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RCC电路间歇振荡的研究资料

RCC电路间歇振荡的研究资料
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自激振荡开关电源

自激振荡(RCC)开关电源 中山市技师学院 一、概述 目前市场上销售的手机充电器,从电路结构和充电方式上可分为两大类:第一类是“机充式”充电器,另一类是“直充式”充电器(也叫座充)。所谓“机充式”充电器,就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等(比SL1051、BQ241010/2/3等),输出电压一般在5.5~6.5V;而“直充式”充电器也叫万能充电器,直接对电池充电,由于锂电池(充)满电压为4.2V,所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。 手机充电器输出功率都比较小,一般在5W以下,国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本,国内许多厂商都采用RCC(Ringing Chock Converter)开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉,所以深受国内厂商青睐。然而,读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生,原因不是产品原理有问题,而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的;更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存,不得不使出最下策——只要能输出电压,尽其所能地节省元件! 另外,国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕(反馈),因此输出电压很难控制,负载能力较差,空载时输出电压偏高,带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看,成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量,一般采用集成电路设计方案,电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高,成本通常是国内厂商的3-5倍,质量当然要好。 由于手机充电器输出功率较小(对电网干扰小)、产品受体积所限(消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”),无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器,输入侧电源滤波器(与EMC测试有关的元器件)都一概省去,部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容(Y电容)也节省掉了,所以,几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试,依照中国法律就不能销售,因此厂家就打“擦边球”,把充电器定位为赠品,国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则,质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小,在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”,于是,不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然,对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系,并不会影响消费者正常使用,只是与国家标准要求不符而已! RCC充电器电路结构简单,工作频率由输入电压与输出电流(自适应)改变,控制方式为频率调制(PFM),工作频率较高,如图1是RCC充电器原理框图。 1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工,所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器,下同。

电路原理图详解

电子电路图原理分析 电器修理、电路设计都是要通过分析电路原理图,了解电器的功能和工作原理,才能得心应手开展工作的。作为从事此项工作的同志,首先要有过硬的基本功,要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解,能进行划分功能模块,找出信号流向,确定元件作用。若不知电路的作用,可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位,或反相位。电路和组成形式,是放大电路,振荡电路,脉冲电路,还是解调电路。 要学会维修电器设备和设计电路,就必须熟练掌握各单元电路的原理。会划分功能块,能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组,让每个功能块形成一个具体功能的元件组合,如基本放大电路,开关电路,波形变换电路等。 要掌握分析常用电路的几种方法,熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。 1.交流等效电路分析法 首先画出交流等效电路,再分析电路的交流状态,即:电路有信号输入时,电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡,还是限幅削波、整形、鉴相等。 2.直流等效电路分析法 画出直流等效电路图,分析电路的直流系统参数,搞清晶体管静态工作点和偏置性质,级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如:三极管的工作状态,如饱和、放大、截止区,二极管处于导通或截止等。 3.频率特性分析法 主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率,上、下限频率和频带宽度等,例如:各种滤波、陷波、谐振、选频等电路。 4.时间常数分析法 主要分析由R、L、C及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。若时间常数不同,尽管它的形式和接法相似,但所起的作用还是不同,常见的有耦合电路、微分电路、积分电路、退耦电路、峰值检波电路等。 最后,将实际电路与基本原理对照,根据元件在电路中的作用,按以上的方法一步步分析,就不难看懂。当然要真正融会贯通还需要坚持不懈地学习。 电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图,简称电路图。 电路图有两种 一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物,用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。 另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件,用线条把它们按逻辑关系连接起来,它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来,就把这种图叫做逻辑电路图,简称逻辑图。 除了这两种图外,常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分,它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。 一张电路图就好象是一篇文章,各种单元电路就好比是句子,而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图,还得从认识单词——元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容可以点击本文相关文章下的各个链接,本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍,希望初学者熟悉它们,并记住不忘。 电阻器与电位器(什么是电位器) 符号详见图 1 所示,其中( a )表示一般的阻值固定的电阻器,( b )表示半可调或微调电阻器;( c )表示电位器;( d )表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“ R ”,电位器是“ RP ”,即在 R 的后面再加一个说明它有调节功能的字符“ P ”。

电力系统次同步振荡产生原因分析及对策

电力系统次同步振荡产生原因分析及对策 作者姓名 (单位名称,省份城市邮政编码) 摘要:在电网中串联补偿电容可以提高输电能力和稳定性,但也可能发生次同步振荡(SSO,Subsynchronous Oscillation)运行状态。发电机组以低于同步频率的振荡频率运行,严重影响机组的安全运行,对于电力系统的稳定性及其不利。本文分析了电力系统次同步振荡产生的原因和影响,在此基础上,阐述了解决次同步振荡问题的具体步骤。并探讨了有效抑制次同步振荡的保护方法,对于降低次同步振荡现象对电网安全的影响,提高电力系统的安全性和稳定性具有积极的意义。 关键词:次同步;振荡;输电;抑制;可控串补 发生机电扰动时,汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去平衡,使轴系这个弹性质量系统产生扭转振动[1-2]。引起扭振的原因包括机械扰动与电气扰动。机械扰动指不适当的进汽方式、调速系统晃动、快控汽门等。电气扰动分为两类:一类是次同步谐振(SSR,Subsynchronous Resonance)及次同步振荡(SSO,Subsynchronous Oscillation) ;另一类指各种急剧扰动如短路、自动重合闸、误并列等。 一电力系统次同步振荡产生的原因及抑制步骤 (1)次同步振荡产生原因 通过串联电容的形式进行补偿可以提高输电线路的输送能力,优化输电线路间的功率分布,并可以增加电力系统的稳定性,是交流输电系统中广泛采用的方法[3-4]。但这种方法也可能引发电力系统中的电气系统或汽轮发电机组以小于同步频率的振动频率进行能量交换,称为次同步振荡(SSO)。诱发次同步振荡的原因包括串联电容、稳定器的加装、励磁系统、直流输电等。次同步谐振会造成汽轮机或发电机的轴系长时间呈现低振幅扭振的状态,又因为发电机或汽轮机的转子具有较大的惯性,轴系具有灵敏的低阶扭转模态特性,所以发电机或汽轮机会出现低周高应力的机电共振,对发电机组的安全运行造成严重的威胁。次同步振荡在交流输电系统和直流输电系统中的形成原理不同,在交流输电系统由于又谐振回路的存在所以称为次同步谐振(SSR),主要从异步发电效应、暂态力矩放大作用和机电扭振相互作用三个角度进行描述和分析。其中,发电机扭振时最重要的一种影响,长时间的机电扭振的存在会加剧发电机组的疲劳损耗。也会产生隐性故障,一旦发展成机电材料破损,将会造成恶性事故,对电力系统的安全稳定运行带来极大的威胁。 (2)抑制步骤 对于次同步振荡的问题可以通过三个步骤加以解决。第一步是通过对系统进行分析,选择合适的运行方式。由汽轮发电机轴系扭振监测系统对发电机组的各种电气扰动下的轴系扭振进行实时路波,分析机组轴系的模态、阻尼以及扭振对轴系造成的损失。从而由阻尼值是收敛还是发散决定不同的运行方式下是否存在次同步振荡或次同步谐振。第二步是对次同步振荡进行抑制或消除。具体的办法是提高发电机组的阻尼来抑制或消除次同步振荡。例如,可以通过发电机端阻尼控制系统(GTSDC)对发电机组定子电流进行控制达到提高阻尼的效果;还可以通过次同步阻尼控制系统,根据系统的具体控制要求,向电力系统或发电机组提高次同步电流,使发电机组增加与次同步扭振相适应的次同步阻尼扭矩,达到抑制次同步振荡的作用。第三步是建立发电机组扭振保护系统(TSR),实时连续地监视汽轮发电机轴系的转速情况,并及时进行分析。当轴系的疲劳值达到极限或者当轴系被激发特征频率的扭振、振幅逐步发散可能对机组安全构成威胁时,进行保护跳闸、告警及联动。

自激振荡的产生和消除

运放震荡自激原因及解决办法 分类:信号完整性运放2011-07-10 21:10 10663人阅读评论(0) 收藏举报360工作测试网络 闭环增益G=A/(1+FA)。其中A为开环增益,F为反馈系数,AF为环路增益 A(开环增益) = Xo/Xi F(反馈系数)=Xf/Xo 运放震荡自激的原因: 1、环路增益大于1 (|AF|》1) 2、反馈前后信号的相位差在360度以上,也就是能够形成正反馈。 参考《自控原理》和《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》

在负反馈电路时,反馈系数F越小越可能不产生自激震荡。换句话说,F越大(即反馈量越大),产生自激震荡的可能性越大。对于电阻反馈网络,F的最大值是1。如果一个放大电路在F=1时没有产生自激振荡,那么对于其他的电阻反馈电路也不会产生自激振荡。F=1的典型电路就是电压跟随电路。所以在工作中,常常将运放接成跟随器的形式进行测试,若无自激再接入实际电路中 自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电 源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输 出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡. 重要的概念 相位裕度---如下图所示,显然我们比较关心当20lg|AF|=0时,相位偏移是否超过180

继电器控制电路模块及原理讲解

继电器控制电路模块及原理讲解 发布: 2011-9-8 | 作者: —— | 来源:huangguohai| 查看: 564次| 用户关注: 能直接带动继电器工作的CMOS集成块电路在电子爱好者认识电路知识的的习惯中,总认为CMOS 集成块本身不能直接带动继电器工作,但实际上,部分CMOS集成块不仅能直接带动继电器工作,而且工作还非常稳定可靠。本实验中所用继电器的型号为JRC5M-DC12V微型密封的继电器(其线圈电阻为750Ω)。现将CD4066CMOS集成块带动继电器的工作原理分析如下:CD4066是一个四双向模拟开关,集成块SCR1~SCR4为控制端,用于控制四双向模拟开关的 能直接带动继电器工作的CMOS集成块电路 在电子爱好者认识电路知识的的习惯中,总认为CMOS集成块本身不能直接带动继电器工作,但实际上,部分CMOS集成块不仅能直接带动继电器工作,而且工作还非常稳定可靠。本实验中所用继电器的型号为JRC5M-D C12V微型密封的继电器(其线圈电阻为750Ω)。现将CD4066CMOS集成块带动继电器的工作原理分析如下: CD4066是一个四双向模拟开关,集成块SCR1~SCR4为控制端,用于控制四双向模拟开关的通断。当SCR1接高电平时,集成块①、②脚导通,+12V→K1→集成块①、②脚→电源负极使K1吸合;反之当SCR1输入低电平时,集成块①、②脚开路,K1失电释放,SC R2~SCR4输入高电平或低电平时状态与SCR1相同。 本电路中,继电器线圈的两端均反相并联了一只二极管,它是用来保护集成电路本身的,千万不可省去,否则在继电器由吸合状态转为释放时,由于电感的作用线圈上将产生较高的反电动势,极容易导致集成块击穿。并联了二极管后,在继电器由吸合变为释放的瞬间,线圈将通过二极管形成短时间的续流回路,使线圈中的电流不致突变,从而避免了线圈中反电动势的产生,确保了集成块的安全。 低电压下继电器的吸合措施

电力系统次同步振荡.

第8章HVDC引发SSO的机理及抑制 8.1 概述 由HVDC输电系统引起电力系统SSO的原因可以归纳为三种情况: (1)与HVDC的辅助控制器相关; (2)与HVDC系统的不正常运行方式相关; (3)与HVDC系统的电流控制器相关。 第一种情况可以通过改造辅助控制器来消除隐患,第二种情况尽管难以预测,但在实际工程中很少碰到,可以通过规范系统的运行来解决,第三种情况较为常见,可以通过在HVDC 控制器中做些改变加以解决,如加入SSDC。本文重点讨论由HVDC电流控制器引发的SSO 问题。 实际经验表明,次同步振荡基本上只涉及汽轮发电机组,尤其是30万千瓦以上的大容量机组。水轮发电机组转子的惯量比汽轮机要大得多,且水轮机的水轮上具有黏性阻尼,故其转子的固有阻尼很高,不易发生次同步振荡。对于汽轮发电机组,HVDC系统也只有在一系列不利因素同时作用时,才可能产生次同步振荡不稳定。这些不利因素主要包括:(1)汽轮发电机组与直流输电整流站之间的距离很近; (2)该汽轮发电机组与交流大电网的联系很薄弱; (3)该汽轮发电机组的额定功率与HVDC系统输送的额定功率在同一个数量级上。 其中,汽轮发电机组与交流系统大电网之间联系的强弱对其能否发生次同步振荡起着非常重要的作用。常规电力负荷的特性随频率而变化,它们对发电机组次同步振荡有一定的阻尼作用,但当发电机与大电网的联系较弱时,这个阻尼基本上不起作用。此外,若HVDC 系统所输送的功率大部分由附近的汽轮发电机组供应,则功率振荡通常发生在整流站和这些发电机组之间,当HVDC的额定功率与附近发电机组的额定容量相差不大时,振荡情况较严重。 在逆变站附近的汽轮发电机组一般不会发生次同步振荡,因为它们并不向直流输电系统提供有功功率,而只是与逆变站并列运行,向常规负荷供电。HVDC系统中的次同步振荡与HVDC运行工况、控制方式、控制参数、输送功率、直流线路参数,以及发电机同直流输电线的耦合程度等因素有关。 8.2 次同步电气量在交直流侧间的传递关系分析 HVDC换流器具有离散采样和调制的特性,可以用开关函数法对其进行分析。对换流器进行开关函数分析后,可以得到系统的次同步电气量在发电机组转子、交流网络、HVDC 直流侧系统之间的相互传递关系。 当交流侧电压中有频率为ωm的次同步分量时,经过换流器调制作用后在直流电压中将存在显著的频率为(ω0-ωm)的分量,其中ω0为系统的额定频率;反之,当直流电流中存在次同步频率为ωr的纹波分量时,经过换流器调制作用后在交流侧相电流中将存在显著的频率为(ω0±ωr)的分量。 发电机组转子与交流网络的次同步分量是通过定、转子磁场的相对运动产生的。转子上频率为ωs的扰动会在定子侧感应出与ωs互补的次同步(ω0-ωs)分量和超同步(ω0+ωs)分量。对

运算放大电路可能遇到自激振荡和阻塞现象解决办法

运算放大电路 1.运放的阻塞现象和自激振荡及它们消除措施电路图 集成运放出现阻塞现象时,放大电路将失往放大能力,相当于信号被运放阻断一样。例如电压跟随器就常发生阻塞现象,这是由于跟随器的输进、输出电压幅度相等,其输进信号的幅度一般较大(跟随器作为输出级时),假如运放输进级偏置电压不大于输进信号的峰一峰值,则输进级在输进信号峰值时会变为饱和状态,当出现饱和时,输进、输出电压变为同相,负反馈就变为正反馈。显然,正反馈将导致输进级一直处于饱和状态,输进信号将不能正常输出,这就造成了阻塞现象。 为了进一步说明阻塞现象的成因,举例如下:图(a)为晶体管输进型运放的输进级电路,现假定共模输进电压范围小于+8V,并假定输出信号的电压振幅为+14V。若运放接成电压跟随器,参见图(b),现有一个大于8V的信号加于同相输进端(对应③脚),当输进信号处于正半周时,输出电压V o也为正值,这个电压V o经反馈加在输进差动放大电路Q2的基极,此时Q2将处于饱和导通状态(集电结处于正向偏置),因此+Vs通过Q2的集电极电阻直接加在运放的输出端,使运放出现阻塞现象。一旦发生阻塞,只能采用切断电源的方法来破坏正反馈。即为恢复运放正常工作,需暂时切断电源。这种阻塞现象具有极大的危险性,它可能使器件迅速损坏,其原因是:由图(a)知输进级采用NPN型晶体管组成差动放大电路,由于输进信号幅度超过共模电压的答应范围,电路将在信号正峰值时出现阻塞,若信号源内阻

较低,反馈电阻也较小,流过Q2集电结的电流就过大,有可能烧坏晶体管Q2,使集成运放损坏。另外,在输出端上不论什么原因产生的输出瞬时过压也会造成阻塞现象。 消除阻塞现象的方法一般可分为两类:限制输进电压法和防止输出瞬时过压法。图(b)所示电路即为限制输进电压钳位法,图中±Vcm 为共模输进电压上、下限极限值,运用二极管D1和D2实现将输进电压钳位在±Vcm之间。这个方法具有通用性。当运放的电压放大倍数大于l时,其钳位电平值应降低相应的倍数。

开关电源入门必读:开关电源工作原理超详细解析

开关电源入门必读:开关电源工作原理超详细解析 第1页:前言:PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术,所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源(Sw itching Mode P ow er Supplies,简称SMPS),它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型:线性电源(linear)和开关电源(sw itching)。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电,比如说12V,而且经过转换后的低压依然是AC交流电;然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流,并将低压AC交流电转化为脉动电压(配图1和2中的“3”);下一步需要对脉动电压进行滤波,通过电容完成,然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电(配图1和2中的“4”);此时得到的低压直流电依然不够纯净,会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波),所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后,我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了(配图1和2中的“5”) 配图1:标准的线性电源设计图

配图2:线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电,比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等,但是对于高功耗设备而言,线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言,其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比:也即说如果输入市电的频率越低时,线性电源就需要越大的电容和变压器,反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz(有些国家是50Hz)频率的AC市电,这是一个相对较低的频率,所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外,AC市电的浪涌越大,线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见,对于个人PC领域而言,制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动,因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言,AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60KHz)。随着输入电压的升高,变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是,我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式,和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 事实上,终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案:闭回路系统(closed loop system)——负责控制开关管的电路,从电源的输出获得反馈信号,然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器(这个方法称作PW M,Pulse W idth Modulation,脉冲宽度调制)。所以说,开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整,从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量,而且降低发热量。 反观线性电源,它的设计理念就是功率至上,即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下,结果产生高很多的热量。 第2页:看图说话:图解开关电源 下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction,功率因素校正)电路的廉价电源,图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。 图3:没有PFC电路的电源 图4:有PFC电路的电源 通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处:一个具备主动式PFC电路而另一个不具备,前者没有110/220V转换器,而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。

电网次同步振荡对保护装置的影响

电网次同步振荡对保护装置的影响 发表时间:2019-04-01T11:49:09.707Z 来源:《电力设备》2018年第29期作者:谐波[导读] 摘要:伴随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高,人们对电力供应的依赖程度加深,对电力的需求越来越大。 (囯网新疆电力有限公司哈密供电公司新疆哈密 839000)摘要:伴随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高,人们对电力供应的依赖程度加深,对电力的需求越来越大。且随着电力系统的不断改革,分布式电网的应用改变了传统配电网模式,推动了配电网的更新与发展,但在一定程度上增加了配电网运行难度。大量电力电子器件的应用会引起电力系统中次同步振荡现象,严重影响了电力系统的运行稳定性。本文简单分析了电力系统次同步振荡现象 及相关的抑制措施。 关键词:电力系统;同步振荡;抑制措施近年来,电网建设规模不断扩张,供电难度和设备负荷随之提高,越来越多的分布式新能源接入配电网。分布式新能源具有环保的优点,应用在电力系统中可以满足社会发展对于电力的需求,有效降低电力运输过程中的损耗,提高供电质量,对我国电力事业的发展有重要的意义。分布能源系统模型高维性、运行方式的不确定性、元件的强非线性、扰动的随机性,使得电力系统稳定现象多变,稳定机理十分复杂,电力系统动态机理与控制越来越困难。此外,由于电网的运行形式不断变化,规模越来越大,大量电力电子设备及系统的应用会使电网呈现不稳定的运行状态,产生低于基波的次同步振荡现象,其安全稳定运行面临严峻挑战。 一、概述电力系统次同步振荡 1基本概念 通过串联电容的形式进行无功补偿可以提高输电线路的输送能力,优化输电线路间的功率分布,并提高电力系统的稳定性,是交流输电系统中广泛采用的方法。但这种方法也可能引发电气系统或汽轮发电机组以小于同步频率的振动频率进行能量交换,称为次同步振荡。在电力系统运行中,针对电网的运行状态,在不同带宽频率下,控制的环节有所不同,如图1所示,在额定频率附近,属于电网同步和电流控制环节,当电力系统受到扰动后,系统平衡点偏移,在这种运行状态下,电网与发电机组之间存在一个或多个低于系统同步频率的频率,在该频率下进行显著能量交换,因而出现次同步谐振现象。 2产生机理 次同步振荡在交流输电系统和直流输电系统中的产生机理不同,在交流输电系统由于有谐振回路的存在所以称为次同步谐振,主要从发电机效应、暂态力矩放大作用和机电扭振相互作用三个角度进行描述和分析。第一,发电机效应,假设发电机转子以常速旋转,由于转子的转速高于由次同步电流分量引起的旋转磁场的转速,在次同步频率下从电枢终端分析,转子电阻呈负值,当这个视在负值电阻超过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时,就会发生电气自振荡,这种自激振荡认为是由过电压和过电流引起的;第二,暂态力矩放大作用,当系统发生干扰时,电磁转矩就会施加于发电机转子上,使发电机轴段承受转矩压力,串联电容补偿输电系统中的干扰,会造成电磁转矩振荡,如果此频率接近于任何转子段的自然振荡频率,会导致转子转矩远远大于无串补系统的三相故障转矩;第三,扭转相互作用,设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡,fm能导出电枢电压分量频率fem,其表达式为fem=fo+fm,当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时,电枢电流产生一个磁场,该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩,这使次同步电压分量导致的次同步转矩得以维持。 二、分析次同步振荡对保护装置的影响 1电力系统振荡是由于系统和发电机并列运行时失去了同步,不能稳定运行,就形成了电力系统震荡,对保护装置造成影响。从而可能造成电网大面积停电,严重的使系统瓦解。根据发生振荡时电力系统是否稳定,可以分为同步振荡和非同步振荡,同步振荡指系统稳定在有限时间内衰减后达到新的平衡;非同步振荡指不稳定系统产生的振荡导致系统和发电机同步运行受到破坏。现在电网结构和发电机组越来越庞大,还出现了低频振荡和次周期振荡。 2同步振荡异常时,各级保护自动装置动作,会产生海量的报警信息,这些装置动作信息不加选择地涌入监控报警系统,如果同时出现了多种故障并伴随有保护和断路器的拒动、误动时,警报信息在传输中也可能会发生丢失,问题就会变得异常复杂, 三、加强电力系统次同步振荡抑制措施,减少对保护装置的影响 1应用滤波器 第一,应用无源滤波器,该滤波器主要由电感元件、电容元件以及电阻元件组成,这种滤波器一般装设在次同步振荡源的附近交流侧,由L、C元件构成谐振回路,当谐振频率与高次谐波电流频率相匹配时,可以阻止该高次谐波流入电网,其优点是投资较小、维护方便、结构简单等,是同步振荡抑制以及无功补偿的主要措施;第二,应用有源滤波器,有源滤波器产生与振荡波形一致、方向相反的电流,输入需要治理的网络,进而抵消非线性负荷产生的振荡电流,使得电网中仅含基波电流,随着PWM控制技术、全控型半导体器件的成熟和基于瞬时无功理论的检测理论的提出,有源电力滤波器得到了迅速发展。 2提高阻尼 电力系统次同步振荡是一种振荡失稳现象,增加振荡模态的阻尼是一种有效的抑制手段,如采用FACTS装置、SSDC和附加励磁阻尼控制器,均是在此基础上对次同步振荡进行控制和抑制。此外,励磁系统阻尼器针对汽轮发电机的扭转振荡来调制系统的输出。来自转子振荡的信号移相放大之后,通过励磁系统控制增加系统的有效阻尼来抑制次同步振荡。对于电网与发电机组转子之间相互作用产生的次同步振荡现象,除增加阻尼外,还可在电路中附加阻塞滤波器、旁路阻尼滤波器、线路滤波器和动态滤波器等,通过阻断相应的次同步电气量通道也能有效地抑制次同步振荡。 3应用轴系扭振保护装置当次同步振荡对发电机组的运行安全造成巨大影响时,可以应用轴系扭振保护装置,通过事故告警、保护跳闸及采取切除机组的形式抑制次同步振荡。轴系扭振保护装置监测的参数是发电机的轴系转速、轴系的寿命疲劳定值、次同步振荡的幅度。将相关事故机组切除后,电力系统中的负阻尼状况消失,再通过原动机的配合可以使转矩在短时间内减小,从而避免次同步振荡和轴系扭振影响扩大。对于剩余的在线机组,切除机组将改变系统结构和等效串补度,一定程度上能增强在线机组的模态阻尼,有利于抑制次同步振荡。 4应用可控串联补偿装置

PSS和SVC联合抑制次同步振荡

万方数据

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第7期 蒋平,等:PSS和SVC联合抑制次同步振荡 @ 的电气阻尼.无法兼顾所有谐振模式,甚至对其他谐振模式的阻尼有负面影响。两者同时配置后.有效地解决了上述问题.主谐振点附近没有出现较大的负阻尼.在提高低频振荡点和4个自然扭振频率附近的电气阻尼的同时也能够有效地应付扭振频率偏移。3.3时域仿真验证 t=2s时在发电机的机械转矩上施加0.2P.U.的阶跃扰动.该扰动的持续时间为4个工频周期。同时配置改进PSS和含SSDC的SVC后的母线电压U、发电机电磁功率L及轴系各质块问的转矩变化如图 lO所示。 主}吾 ≥器 《1?6 e 1.4 心1.2 1.0 j 1.2 毒1.0芍0.8 j 1.6 e 1.4 o 1.20.48 2345678910 t/s (a)原系统 7、.,-/、一一一一一一一一~~一 ~ 、八/\Ⅳw认~ 0●--一一一. 旷一…一 -i●■u?L▲一 一’一一 -—k,一、—、—、—。~’~一一一一一一—一 Ill?-“......... T7-””2 3 4 5678910 t/s (b)同时配置改进PSS和含SSDC的SVC 圈lO小扰动下仿真结果 Fig.10Simulative resultsundersmalldisturbance 可见,系统受到小扰动干扰时.通过改进PSS和含SSDC的SVC的联合控制.SSO得到了完全的抑制。下面以三相短路故障来验证改进PSS和含SSDC的SVC联合抑制SSO的情况.t=5s时在输电线路末端施加0.067s的三相接地短路。同时配置改进PSS和含SSDC的SVC后的母线电压、发电机电磁功率以及轴系各质块间的转矩变化如图ll所示。 (a)原系统 厂、/、^,、^^^4 ‰^^—∥扩帅 抄r…一一。: t/s (b)同时配置改进PSS和舍SSDC的SVC图1l三相短路情况下仿真结果 Fig.1lSimulativeresultsunder three-phaseshortcircuit 3.4Pronv方法验证 取系统小扰动情况下的角速度信号进行Pronv分析,配置改进PSS和含SSDC的SVC前后各个谐振 .n.d\. .n.d\一轧鬃 .n.\ .n.d\. o m O 00 O O .n.\ .厶\目:…细八 .;.厶\一 万方数据

电力系统次同步振荡分析

电力系统次同步振荡(Power system synchronization oscillation) 产生机理和条件 次同步震荡基本概念:大型汽轮发电机组的转子轴系具有弹性,由于机械和电气的相互作用, 在特定条件下会自发振荡。输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装, 发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等,均有可能诱发、导致次同步 振荡(SSO)现象。有时也发生在发电机非同期并列或系统发生不对称短路等大扰动后的暂态过 程中。 根据次同步谐振产生的原因可从4个方面加以描述: 1)感应发电机效应:假设发电机转子以常速旋转,由于转子的转速高于由次同步电流分量引起 的旋转磁场的转速,在次同步频率下从电枢终端看去转子电阻呈负值。当这个视在负值电阻超 过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时,就会发生电气自振荡,这种自激振荡认为 是由过电压和过电流引起的。 2)扭转相互作用:设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡,fm能导出电枢电压分量频率fem,其表达式为fem=fo+fm,当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时,电枢电流产生一个 磁场,该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩,这使次同步电压分量导致的次同步转矩得 以维持。如果次同步频率分量和转子转速增量的相位相同,而且等于或超过转子固有机械阻尼 转矩时,就会使轴系的扭振加剧。电气和机械系统之间的相互作用就被认为是扭转相互作用。 3)暂态力矩放大作用:当系统发生干扰时,电磁转矩就会施加于发电机转子上,使发电机轴段 承受转矩压力。串联电容补偿输电系统中的干扰,会造成在fo-fer频率下的电磁转矩振荡。如 果此频率接近于任何转子段的自然振荡频率fn,会导致转子转矩远远大于无串补系统的三相故 障转矩,这是由电气和机械自然频率之间的振荡引起的,称为暂态转矩放大效应。 4)由电气装置引起的次同步振荡:最初发现HVDC及其控制系统会引起汽轮发电机组的轴系扭振, 随后发现其他如电力系统稳定器(PSS)、静止无功补偿器(SVC)、汽轮机高速电液调速系统、 电机调速用换流器等有源快速控制装置在一定条件下均可能引起汽轮发电机组次同步振荡。一 般地说,任何对次同步频率范围内的功率和速度变化响应灵敏的装置,都是潜在的次同步振荡 激发源,而由此引起的发电机组次同步扭振问题统称为“装置引起的次同步振荡”。 归纳成两类次同步震荡产生原因分析: ●交流输电产生次同步震荡的原因分析 输电系统为了提高输电能力和增加瞬态稳定性,有时在电网中串联补偿电容,使整个电网形成 R-L-C 回路,此回路将发生次同步谐振。次同步谐振是电力系统的一种运行状态,在这种状态下, 电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机(电网或电机)联合系统的自然振 荡频率交换能量。由次同步谐振导致的感应发电机效应,可能出现负阻尼,使次同步电气振荡 不衰减或增强。当次同步电气振荡频率e f 与机组轴系某阶扭振固有频率n f 互相耦合,即 e n N f + f = f (N f 为工频),将产生次同步机电谐振。 ●直流输电产生次同步振荡的原因分析 高压直流输电(HVDC)引起SSO 的原因在于直流控制器的作用。发电机转子上微小的机械扰动, 将引起换相电压尤其是其相位的变化。在等间隔触发的HVDC 系统中,换相电压相位的偏移,

自激振荡器电路的解析过程

自激振荡器电路的解析过程 图中用灯泡代表喇叭.当开关按下,电流从X1-->C1--->R1--->Q1基极--->Q1--->发射极---->负这个路径向电容充电,由于电容一开始电压不能突变,电容开始瞬间左边直接等于电压电压1.5V 相当于短路. Q2基极此时为高电平截止,随着电容充电电流的减少,C1左边电压变成负电,Q1截止,此时电容开始放电,放电回路分2路:第一:C1---->X1----->Q2集电极------>Q2基极。第二:C1----->X1------>Q2集电极------>Q2发射极------>Q1基极------->Q1发射极------>负.一旦放电完毕,Q1又开始导通,就出现发声现象.注:仿真软件局限性:开关闭合是,仿真软件只认为有直流信号,导致仿真失效. PNP 三极管正向导通电阻小,反向导通电阻大。 刚上电的时候,10T上有电压,所以其电流逐渐增加。三极管Q1导通,30T上有了电压,电流放大增加,结果导致10T电流减小。10T电流减小到一定程度,Q1截止,30T上没了电流。T1的能量在次级释放。周而复始,产生震荡。 这是一个开关式手机充电器电路。二极管D3将220交流电半波整流,经电容C1滤波,形成大约300V直流电源电压。300V直流电源电压经R2 4M7电阻给三极管Q1提供微弱的基极电流使其导通,由于变压器3、4脚之间的电感作用,Q1集电极电流缓慢上升,上升到大约0.05A时,电阻R1电压达到13x0.05=0.65V,使晶体管Q2导通,将Q1基极电流旁路,Q1关断。变压器3、4端电感线圈的电流经二极管D7向1、2端之间的副边转移,这样的周期性工作给电容C4充电形成4.3V电压,经R6限流使LED亮,表示充电器工作,如经USB接口接上手机锂电池,就给手机锂电池充电。 追问: 谢谢,,您回答的特别好。。但我还是有些地方不懂,Q1关闭之后R1上将没有压降,Q2是如何继续导通的还是就进入下个周期了。。?还是Q1截止之后次级输出电压,反馈绕组

LC振荡电路的工作原理及特点

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路,顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路,这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种,比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式,它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比,如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话,就必须提高其振荡频率,而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡,是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性,使得电磁这两种能量在交替转化,简而言之,由于电能和磁能都有最大和最小值,所以才有了振荡。当然,这只是一个理想情况,现实中,所有的电子元件都有一些损耗,能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部,导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件,这个放大元件可以是三极管,也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件,这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大,从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大,然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负,按变压器同名端的符号可以看出,L2的上端电压极性为负,反馈回基极的电压极性为正,满足相位平衡条件,偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件,只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适,满足振幅条件,就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。 充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。 放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的

详细讲解MOS管工作原理

详细讲解MOSFET管驱动电路 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。包括MOS管的介绍,特性,驱动以及应用电路。 1,MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。 2,MOS管导通特性 导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。

NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC 时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。 3,MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 4,MOS管驱动 跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

《电路原理》练习题及详细解析答案

第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图(a)、(b)中:(1)u、i的参考方向是否关联?(2)ui乘积表示什么功率? (3)如果在图(a)中u>0、i<0;图(b)中u>0、i>0,元件实际发出还是吸收功率? (a)(b) 题1-1图 解:(1)题1-1图(a),u、i在元件上为关联参考方向。题1-1图(b)中,u、i在元件上为非关联参考方向。 (2)题1-1图(a)中,P=ui表示元件吸收的功率。题1-1图(b)中,P=ui表示元件发出的功率。 (3)题1-1图(a)中,P=ui<0表示元件吸收负功率,实际发出功率。题1-1图(b)中,P=ui>0,元件实际发出功率。 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下,写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程(即VCR)。 (a)(b)(c) (d)(e)(f) 题1-4图 解:(1)题1-4图(a)中,u、i为非关联参考方向,u=10×103i。(2)题1-4图(b)中u、i为非关联参考方向,u=-10i。 (3)题1-4图(c)中u与电压源的激励电压方向相同u= 10V。(4)题1-4图(d)中u 与电压源的激励电压方向相反u= -5V。(5)题1-4图(e)中i与电流源的激励电流方向相同i=10×10-3A。(6)题1-4图(f)中i与电流源的激励电流方向相反i=-10×10-3A。 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率(须说明是吸收还是发出)。 (a)(b)(c) 题1-5图

解:题1-5图(a)中流过15V电压源的2A电流与激励电压15V为非关联参考方向,因此,电压源发出功率PU发=15×2W=30W; 2A电流源的端电压为UA=(-5×2+15)=5V, 此电压与激励电流为关联参考方向,因此,电流源吸收功率PI吸=5×2W=10W; 电阻消耗功率PR=I2R=22×5W=20W,电路中PU发=PI吸+PR功率平衡。 题1-5图(b)中电压源中的电流IUS=(2-5/15)A=-1A,其方向与激励电压关联,15V的电压源吸收功率PUS吸=15×(-1A)=-15W 电压源实际发出功率15W。 2A电流源两端的电压为15V,与激励电流2A为非关联参考方向, 2A电流源发出功率PIS 发=2×15=30W 电阻消耗功率PR=152/5=45W,电路中PUS+PR=PIS发功率平衡。 题1-5图(c)中电压源折中的电流IUS=(2+15/5)A=5A方向与15V激励电压非关联,电压源发出功率PUS发=5×15=75W。 电流源两端的电压为15V,与激励电流2A为关联参考方向,电流源吸收功率PIS吸=2×15=30W, 电阻消耗功率PR=152/5=45W,电路中PUS发=PIS吸+PR功率平衡。 1-16 电路如题1-16图所示,试求每个元件发出或吸收的功率。 I 1 (a)(b) 题1-16图 解:题1-16图(a)中,应用KVL可得方程: -U+2×0.5+2U=0 解得: U=-1V 电流源电压U与激励电流方向为非关联,因此电流源发出功率为: PIS发=-1×0.5=-0.5W(实际吸收功率)。 电阻功率为: PR=0.52×2=0.5W VCVS两端的电压2U与流入电流方向关联,故吸收功率为 PUS吸=2U×0.5=-1W(实际发出功率)。 显然,PIS发=PUS吸+PR 题1-16图(b)中,在结点A应用KCL可得: I2=I1+2I1-3I1 再在左侧回路应用KVL可得: 2I1+3I1=2 解得: I1=0.4A 根据各电流、电压方向的关联关系,可知,电压源发出功率为: PUS发=2I1=0.8W CCCS发出功率为:

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