机理分析及抑制方法研究

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作者：马健程哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着分布式能源技术的进步以及直流负荷占比的增加,直流微电网因其具有电能变换次数少、无用损耗小、控制简单、无需考虑频率相位、兼容性好等优点,在工业节能、军事国防、交通、建筑等诸多领域得到广泛应用。然而,直流微电网中含有大... 详细信息

随着分布式能源技术的进步以及直流负荷占比的增加,直流微电网因其具有电能变换次数少、无用损耗小、控制简单、无需考虑频率相位、兼容性好等优点,在工业节能、军事国防、交通、建筑等诸多领域得到广泛应用。然而,直流微电网中含有大量电力电子变换器,使得直流微电网呈弱阻尼、低惯性的特性。一旦微源出力受到波动或负荷发生投切时就会对系统造成扰动,易激发直流母线电压谐振,严重时会导致系统崩溃。鉴于此,本文对直流微电网母线电压谐振的产生机理进行深入研究,并提出一种类电机虚拟惯性控制方法来有效抑制母线电压谐振,控制方法简单且实用性较强,能有效提升系统的稳定性。本文以孤岛运行的直流微电网为研究对象,具体包含分布式微源、储能单元以及直流负载,这些单元之间的协调控制及并联后的稳定性是直流微电网正常运行的前提。基于状态空间平均法建立各组成单元在不同控制策略下的小信号模型,并得到各单元不同控制时的闭环输出、输入阻抗,为后面直流微电网稳定性分析奠定基础。针对直流母线电压谐振问题,采用阻抗比判据研究直流微电网系统的小信号稳定性,并对直流母线电压谐振现象进行分析。首先对常见的阻抗比判据进行综述,构建直流微电网的等效阻抗模型,从理论上分析扰动量和微源、负荷等效阻抗之间的联系;其次对比直流微电网三种运行工况下的系统稳定性,并针对其中稳定裕度最差的工况进行详细分析,研究母线电压谐振机理分析方法,同时分析影响母线电压谐振的主要因素。通过类比直流电机和双向直流变换器拓扑结构,并借鉴传统虚拟直流电机控制,提出类电机虚拟惯性控制方法。利用控制环路来模拟电机的惯性和阻尼特性,并对变换器的输出阻抗进行重塑,改变其行为特性。通过仿真分析类电机虚拟惯性在不同控制参数下的动态特性,并与传统下垂控制进行对比,进一步证明所提类电机虚拟惯性控制方法能够有效抑制直流母线电压谐振,提升系统的稳定。最后,设计并搭建适用于本课题的硬件实验平台,在该实验平台上进行直流母线电压谐振抑制、类电机虚拟惯性控制与传统下垂控制效果对比等实验,实验结果验证了本文所提控制方法的有效性。

关键词：直流微电网等效阻抗模型小信号稳定性高频谐振虚拟惯性控制

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基于偏置翻转的新型压电能量收集电路研究

基于偏置翻转的新型压电能量收集电路研究

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作者：赵康中国科学院大学

学位级别：硕士

近些年，随着无线传感器网络和物联网技术的迅速发展，分布式设备供电成为现阶段电力电子和电路设计方向的一大热点课题。环境能量收集，作为一种将环境中机械能、磁能、光能或者热能等形式能量变换为电能加以利用的技术，为分布式设备... 详细信息

近些年，随着无线传感器网络和物联网技术的迅速发展，分布式设备供电成为现阶段电力电子和电路设计方向的一大热点课题。环境能量收集，作为一种将环境中机械能、磁能、光能或者热能等形式能量变换为电能加以利用的技术，为分布式设备提供了一种新型的供电方案。这其中，利用压电效应从外界环境振动中收集电能的压电能量收集方案，因其机构简单、输出电压高等特点，逐渐获得机械、电子、材料和集成电路领域研究人员的广泛关注。\n 在压电能量收集接口电路中，基于偏置翻转的电路拓扑结构能够显著提高能量收集的能力，代表了该领域最前沿的发展方向。本文基于偏置翻转的一般理论，提出了一种面向应用的、可拓展的同步开关电路，并通过电容复用、级联开关等方案有效减小电路损耗。本文针对同步七次偏置翻转电路（Synchronized Septuple Bias Flip，S7BF），从开关切换、等效阻抗模型、能量循环状态等角度进行分析，得出该电路理论收集功率随负载电压、振动频率变化的情况，验证该电路在提高系统能量收集能力方面的作用。\n 在深入分析以S7BF为代表的已有同步多次偏置翻转电路(Synchronized Multiple Bias Flip,SMBF)及无电感方案共性和各自特点的基础上，本文基于集成和小型化的思想，进一步优化辅助电容和储能电容配置，提出了一种具备自适应特性的同步三次偏置翻转电路(Auto-Shift Synchronized Triple Bias Flip,AS-S3BF)。该电路利用辅助电容给负载供电，进一步简化了拓扑结构，更易小型和集成化;该电路与传统SMBF电路的最大不同之处在于其具备一定的自适应特性，即自动根据偏置电压大小在单次、双次、三次偏置翻转这三种工作状态中自动切换，并且能够始终运行在这三种状态中最优的一条功率曲线上。文中对该电路操作原理、等效模型、工作模式切换条件以及三种工作模式的功率曲线等技术细节进行了深入分析。\n 基于以上对S7BF电路、AS-S3BF电路运行原理、电学模型、能量关系的分析，本文设计相关实验验证了上述拓扑对能量收集能力的提升作用。作为实验前提，首先对测试平台和机械结构等效参数测试方案进行阐述，确定电平转换电路参数;本文主要对S7BF电路的能量收集功率进行实验，并同基于电学等效模型参数的理论功率曲线进行对比匹配，验证S7BF理论;此外，本文还设计了一种无源的面向应用的能量收集装置，通过收集环境能量为无线传感器网络节点供能。

关键词：集成电路压电能量收集拓扑结构偏置翻转等效阻抗模型

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弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器控制策略研究

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器控制策略研究

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作者：胡梦圆河南理工大学

学位级别：硕士

随着传统化石能源的日渐稀缺和环境污染的不断加剧,开发利用新型能源变得至关重要,其中太阳能产业因其绿色环保等优点而得到大力扶持。对于LCL型逆变器,通常需要锁相环检测公共耦合点电压的相位信息,从而保证并网电流和电网电压同步。... 详细信息

随着传统化石能源的日渐稀缺和环境污染的不断加剧,开发利用新型能源变得至关重要,其中太阳能产业因其绿色环保等优点而得到大力扶持。对于LCL型逆变器,通常需要锁相环检测公共耦合点电压的相位信息,从而保证并网电流和电网电压同步。但在弱电网下,锁相环与电网阻抗之间存在很强的耦合现象,由此产生的负相移将对逆变器输出阻抗产生较大影响,使得并网逆变器控制系统鲁棒性较差甚至难以稳定运行。鉴于此,论文以具有锁相环结构的三相并网逆变器为研究对象,从引入额外的环路滤波器环节和优化锁相环固有结构两个角度出发,分别提出了两种优化改进策略来解决锁相环引发的失稳问题。首先,在理想电网工况下对并网逆变器进行数学建模以及LCL滤波器和控制器参数设计,给出了锁相环控制环路的传递函数,并推导出在弱电网下具有锁相环结构的并网逆变器等效阻抗模型,利用阻抗稳定判据对控制系统进行稳定性分析,以便后续研究。其次,从附加额外滤波器角度出发,通过推导系统失稳机理,分析出考虑锁相环时并网逆变器等效输出阻抗会引入一个相位滞后附加项。为此,本文提出了一种新型一阶复矢量滤波器的锁相环补偿控制策略,通过在锁相环与公共耦合点电压前馈通道前串联该新型一阶复数滤波器来削弱附加项的影响,并利用逆变器等效阻抗模型进行稳定性分析。理论研究表明,该方法可使系统在电网阻抗较大时仍具有足够的相位裕度,提高了并网逆变器的鲁棒性。然后,从优化锁相环结构角度出发,为使锁相环性能在弱电网下表现更加优异,给出了一种一阶新型锁相环。该锁相环具有额外的惯性和阻尼环节,因此可以很好地适应系统运行状态突变。为进一步拓宽并网逆变器对电网阻抗的适应范围,在该新型锁相环前增加复数滤波器环节,所提综合改进方法在保证锁相环基本功能的前提下,可以大幅提升逆变器系统的稳定性。最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台和实时数字控制器RTU-BOX204实验平台进行验证,分析结果与理论推导相吻合,验证了两种所提改进方法的有效性和合理性。图51幅,表1个,参考文献63篇。

关键词：并网逆变器等效阻抗模型弱电网锁相环控制策略

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基于LCL滤波器的双馈风机网侧变流器谐波抑制研究

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自动化应用 2024年第13期65卷 138-140页

作者：侯超群柳付军郭艺丹胡瑞安徽国防科技职业学院电气技术学院安徽六安237000 上海合泽电力工程设计咨询有限公司上海200082 滁州学院机械与电气工程学院安徽滁州239000

针对双馈风机网侧变流器在电力系统中产生的谐波问题,提出了一种基于LCL滤波器的谐波抑制方法。该方法提出了网侧变流器等效阻抗模型,优化LCL滤波器的控制策略,有效降低了双馈风机输出电流谐波含量,提高了电能质量。结果表明,该方法不... 详细信息

针对双馈风机网侧变流器在电力系统中产生的谐波问题,提出了一种基于LCL滤波器的谐波抑制方法。该方法提出了网侧变流器等效阻抗模型,优化LCL滤波器的控制策略,有效降低了双馈风机输出电流谐波含量,提高了电能质量。结果表明,该方法不仅可行有效,而且适应性强,能够在不同运行条件下稳定运行。该研究为双馈风机网侧变流器谐波抑制提供了新的解决方案,有助于提升风力发电系统的整体性能和稳定性,对于电力系统的安全经济运行具有积极意义。

关键词：双馈风机网侧变流器等效阻抗模型谐波抑制

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使用双参数可调同步开关功率调理电路提升压电俘能器发电效能、拓展发电频宽

使用双参数可调同步开关功率调理电路提升压电俘能器发电效能、拓...

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：梁俊睿周陈彬上海科技大学信息科学与技术学院

如何提升(谐振频率附近的)发电效能以及如何拓展发电频宽是针对压电俘能器研究的两大关键科学问题。过往研究成果表明:功率调理电路的设计对前者具有重要作用,同步开关功率调理电路能提升发电效能数倍之多;而针对机械结构的多频响应、... 详细信息

如何提升(谐振频率附近的)发电效能以及如何拓展发电频宽是针对压电俘能器研究的两大关键科学问题。过往研究成果表明:功率调理电路的设计对前者具有重要作用,同步开关功率调理电路能提升发电效能数倍之多;而针对机械结构的多频响应、非线性等设计对后者功效显著。然而,随着更高效能功率调理电路的相继涌现,系统整体机电耦合强度提升,电气端对机械端的干预能力大大增强。该干预能力的增强意味着能够通过电气可调的方式更大程度地调控能量再生阻尼,实现阻抗匹配,提升俘能效能;除此以外,也意味着该系统具有更大的调控电致等效刚度或等效质量的能力,可以一定程度实现对系统频率特性的电气调节,在不改变机械结构的前提下,在线拓展发电频宽。本文基于被广泛研究的同步开关电感收集(SSHI)电路以及新近提出的具有更高发电效能的同步三次偏置翻转(S3BF)电路,在原电路整流电压可调的基础上,增加了同步开关相位的可调因素,实现幅值、相位双参数可调的SSHI和S3BF。基于等效阻抗的理论分析方法,本文进一步阐明了使用双参数可调SSHI和S3BF电路调节频率特性的机理以及有效作用范围,以期为拓展发电频宽带来更灵活的在线解决方案。

关键词：压电能量收集同步开关功率调理电路等效阻抗模型俘能性能发电频宽

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