基于三电平PWM整流器的超导储能系统直接功率控制

本文研究了基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略.分别给出了基于电压定向和虚拟磁链的直接功率控制策略的具体实现方法.根据开关表生成的原理,提出了一种新的三电平PWM整流器直接功率控制的开关表.通过Matlab/Simulink仿真分析软件建立模型,验证了本文提出的开关表的可行性,以及基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略良好的动静态性能.     

有源超导限流器

基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实现灵活快速调节的柔性交流输电技术(FACTS)发展迅速.FACTS技术在对系统的有功功率和无功功率进行灵活控制、抑制系统振荡、减轻系统事故的影响以防止发生连锁反应、提高系统稳定水平等方面发挥了优势.目前,FACTS技术主要是基于电力电子技术与电力电容器有机的结合.而超导技术可以获得体积小、损耗低的电感,电能可以无损耗地直接存储在超导线圈中.因此,将超导技术与电力电子技术及现代控制结合起来,将可以开拓超导电力技术新的应用途径,并可以拓展FACTS技术的内涵.本文探讨基于电力电子技术、现代控制技术和超导技术结合而形成的有源超导限流技术的可行性和原理.有源超导限流技术包括有源超导限流器、超导限流-储能两个方面,本文也将介绍我们在这些方面的最新研究成果.     

基于超导储能系统的有源电力滤波器

电力系统中电力电子装置的广泛应用,为电网中注入了一定的谐波及无功电流,从而影响电网的稳定运行.本文提出了一种基于超导储能系统并采用直接功率控制的有源电力滤波器.与传统的有源电力滤波器相比,超导储能系统不但可以滤除谐波,还可以滤除有功功率波动.通过Matlab/Simulink对基于超导储能系统的有源电力滤波器进行仿真验证.     

超导磁储能装置在风电场中控制策略的研究

超导磁储能装置(SMES)是将超导技术、电力电子技术、控制理论和能量管理技术相结合的一种新型储能装置,它从及时补偿系统中由于各种原因产生的不平衡功率这一新的角度出发,考虑提高电力系统稳定性的问题。理论研究表明:这是一种提高电力系统稳定性有效的新措施。为了促使这一理论的广泛应用,同时进一步提高SMES的可靠性,研究了将超导磁储能装置应用于风电场,可稳定系统输出;并在此基础上,对风电场中超导磁储能装置的关键技术之一——系统的信号选取和控制策略做了研究。最后对其发展趋势进行了介绍。     

基于PWM整流器双闭环控制的超导电磁储能功率调节器的研究

本文基于电压型超导电磁储能系统(Superconducting Magnet Energy Storage,简称SMES)的基本结构和工作原理,结合脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)整流器的应用,建立了三相电压型PWM整流器控制的超导电磁储能系统的数学模型.设计了具有前馈解耦控制的PWM整流器双闭环控制系统,并运用Mat-lab/Simulink仿真分析软件对基于PWM整流器的超导电磁储能双闭环控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明PWM整流器双闭环控制策略应用于SMES电压型SMES功率控制器比直接电流控制等传统的控制策略反应速度更快,向电网注入谐波电流更小,有利于提高了电网的稳定性.     

SMES变流器基于自抗扰的改进型模型预测控制

为提升SMES变流器控制系统性能,提出一种基于自抗扰的改进型模型预测控制策略。其中,内环采用基于三矢量的改进型模型预测控制,以降低系统电流波动,同时保证开关频率固定;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对超导磁储能变流器的综合控制。仿真结果表明,在同一采样频率下,该控制策略比基于自抗扰的传统模型预测控制,具有更小的功率波动及更低的网侧电流谐波含量,同时比传统的PI控制具有更小的超调。     

基于新型三电平变流器的超导磁储能系统设计

为改善超导磁储能系统在充放电过程中的输出特性,并提高其能量转换效率,在分析了A-NPC三电平变流器拓扑结构及其工作原理的基础上,以此变流器为核心,设计了一套超导磁储能系统。该系统采用一种基于SVPWM调制的三电平直接功率控制策略,并利用功率前馈解耦算法,实现了储能系统充放电过程中的单位功率因数控制。实验结果表明,储能系统充放电过程稳定可靠,工作效率有效提高,并能获得良好的电流、电压波形。     

基于改进型Z源混合变换器的高温超导线圈放电控制研究

超导磁储能系统(SMES)是利用超导磁体以电磁能的形式将电能储存起来,特点是功率密度大,几乎无热损耗,响应速度快.其本质是以电感形式存储磁能,核心是超导线圈.由于在超导线圈的自然放电过程中,线圈电流会呈指数形式快速衰减,使得超导线圈的储能无法得到有效的利用,因此,需对超导线圈的放电进行控制,得到负载需要的稳定输出.本文针对超导储能线圈,提出一种应用于超导储能的DC/DC变换器电路拓扑,即改进型Z源混合变换电路,并分析了其工作原理及控制方法.结合PFM控制技术,提出采用滞环控制方式对变换器进行反馈控制,实现对超导线圈的稳定可控放电.通过PSIM仿真软件进行了仿真分析,仿真结果表明,基于滞环反馈控制的Z源混合DC/DC变换电路可以控制超导线圈的放电过程,得到稳定的输出,验证了该变换电路的的适用性.     

基于GA__BP算法的超导储能装置直接功率控制策略

将遗传算法优化得到的权值赋予神经网络,以消除神经网络的局部最优性。再将这种算法应用到超导储能系统(Superconducting Magnetics Energy Storage,SMES)中,得到一种能够改善超导储能系统响应时间,提高超导储能装置稳定性的直接功率控制策略。仿真结果表明,本文提出的控制策略获得了较好的控制效果,适用于超导储能系统。     

钙和铈二元掺杂对钇钡铜氧超导体性能的影响

超导储能脉冲功率系统中,关键的电路元件是断路开关,它的关断性能直接决定了输出脉冲的特性,传统的直接截流断路方法不仅会产生大电弧影响关断损耗,还会在断路瞬间产生高峰值的过电压脉冲.针对直接截流方法的缺点,本文提出了一种基于混合脉冲变压器(HPPT)工作模式的新型开关断路方法,该方法采用电流过零瞬时断路方式换流.经过理论分析和仿真,验证了该方法的正确性与可行性,对同类开关断路技术的研究提供了十分重要的参考依据.     

偏振模色散对非线性光纤环镜微波光子开关的影响及其补偿

建立了考虑PMD在内的NOLM微波光子开关光波传输方程，给出了基于耦合非线性薛定谔方程的分步傅里叶法，三维庞加莱球理论和琼斯传输矩阵法的数值分析模型.仿真获得在光子开关中微波直接强度调制光载波的传输过程，以及在不同调制带宽下一阶和二阶PMD对光波信号和NOLM功率传输函数的影响.指出PMD造成NOLM开关性能钝化和消光比严重恶化，并引起信号信噪比下降和旁瓣泄漏.当调制带宽大于40GHz时,二阶PMD的影响比一阶PMD更加严重.最后讨论了NOLM中的PMD补偿问题.     

光突发交换中交换矩阵配置时间的影响研究

光突发交换是近几年出现的一种很有前途的交换技术。在光突发交换网络的核心节点中,光交换矩阵是一个关键部件,其配置时间影响到光突发交换网络的性能。这种影响表现在对数据信道可用时间施加了限制。在考虑光交换矩阵配置时间的基础上给出了修正后的LAUC算法,并通过计算机仿真研究了这种配置时间对光突发交换性能的影响。结果表明,光交换矩阵配置时间的增大会导致输出数据信道利用率的降低,进而增大了数据丢失率。     

Distributed queue optical burst switched ring—A MAC protocol with zero blocking for OBS ring networks

Optical burst switching is a switching technology that is able to provide viable switching for optical internet with the present day technology. This paper presents a new medium access protocol for wavelength division multiplexing based optical burst switched metro ring network namely distributed queue optical burst switched ring (DQOBSR). It is a slotted, distributed queue access protocol with fixed bus structure and simple wavelength assignment. The topology consists of two unidirectional, counter rotating rings and the medium access protocol is based on distributed queuing. The protocol provides zero blocking with acceptable access delays. A mathematical model is also presented to determine the mean access delay which is the important performance parameter for the protocol. The simulation and model based results are compared and found to be in good agreement.     

交叉相位调制对非线性光纤环镜中光脉冲传输的影响

基于耦合非线性薛定谔方程，采用分步傅里叶方法分析了在单波长信道和WDM（波分复用）4波长信道中XPM（交叉相位调制）对高速NOLM（非线性光纤环镜）光开关中脉冲传输的影响.数值计算表明：XPM造成NOLM中信号脉冲串扰与畸变，并造成NOLM开关性能的下降.WDM系统NOLM光纤环中的同向传播的各波长之间的XPM串扰比相向脉冲之间的XPM效应的影响更大，并且波长越短输出功率越低，中间信道受XPM的影响所导致的脉座现象和走离效应比两侧波长信道严重.     

全光地址识别机理的研究

在面向分组业务的全光交换系统中,采用全光地址处理技术可以减少处理时延,大大提高信息处理速度和网络吞吐量,对全光网络的研究具有重要意义。分析了光正交码的自相关性与互相关性,并将其特性应用于全光传送网中,以针对未来基于光分组业务的全光环网为例,提出了一种光分插复用器的新型结构,给出了总体应用设计规则,重点研究和分析了全光地址识别机理和相关的应用设计方法,给出了针对全光环网组网规模的仿真分析结构和基本实验结果。结果表明采用所提出的设计原则和设计方法来实现全光地址识别是可行的。     

擦除光对铁电液晶光调制器光电响应特性的作用

针对以金属铝作反射介质的铁电液晶光寻址空间光调制器,提出了一类光-光等效电路模型,达到拓展电路模型到调制器光电响应特性研究的目的.擦除光对光电响应特性影响的模拟结果表明,擦除光能极大加快信息的擦除速度,帧速2.2 kHz,写入光强10 mW/cm2时,取擦除光强为10 mW/cm2,恰能将信息擦除.擦除光能有效抑制调制器的非期望输出光功率和调节器件的光电响应速度；对应于无擦除光注入的情况,注入1 mW/cm2擦出光使非期望输出光功率下降77%,响应速度减慢9%.通过设计肖特基势垒高度,擦除光可实现对读出光的开关和灰度调制等功能.给出了实现灰度调制功能的实例.由该模型得到的仿真实验结果在趋势与量级上均与有关文献的实测结果一致.     

基于超结构光纤光栅和非线性放大环镜的OCDM系统

实验研究了基于超结构光纤布喇格光栅的40 Gbit/s×2的光码分复用系统,利用非线性放大环镜对系统解码输出脉冲进行了整形和噪音抑制.在非线性放大环镜非线性开关特性的作用下,解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.6 ps,干扰噪音得到了有效地抑制,实验中环镜的输入功率约为6 mW.结果表明,采用非线性放大环镜能够提高超结构光纤光栅光码分复用系统的性能,这种有效抑制噪音的高速全光编解码还可以应用于光标签交换网络.     

激光电源脉冲功率切换电路仿真分析

激光电源脉冲功率切换电路稳定工作是电源可靠性的保证。电路参数选取直接影响晶闸管、二极管的工况,而晶闸管的良好工况是保证切换激光电源长期可靠运行的基本条件。基于PSCAD软件建立切换电路的仿真模型,重点仿真分析了阻容电路参数配置、限流电阻、并联晶闸管触发同步性对晶闸管和二极管的影响。仿真结果表明,电流上升率过大是晶闸管门极损坏的原因,关断支路中的反向过压是二极管损坏的原因。并针对实际电路,提出晶闸管二极管保护的优化配置方案。     

一种新型的突发汇聚算法研究

分析了现有的突发汇聚算法,同时针对现有汇聚算法的一些特点,提出了一种新型突发包汇聚算法,可以实现在不同网络负载的情况下,根据到达边缘节点的速率同时结合网络的性能(丢包率),动态的调整突发包汇聚的门限值,从而实现了智能组包,克服了原有算法简单,不灵活的缺点.通过仿真结果可以得知,该算法可以明显改善光突发交换网络的丢包率和时延性能,能够很好地支持实时性要求很高的数据业务.     

Generation of optical carrier suppression millimeter-wave signal using one dual-parallel MZM to overcome chromatic dispersion

In this paper, we have proposed a novel approach to generate optical carrier suppression (OCS) mm-wave with signal only carried by one first-order sideband using a dual-parallel MZM in radio-over-fiber (RoF) system, and the transmission performance was also investigated. As the optical mm-wave signal is transmitted along the fiber, there is no time shift of the data symbols resulting from the group velocity dispersion in the fiber because the signal is only modulated on one sideband. The simulation results showed that the eye diagram keeps open and clear even when the optical mm-wave signals are transmitted over 96-km and the power penalty is about 1-dB after fiber transmission distance of 60-km, which is quite consistent with our theoretical analysis. Furthermore, the proposed OCS optical mm-wave generation approach is also used in a full-duplex RoF link based on wavelength reuse at the base station for the uplink due to another pure sideband without carrying data. The bidirectional 2.5-Gbit/s data is successfully transmitted over 40-km standard single mode fiber with less than 0.5-dB power penalty in the simulation. Both the unidirectional RoF downlink and the full-duplex RoF system have good performance.