mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
变压器油箱表面运行变形振型特性研究

变压器油箱表面振动信号与其内部绕组及铁心的机械状况密切相关,对其进行测量及特性分析是诊断变压器机械故障的重要手段之一。传统的单点测量方式受油箱固有模态特性的影响,使得拾取的信号因测点位置不同而产生很大的差异,且随正常工况波动而变化,限制了该方法的进一步现场应用。该文首先提出变压器油箱表面运行变形振型(ODS)的测量方法;然后在空载及负载试验条件下,分别研究了不同电压和电流时变压器油箱表面的ODS特性,提出了利用振型相关系数(SCC)判断ODS变化程度的方法;最后研究了绕组压紧程度松动时变压器油箱的ODS特性。结果表明:不同测点加速度为多频率复合的周期稳态准同步信号,因各点信号相位相同或相反使得整个表面振动分布呈现波动形式,且不同频率最大振幅出现的位置也有所不同。加载电压及负载电流的变化会直接影响油箱表面振动加速度幅值,但并不影响整体形态,SCC接近于1,即各点间振动幅值比值不变,振动相位不变。与正常情况下相比,绕组松动时SCC远小于1,说明ODS发生了明显变化。该研究工作为基于振动信号的变压器绕组及铁心机械状态评估和故障诊断提供了一条新思路。
计及相关性的电-气-热综合能源系统概率最优能量流

由电力系统、天然气系统和热力系统耦合构成的综合能源系统(IES)是“能源互联网”的重要组成部分,是构建更加经济、环保、高效能源系统的必经之路。该文提出了一种计及相关性的电-气-热IES概率最优能量流计算方法。首先,以IES运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统、热力系统的运行约束及能量耦合约束,建立了IES最优能量流模型;针对IES中风电接入背景下的不确定性因素,并考虑其相关性,建立IES概率最优能量流模型,并采用基于Nataf变换的三点估计法对该模型进行求解。对由修改的IEEE 24节点电力系统、比利时20节点天然气系统和巴里岛32节点热力系统构成的IES进行仿真分析,仿真结果验证了该文所建立模型的可行性与有效性。
计及控制时间窗内功率波动的风电场群无功电压分层优化控制

针对因风电场群的无功电压控制指令周期远大于风电场内有功无功控制周期而造成的场群电压控制指令没有考虑控制周期内有功出力波动带来的节点电压变化的问题,提出一种考虑控制时间窗内电压波动的大规模风电场群无功电压优化控制策略。区域场群控制层采用模型预测控制技术,通过对控制窗内风电出力的动态预测,求取控制窗内从当前至未来多个时刻的中枢点电压偏差和总网损的最优无功控制向量,然后对各风场下达当前无功控制指令。各风场进行自主优化跟踪。通过实时滚动优化,达到总体优化控制效果。在RT-Lab仿真平台上建立由9个大型风电场组成的场群模型,验证了所提出的控制策略比常规优化控制有更好的全局电压优化控制效果,可降低由于风电波动而产生的无功电压事故的风险。
基于柔性直流互联的多微网集成聚合运行优化及分析

为解决多微网集成聚合控制与运行管理问题,提出一种多微网柔性直流互联方案及多目标优化调度方法。首先介绍了多微网柔性直流互联结构和电压源型变流器(VSC)模型。然后,以微网中电压波动最小和系统网损最小为优化目标,综合考虑交流系统、直流系统和VSC的运行约束,提出了基于柔性直流互联多微网的多目标优化模型。最后,采用改进非劣排序多目标遗传算法(NSGA-II)和交直流混合潮流算法对多目标优化模型进行求解,得到帕累托(Pareto)最优解集,针对Pareto最优解集中解的数量大的问题,提出采用模糊聚类法对Pareto最优解集进行筛选,得到最终优化调度方案。对算例进行了仿真分析,结果表明所提模型和算法能够有效抑制微网电压的波动,进而提高可再生能源的渗透率,同时保证系统的经济运行。
基于状态空间法的高压直流输电系统电磁暂态简化模型的解析算法

提出一种基于状态空间法的高压直流(HVDC)输电简化模型的解析算法,用于模拟逆变侧交流故障下直流系统的暂态响应。首先利用准稳态模型对HVDC系统的整流侧做简化;然后把不同工况下的换流器写成统一的形式,并把简化后的HVDC系统模型用一个分时段线性的非齐次微分方程组来描述;最后,通过引入辅助变量,将非齐次方程转化为齐次,从而使计算复杂度大大降低,同时简化后的系统可以用解析算法求解。控制系统用微分-代数方程组描述,用变步长数值积分法求解。在Matlab里编写相应程序实现所提简化模型的解析算法,并与PSCAD里搭建的双端电磁暂态模型进行比较,以验证所提算法的准确性。
以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法

针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。
基于变减载率的光伏发电参与电网调频控制策略

新能源机组大量接入电网降低了电力系统旋转惯性和一次调频资源,导致电网运行时频率波动增大。新能源机组主动参与频率调节是缓解该问题的途径之一,为此提出一种基于变减载率的光伏发电机组参与电网调频控制策略,依据电网频率改变光伏机组减载运行水平,使其能够参与向上/向下的电网频率调节。该策略结合离线曲线拟合、在线功率跟踪和实时光照强度估算,能与最大功率跟踪算法无缝融合,并对曲线拟合误差有一定的鲁棒性。基于RT-LAB的半物理仿真结果验证了该方法的有效性。
基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法

提出一种基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型。将线路的不可用度和稳定性指标作为权值,建立不确定随机主动配电网络。基于该网络,模型以投资总成本、维修、运行和管理费用最小为经济目标,以搜寻在不确定随机网络下的最小生成树为第二目标。规划的决策变量不仅包含系统线路的升级与扩建,且考虑主动配电网中分组投切电容器、静止无功补偿器、电压调节器和分布式电源等主动管理设备的投资与模拟运行,即主动网络管理措施。为求解复杂的混合整数非线性模型,该文采用二阶锥松弛技术将原模型转换为混合整数二阶锥规划问题,并构造了三维不确定机会空间以求解多目标规划问题。通过改进33节点系统的仿真结果,验证了模型的有效性。
三电平逆变器同步不连续空间矢量调制输出电流优化策略

以中点钳位型三电平逆变器为研究对象,对同步不连续空间矢量调制展开研究,提出一种平均误差电流矢量幅值最小的输出电流优化策略。首先对同步不连续调制开关序列构成原则进行研究,根据各参考矢量所处区域将调制度进行分段,对空间矢量平面进行合理划分。其次依据同步性与对称性原则,确定各调制度区段内的备选开关序列,并将零电平钳位状态开关序列加入备选序列,扩充了备选开关序列集合。最后计算各开关序列对应的平均误差电流矢量幅值,以平均误差电流矢量幅值最小为原则,确定线性调制范围内的最优作用开关序列。仿真与实验结果表明,该优化调制策略能有效降低输出电流谐波畸变率,实现对逆变器输出电流质量的优化。
利用健全极MMC注入特征信号的直流线路故障性质判别方法

交流线路自适应重合闸利用跳开相和健全相之间的耦合关系判别线路故障性质;而直流线路故障清除后,直流系统电气量保持恒定,健全极与故障极无耦合关系。在利用高压直流线路极间耦合特性和换流器高可控性的基础上,提出了一种向直流故障线路注入特征信号的故障性质判别方法。首先详细阐述了高压直流输电线路极间耦合特性,特征信号的产生原理与特征信号的选取原则;其次通过换流站附加控制策略向健全极直流线路注入特征信号,故障线路将耦合感应出对应的特征信号,利用该特征信号在线路故障存在和消失两种状态的传播特性差异进行故障性质判别,仿真结果验证了该方法的有效性。
基于临界慢化理论的电力系统自组织临界影响因素阈值计算方法

众多复杂系统在临界相变的临界点附近存在临界慢化现象。针对目前大多数理论确定电力系统自组织临界点的算法复杂、计算时间长或无法提供实际应用中最为关心的判别“阈值”信息的现状,将临界慢化理论用于确定电力系统自组织临界点,并基于Mann-Kendall检验方法确定自组织临界影响因素的临界阈值,方法简单、易于实现。CEPRI 36节点系统和甘肃酒泉实例系统的仿真分析结果与滑动T-检验、负荷损失柱状图、幂律尾分布K-S检验证明了以上计算方法的正确性和高效性,从而可为实时预防电力系统大停电并提前做出针对性的预防控制提供理论基础和技术依据。
变压器油纸绝缘频域介电谱的虚部分析

频域介电谱(FDS)绝缘诊断方法由于具有无损测试、包含绝缘信息丰富等特点被广泛应用在现场测试。但FDS测量结果易受到多种因素影响,如杂质离子含量、温度变化、变压器结构等。而当前研究中,水分含量、杂质离子浓度对油纸绝缘的介电特性影响机理的解释并不完善,因此需要更加合理的介电响应特性仿真和实验分析。本文首先依据实际变压器的测试结果得到扩展Debye模型的参数,并借助Matlab仿真分析扩展Debye模型中纸(板)的绝缘参数的变化对FDS曲线的影响。仿真和实验表明,FDS电导过程的变化规律受杂质离子影响规律明显与水分不同,杂质离子主要影响复电容虚部的低频段。
基于内源式电阻抗成像的接地网缺陷诊断逆问题研究

如何实现对接地网局部支路导体的腐蚀缺陷检测是电力部门一直致力于解决的问题。该文研究了基于电阻抗成像(EIT)技术的接地网场域电阻率分布成像方法,并对接地网腐蚀缺陷进行诊断。首先针对接地网的开域场问题,建立其内源式电阻抗成像正、逆问题模型。其次对于其逆问题的病态性,提出一种基于改进正则化的牛顿-拉夫逊迭代方法对接地网的逆问题进行求解;针对接地网场域的大尺寸和土壤与扁钢电阻率的高对比度问题,提出土壤分离和分区成像的方法,提高了图像的分辨率。最后通过实验对接地网的腐蚀缺陷进行了电阻抗成像诊断,实验结果表明该方法能够对腐蚀缺陷进行准确定位,验证了该方法的正确性。
双向无线电能传输系统效率优化控制策略研究

电动汽车双向无线电能传输系统以其便利性和互动性,可适用于未来车联网。相比单向系统,双向系统控制自由度多,不同自由度的选取和组合会影响系统中变换器和传输线圈损耗的分布及其大小,进而影响系统的整体效率。因此,如何通过多个控制自由度间的协调组合提升系统整体效率,是双向系统控制的关键性问题。该文首先分析了多个控制自由度间组合关系对变换器运行状态和线圈间传输效率的影响,推导了实现变换器优化运行和线圈间传输效率提升的约束条件。在此基础上,针对上述优化运行条件,对系统各部分损耗及整体效率进行了估算,并提出一种实现双向无线电能传输系统效率优化的多自由度组合控制策略。搭建了相应的仿真和实验平台,实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。与传统控制策略的对比结果表明,所提方法能进一步优化系统运行状态,提升整体效率。
基于在线附加Q学习的伺服电机速度最优跟踪控制方法

该文将在线Q学习方法与附加控制思想相结合,讨论了其在伺服系统中电机速度最优跟踪控制问题上的应用。首先在线性二次型跟踪器问题的框架下对待求解问题进行了定义;然后给出了在线附加Q学习迭代式地进行策略评价、策略改善的具体算法。仿真测试中,首先为电机速度跟踪问题设计了传统的PI控制器,然后将基于该文思路所设计的附加控制器与其并联,组成新的速度控制器。仿真结果表明,附加控制器显著改善了电机速度跟踪的动态响应特性,并且具备在被控系统参数发生改变时自动调优的自适应能力。非线性系统在特定条件下可进行局部线性化时,也可用该方法来得到更优的控制性能。
纳秒脉冲火花放电高效转化甲烷的实验研究

火花放电是一种气体温度介于电弧放电和介质阻挡放电(DBD)之间的放电形式,具有设备简单、成本较低、转化率高和能量利用效率高等优点,是存在工业化潜力的甲烷高效转化技术。纳秒脉冲放电具有窄脉宽和上升沿,能够提高火花放电等离子体的不平衡程度,降低气体温度,进一步提高甲烷转化能量利用效率。本文研究纳秒脉冲甲烷放电的放电特性和产物分布,实验结果表明在输入能量为170kJ/mol的条件下,甲烷转化率可达60%、氢气选择性和产率分别为44.4%和26.6%、乙炔选择性和产率分别为28.8%和16.8%、总能量利用效率为33.9%、氢气能量利用效率为23%。获得了350~700nm的甲烷等离子发射光谱(OES),包括H_α、H_β、H_γ氢原子等Balmer谱线和CH、C~+、C_2等谱线,并利用H_α的Stark展宽效应估算了电子密度约为10~(17)cm~(-3)量级。利用ICCD和单色仪获得了电子密度和CH、C_2发射光谱演变过程,实验结果表明电子密度随时间逐渐减少;C~+几乎仅在外加脉冲时存在,CH仅在外加脉冲结束后出现,说明C~+主要是由电子碰撞产生的,而C~+在放电结束后与H发生反应生成CH,CH进一步复合生成C_2H_2。
永磁风力发电机风冷结构设计与分析

随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高,其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。以一台1.65 MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例,基于计算流体力学和传热学理论,建立发电机全域三维流动与传热耦合模型,应用有限体积法数值分析发电机内的流动和温升分布状态。针对强迫风冷结构需要外接风机而占用系统空间大、清洁维护难度高的问题,提出一种由转子辐板支架作为离心式风扇驱动冷却风的全封闭式自循环风冷系统。通过不同冷却结构尺寸下散热性能的对比研究,给出了较适宜的发电机冷却结构方案,对提高大型永磁风力发电机的运行可靠性具有一定的参考意义。
基于模糊评价的风电场有功功率分配算法

按风速权重风电场有功功率分配算法存在有功功率输出波动大、桨距角频繁调节的问题,为此本文提出一种基于模糊评价的风电场有功功率分配算法。将风电机组限功率运行分为变速、变速变桨和变桨三个运行区,以风电机组的桨距角、转速和风速为输入,通过分区域模糊推理,得到风电机组的健康度和调节能力,最终采用按能力权重分配算法得到风电机组有功功率给定。仿真结果表明,基于模糊评价算法的风电场有功功率输出平滑,风电场机组转速变化和桨矩角变化都较小。
不均匀直流电场下绝缘材料表面电荷积聚与消散特性

近年来,高压直流输电发展迅速,而绝缘材料表面电荷积聚现象所带来的问题日益突出,严重制约了高压电气设备的进一步发展。通过平面指型电极充电的方式研究不均匀直流电场下材料表面电荷的积聚特点,针对环氧树脂、硅橡胶、有机玻璃、聚四氟乙烯四种电介质,考察材料的种类、电压作用时间及幅值变化对表面电荷积聚的影响。此外,对四种材料表面电荷的消散规律展开研究,分析电荷消散速率与积聚能力间的关联。结果表明:对于所用的平面指型电极,表面电荷表现为双极性积聚,阳极侧积聚正电荷、阴极侧积聚负电荷;在电极两侧,绝缘材料表面电荷的积聚能力有所不同。并发现,材料表面电荷消散速率较大时,其在接地侧电极附近的电荷积聚能力也较强。研究结果有助于对电气设备常面临的绝缘问题以及电气设备绝缘优化设计提供科学依据。
高压脉冲放电破碎菱镁矿石的实验研究

为改善菱镁矿石机械磨碎中存在的细粒过磨、粉尘等问题,采用水中高压脉冲放电的方法对菱镁矿石的破碎特性进行实验。在-25kV条件下,对初始粒径约为6cm和8cm的菱镁矿石分别进行放电处理,利用显微成像、扫描电镜及能谱分析方法对破碎产物形态、成分进行分析,同时对破碎过程的冲击波压力进行研究。结果表明,菱镁矿石的破碎主要为解离破碎和混合破碎,产物中粒径小于150mm颗粒的质量分布比率小于10%,且可产生微米级的有用矿物单体颗粒,为菱镁矿石的后续分选提供了有利条件;破碎过程能量的转化效率为15.64%,符合相关理论研究结果。
基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略

基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。在传统下垂控制作用下,由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致,且存在本地负荷,因而降低了负荷功率的分配精度,难以最大程度发挥分布式电源的效率,甚至引发分布式电源过载等问题,同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配,并消除直流母线电压的偏差,提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略,且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析,并讨论关键参数对系统稳定性的影响。仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。
基于超级电容储能的新型铁路功率调节器协调控制策略设计

为综合解决牵引供电系统电能质量问题,并提高电力机车再生制动能量利用率,在铁路功率调节器中增加超级电容储能系统,提出一种基于超级电容储能的新型铁路功率调节器。为进一步提高该拓扑结构的再生制动能量利用率和削峰填谷的控制精度,并有效控制超级电容的充放电,从而减少系统损耗,深入研究超级电容与铁路功率调节器之间的功率转移特征,通过构建两种控制方式的等效电路,对比分析两种控制方式精度问题和超级电容放电失控问题,进而提出基于超级电容储能的新型铁路功率调节器协调控制策略。仿真结果证明了所提协调控制策略的正确性及有效性。
大型电力变压器损耗带电测试技术研究

电力变压器的损耗特性可以反映其运行状态,关系到电力系统的安全稳定。传统变压器损耗测试需进行离线试验,影响供电连续性且不能反映真实情况。本文提出电网系统供电的变压器空载及负载损耗带电测试新方法,并采用加窗插值算法处理数据以减小频谱泄漏和栅栏效应的影响。基于测量方法,开发变压器损耗带电测试系统,包括空载损耗测量和负载损耗测量两部分,以解决空载电流测量精度、电压电流采集同步性及复杂现场的干扰等问题。对现场变压器损耗进行测试,取得了较好结果,验证了系统带电测试变压器损耗的可行性。
基于场路耦合的变压器绕组匝间短路电磁谐响应分析方法

变压器绕组匝间短路会造成绕组结构严重变形甚至烧毁,从而影响到设备乃至系统的安全稳定运行。基于场路耦合原理建立单相变压器三维有限元模型,研究变压器空载运行绕组匝间短路问题,通过分析绕组不同位置匝间短路时的电流、磁通以及受力情况,研究变压器励磁与绕组受力的对应关系,并总结其变化规律。在此基础上,搭建变压器绕组匝间短路动模实验平台,测试短路绕组振动加速度,通过对比仿真结果与实验数据,验证了本文方法的正确性与有效性。
基于失效物理的功率器件疲劳失效机理

在功率器件的长期运行中,不断承受的温度和应力变化,加快了材料的疲劳失效。此外,新能源技术的发展对电力电子变流器的功率密度也提出了越来越高的要求,这些都给高可靠性功率器件的设计提出了新的挑战。失效物理(PoF)是在分析失效过程和疲劳机理的基础上,通过建模和仿真预测可靠性的一种方法,是研究疲劳失效的重要手段。本文首先介绍疲劳失效的基础理论。然后,从实验、仿真方法、解析模型和疲劳方式等方面介绍功率器件键合线和焊料层疲劳机理及主要研究进展,在此基础上,分析功率循环下功率器件的疲劳至失效全过程。最后,从多环境应力、动态载荷工况和可靠性设计三个方面,展望基于失效物理的电力电子可靠性研究方向。
一种双变压器结构的多谐振型软开关直流变换器

提出一种双变压器结构的多谐振型软开关直流变换器。通过在谐振腔内引入辅助高频变压器,变换器获得了包含谐振零点在内的多个谐振频率点。通过合理配置谐振点位置,变换器可在较宽频率范围内保证基波和3次谐波有功功率的同时传递,提高谐振电流利用率并起到抑制无功环流的作用。同时,谐振零点的引入使得变换器具备固有的限流保护能力。此外,变换器能够在全负载范围内实现开关管的零电压开通、二极管的零电流开通和准零电流关断,减小了开关损耗。最后,为了验证所提拓扑的有效性和参数设计方法的合理性,搭建一台额定功率330W的样机进行实验验证,最高效率可达到94.7%。
Si和SiC功率器件结温提取技术现状及展望

对功率半导体器件结温的在线准确提取是实现器件智能控制、性能评估、主动热管理、健康状态评估及优化器件寿命等的重要基础。本文梳理了现有基于温敏参数的Si(硅)和SiC(碳化硅)功率器件结温提取方法的机理和主要特点,从灵敏度、测量频率、侵入性和线性度等指标对已有方法进行了性能评估。在此基础上,结合SiC JFET(结型场效应晶体管)器件的温度特性,提出一种新颖的基于栅-源极间寄生PN结击穿电压的SiC JFET器件非侵入性在线结温提取方法,仿真结果证明了所提出方法的正确性和有效性。
一种基于自适应线性神经网络算法的永磁同步电机电流谐波提取和抑制方法

永磁同步电机通常采用正弦波进行驱动和控制,由于气隙磁场的畸变和电压型逆变器的死区效应等因素的存在,使永磁同步电机电流波形含有大量的谐波而发生畸变,特别是在电机低速运行时更为严重。为了进一步提高永磁同步电机的电流控制性能,抑制电流谐波,本文在传统矢量控制算法基础上,增加神经网络谐波电流环,通过自适应线性神经网络(ADALINE)算法实现对主要电流谐波的分解和提取,将所提取的电流谐波经过神经网络训练获得补偿电压值进行谐波注入,实现电流谐波的检测和抑制。通过仿真和实验结果证明,本文提出的控制策略可以有效提取并抑制电流谐波,降低电机转矩脉动。
风电功率波动平抑下的MPC双储能控制策略研究

风电的规模化接入对电力系统造成了较大影响,应用储能进行风电功率波动的平抑可以提高其并网可信度。首先,应用模型预测控制算法平抑风电波动以达到其并网要求;然后,针对单组储能功率频繁充放电的情况,应用两组不同充放电状态的储能平抑风电波动,当一组储能处于充电时,另一组放电,其中任意一组达到SOC约束时,两组储能同时切换充放电状态;最后,从储能的经济性成本方面进行分析,通过与单组储能的对比证明了其优越性。
考虑横向电流和饱和轴向变化的双斜槽转子感应电机起动转矩分析

双斜槽转子感应电机是一种能提升普通单斜槽转子感应电机性能的新型电机,横向电流和磁场饱和轴向变化对其起动性能的影响未得到充分研究。为了精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩,基于三维有限元瞬态场,本文建立一种考虑横向电流和磁场饱和轴向变化的双斜槽转子感应电机分析模型。提出一种考虑主电抗变化的等效电路参数法,精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩特性。同时通过分析气隙磁通密度的轴向变化来说明三维有限元分析模型能考虑磁场饱和轴向变化,通过仿真不同横向电阻值的有限元模型来探究横向电阻与转矩-转速曲线的关系。与有限元中的虚位移法和实验相比,计算结果证明了所提方法能够精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩。
具备高增益的非隔离三端口变换器

提出了一种具备高增益的非隔离三端口变换器,变换器三个端口分别连接光伏电池、蓄电池和负载。变换器任意两个端口间可以实现电压的调节和功率的流动,通过蓄电池的充电和放电,能够补偿光伏电池与负载之间的功率不平衡,实现对负载连续稳定的供电。此外,通过引入开关电容电路,变换器具备高压输出能力。最后,论文给出了变换器的工作原理和稳态分析,并在此基础上进行了实验验证,结果证明了理论分析的正确性以及变换器的可行性。
输电铁塔分段模型的风洞试验

输电铁塔是架空输电线路中的重要电力设备,近年来我国沿海地区风致倒塔事故频发。为了研究输电铁塔的风荷载特性,该文进行了输电铁塔分段全尺寸模型的风洞试验研究。试验分别以风速和迎风角为独立变量,研究了分段铁塔模型风荷载随风速和迎风角的变化规律。结果表明:分段铁塔模型的竖向风荷载在中低风速下随风速变化符合指数规律,其系数与分段模型的类型有关;竖向风荷载随迎风角变化符合正弦规律,且不同分段模型正弦函数的周期和幅值不同。用拟合函数推算中高风速下的分段输电铁塔竖向力,计算结果表明随着风速增加,输电铁塔竖向风荷载呈一定的变化规律。研究结果可为输电铁塔防风防灾提供理论依据。
基于WEMTR的柔性直流输电线路故障测距

提出了基于小波技术的电磁时间反转(WEMTR)理论的柔性直流输电线路故障测距原理。对线路两端故障电流的1模量进行小波分解,提取有效信息;将所提取的有效暂态量以时间轴镜像,即进行时间反转;再将时间反转后的电流量作为电流源并联在无损镜像线路两端,并在无损镜像线路上各处都假设发生故障,计算各个假设故障的接地电流有效值;假设故障电流有效值最大处即为所求故障点处。理论证明,该方法不受过渡电阻和故障类型的影响。在PSCAD/EMTDC搭建了基于模块化多电平换流站的高压直流输电系统进行仿真验证,输电线路采用相域频变分布参数模型。结果表明,不需要高采样率,该方法可以得到精确的故障测距结果。
软磁复合材料永磁电机的6s稳健多学科设计优化方法

软磁复合材料作为一种新型软磁材料,因其独特的电磁特性被大量地应用于永磁电机的设计和研制中。这种材料三维各向同性,涡流损耗小,且可以直接模压成所需要的结构和形状,从而非常适合于复杂结构的电机设计,如横向磁通电机和爪极电机。为了提高这种电机的工业应用范围,需要展开以下两方面的研究工作:一是多学科设计和优化,主要涉及电磁分析和温度场分析;二是稳健设计和优化,主要考虑的是工程制造过程中的制造误差等因素对电机性能的影响。本文将研究基于多学科设计框架下的软磁复合材料永磁电机的6s稳健设计优化方法。研究结果显示:新提出的方法能充分地考虑电机的性能参数,如功率和材料价格,同时又能满足温度场的设计要求。相对于传统的确定性设计优化方法,该方法能显著地提升电机的性能和可靠性,为其大规模工业生产和应用打下坚实的基础。
城轨交通牵引供电系统参数与储能系统容量配置综合优化

在城轨交通中安装地面式超级电容储能系统将有效回收列车再生制动能量,降低系统运行能耗。各个变电所、牵引/制动列车与储能系统通过牵引网进行实时能量交互,组成一个复杂的多能源耦合系统,因此,为了提高牵引供电系统的整体能量效率,减少投资成本,该文提出供电系统参数与储能系统容量配置综合优化方法。首先建立不同列车运行场景的等效电路模型,分析变电所空载电压和制动电阻启动电压对变电所、牵引/制动列车与储能系统之间能量传递效率与有效传输距离的影响;其次,建立以系统能耗和配置成本为目标的多目标优化问题,将NSGA-II优化算法与城轨牵引供电潮流计算相结合,对供电系统参数与储能系统容量配置进行综合优化;最后,基于北京地铁八通线算例,求解综合优化的帕累托最优解集。结果表明,相比于单一储能系统优化,综合优化在投资成本相近的情况下有效提高了储能系统的节能率。
适用于多端直流输电系统的模块化多端口直流潮流控制器

针对多端直流输电系统潮流控制技术问题,提出了一种模块化多端口直流潮流控制器(MM-DPFC)。与现有DPFC相比,其在保留无需配备外部电源、输电线路功率双向可控以及多端口输出等优势的基础上,保证了DPFC各端口输出电压可基于本地进行独立控制,避免了传统多端口DPFC对输电系统主换流站直流输出电压调节的依赖,增强了其控制方式的灵活性与系统的可靠性。同时,其采用标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。文中首先详细分析了该控制器的拓扑结构与工作原理;然后,设计了相应的控制策略,保证了控制器的有效运行;最后,通过仿真与实验对其进行了多种工况下的验证。
考虑开关管开路故障的三电平STATCOM建模与硬件在回路实时仿真

针对三电平静止同步补偿器(STATCOM)开关管开路故障情况下硬件在回路仿真模型的搭建问题,提出一种实时仿真的故障建模方法。分析开关管开路故障情况下STATCOM的工作机理,根据系统的运行状态将故障模型分解为若干故障子模型,采用系统状态估计变量确定子模型间的切换条件;提出一种直流侧中点电位补偿算法,补偿实时仿真中数值积分的累积误差,提高模型的稳定性。基于dSPACE平台搭建故障情况下STATCOM的实时仿真模型,采用前向欧拉法将故障模型实时运行在FPGA板卡上,使仿真步长缩短至1 μs。仿真结果验证了所提故障建模方法的有效性及所建立实时仿真模型的准确性。
基于激光诱导击穿光谱的绝缘子污秽可溶盐定量关系

绝缘子表面污秽影响高压线路运行安全,现有的绝缘子污秽检测方法主要是取样后在实验室测试其等值盐密和灰密,无法进行现场实时测量。该文利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合电感耦合等离子体光谱等元素分析技术,研究了人工污秽中若干盐类离子含量与激光光谱特征谱线的定量关系,提出了测量输电线路绝缘子污秽成分及浓度的新方法。结果表明,LIBS技术可检测污秽中绝大部分盐类元素含量。其中,Mg、Ca等元素特征谱线对应的含量与光谱相对强度呈现强线性关系,而Na、Al等元素部分谱线对应的可溶盐元素的含量与光谱相对强度的线性关系不明显,碱金属元素Na特征谱线受基体效应的影响较大。通过主成分分析方法分析了多种元素谱线的强度和浓度,实现了不同人工污秽主成分的聚类分析。
考虑供热系统建模的综合能源系统最优能流计算方法

随着社会经济的发展与技术的进步,综合能源系统已成为未来能源领域变革的重要发展趋势之一,其中以热电联供为代表的电热耦合综合能源系统发展迅速。电热系统的联合优化可以提高燃料利用效率,节省运行成本,但当前电热耦合系统能流研究主要针对于电力系统,对供热系统的管网特性、热负荷与用户温度需求的关联特性考虑得还不够精细,无法充分反映电热系统的实际运行特性。该文基于热力管网支路特性及散热器、换热器等关键设备的稳态模型,考虑供热系统能量传输与管网约束,建立了供热系统稳态能流计算的精细化模型。在此基础上,以热电联供机组电热出力与电锅炉出力为调节变量,提出了一种基于内点法的电热耦合综合能源系统最优能流求解方法,能够更加准确地反映系统运行特性并实现系统经济运行。最后进行算例测试,验证所提最优能流计算方法的可行性与有效性。
一种基于内模控制的工业机器人关节伺服系统振动抑制算法

由于减速器的柔性导致工业机器人关节伺服控制系统存在谐振点,传统PI控制在极端位置指令下会出现振动。该文根据工业机器人单关节的弹性传动模型,基于内模控制原理提出一种工业机器人关节伺服系统振动抑制算法,通过在传统伺服控制器位置环与速度环之间添加抑振滤波器实现振动抑制,无需额外的传感器与复杂的控制算法。仿真与实验证明了该方法简单可行,能有效抑制机械振动,且具有较强的参数鲁棒性。
可变磁通永磁辅助同步磁阻电机设计与性能分析

以3层磁障转子的永磁辅助同步磁阻电机为例,提出一种铁氧体与铝镍钴混合永磁的可变磁通永磁辅助同步磁阻电机转子设计方法,使永磁辅助同步磁阻电机具备记忆电机弱磁区转矩高、损耗小和调速范围宽的优点。首先给出可变磁通永磁辅助同步磁阻电机的调磁方法;然后从永磁体工作点设计的角度分析电机调磁电流和过载能力对电机性能的影响;接着介绍了永磁体排布的确定和体积比优化设计方法;最后提出一种适用于该电机的转子设计方法。仿真结果表明,采用该文提出的转子设计方法能够使电机弱磁区损耗最多降低56%,电机弱磁区的转矩和调速范围显著提高。
基于积分滑模的永磁直线同步电动机直接推力控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)直接推力控制(DTFC)存在推力纹波和稳态误差等问题,提出一种基于积分滑模的PMLSM伺服系统DTFC方案。利用速度与推力作为状态变量,在同步旋转定子磁链矢量坐标参考系中构建二阶非线性状态空间方程,并根据此空间状态建立积分滑模控制律,取代独立的速度控制器与推力控制器,简化了系统的控制结构,提高了系统的动态响应。选用饱和函数作为切换函数,降低了滑模控制(SMC)的抖振现象,进一步消除速度跟踪中的稳态误差,提高了系统的鲁棒性。利用李雅普诺夫稳定性分析证明了积分滑模控制器是全局渐近稳定的。通过实验验证了所提出的方法是有效的,与采用PI控制的DTFC相比,基于积分滑模的DTFC系统具有更快的动态响应,更好的稳态控制性能和较强的鲁棒性能。
改进型偏差耦合多电机转速同步控制

传统偏差耦合多电机同步控制系统中,系统的跟踪性能与同步性能相互耦合,难以兼顾。此外,在多电机系统起动阶段,传统偏差耦合控制结构跟踪误差补偿量较大,在输出限幅的作用下,各台电机电流环输入参考转矩相等,而负载不均导致各台电机加速度不等,致使转速同步误差增大。针对以上问题,该文首先运用线性系统校正原理设计了改进型偏差耦合控制结构,实现了系统的同步性能与跟踪性能的解耦调节;并在转速环部分增加了输出选择器,设计了输出选择函数,将跟踪误差补偿量按一定比例减小至限幅值以下,使得同步误差补偿量的作用更加突出,在多电机系统起动阶段减小了系统同步误差。最后在3台永磁电机平台上进行了仿真和实验,结果验证了该文所提改进型偏差耦合控制结构的有效性和可行性。
高渗透率光伏配电网中电池储能系统综合运行控制策略

为解决配电网中高渗透率光伏及用电高峰负荷过重带来的电压越限问题,并在分时电价政策下通过低储高发获取经济收益以降低储能作为电压控制手段的成本,提出一种电池储能系统综合运行控制策略。该策略包括电压控制和套利运作两部分,其中电压控制部分以防止电压越限为目标,建立包括电池剩余寿命(TOU)、荷电状态(SOC)、电压灵敏度特性、电池动作费用等在内的评价矩阵,选择综合评价指标最大者进行控制,以提高电压控制效率;套利运作部分以保证电压安全为前提,结合用电峰谷电价,尽量减少电池动作对节点电压的影响,选择电压灵敏度因数及动作费用最小、电池状态最优者进行控制。该方法在实现削峰填谷,改善配网电压安全,提高储能安装用户收益的同时,兼顾电池储能系统的状态变化,实现了功率在各储能单元间的合理分配,提高了动作效率,均衡了各储能单元的使用率,延长了整个储能系统的使用寿命。最后通过算例分析验证了该控制方法的有效性。
储能式有轨电车车地一体化配置模型

为了实现储能式有轨电车系统的经济运行,提出一种新型的联合车载储能系统配置和地面充电站容量的优化配置方法。基于车辆运行工况和充电站能量效率,推导包含储能系统全寿命周期与能量补给的综合成本函数,结合粒子群算法构建优化配置模型。进而对比现有纯超级电容储能的“站站充”运行模式,从经济性的角度分析混合储能方案的优势。为了兼顾混合储能系统配置和充电站容量,采用的模糊控制不仅能合理地分配系统功率,还能调节超级电容的放电深度。最后,通过对实际工况进行算例分析,仿真结果证明了所提优化配置模型的有效性。与纯超级电容方案相比,混合储能方案在日均综合成本上降低了15.6%,对充电站容量的需求降低了68%。
皮肤烧伤深度检测的单边核磁共振浅层成像磁体系统

目前临床上烧伤深度判断缺少合适的检测设备和方法,主要由烧伤科医生主观判断,准确率不高。该文设计了一种用于烧伤深度判断的单边核磁共振浅层成像磁体系统,对该磁体系统的单边磁体结构、平面梯度线圈、射频线圈以及射频屏蔽进行了优化设计。采用该磁体系统对橡皮模型和猪皮烧伤模型进行成像实验,获得了两种模型的二维成像。结果表明由该磁体系统获得的图像与橡皮实验模型的形状相似,且图像中不同烧伤深度部分和正常对照部分的信号强度呈鲜明对比,初步证明该文设计的单边磁共振浅层成像磁体系统可用于皮肤烧伤深度的检测。
双定子笼障转子无刷双馈发电机冷却空气流变特性数值分析

双定子笼障转子无刷双馈发电机(DSCBR-BDFG)采用了背靠背笼障转子以及双定子结构,因此其具有磁场耦合能力强、功率密度高、容错性能好等优势。针对该发电机结构复杂、散热困难、额定运行时局部温升较高的问题,研究通风结构内部冷却空气的流变特性对发电机冷却系统优化设计具有重要意义。以一台50 kW DSCBR-BDFG样机为研究对象,阐述了该发电机的机械结构、绕组联结方式以及励磁控制系统,分别建立内外流体区域的三维物理模型和数学模型,给出边界条件和基本假设,根据流体力学理论,采用有限体积法对其湍流控制方程进行数值求解,得到了发电机内部空间不同位置的空气流速、流量以及迹线等空间分布特点,并对其进行详细分析。通过研究揭示了DSCBR-BDFG内部冷却介质流变特性的分布规律,为后续对该发电机通风冷却结构的优化设计提供依据。
含恒功率负载的直流微网大信号稳定性分析

直流微网中,多种电力电子变换器通过不同的控制方式连接在直流母线以实现母线电压的稳定。其中有一类功率变换器表现为恒功率特征,呈现负阻抗和非线性特性,对直流微网的稳定性产生不利影响。针对含多个恒功率负载直流微网的大信号稳定性问题,该文分别用混合势函数理论和Lyapunov特征值法对直流微网的功率界限进行估计,并分析比较电路参数对功率界限的影响;分别用T-S模糊模型方法和逆轨迹法对直流微网的渐进稳定域进行估计,同时分析比较两种方法的估计精度以及电路参数对渐进稳定域的影响。最后通过仿真对功率界限和渐进稳定域估计方法的有效性进行验证。
环形Fe-Ga合金动态磁导率和损耗分析

Fe-Ga合金的动态磁导率和损耗是研究Fe-Ga合金器件设计和应用的基础。为了研究高频Fe-Ga合金传感器,首先需要分析Fe-Ga合金的动态磁导率和损耗。该文建立了环形Fe-Ga合金动态磁导率和损耗模型,并采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了不同磁场频率下Fe-Ga合金弹性磁导率、黏滞性磁导率和损耗因数曲线,利用阻抗分析仪测试环形Fe-Ga合金的电阻和电感,通过模型计算出不同频率下的环形Fe-Ga合金的弹性磁导率和黏滞性磁导率,分析了弹性磁导率和黏滞性磁导率随磁场频率的变化情况。结果表明,随着磁场频率增大,弹性磁导率先下降后升高,黏滞性磁导率不断升高,模型计算结果与实验结果一致。损耗因数随着磁场频率的增加先增加后降低最后趋于平稳。电磁损耗和介质储能随着磁场频率的增加逐渐增大。
基于综合型卡尔曼滤波的锂离子电池荷电状态估算

针对锂离子电池的荷电状态(SOC)估算问题,给出一种综合型卡尔曼滤波算法。该算法采用递推最小二乘算法(RLS)对锂离子电池模型参数进行实时在线辨识和参数更改;采用综合型卡尔曼滤波器估计电池SOC,即针对模型状态空间方程中的线性部分和非线性部分,分别使用线性卡尔曼滤波器(KF)和平方根高阶容积卡尔曼滤波器(SHCKF)计算。两种卡尔曼滤波器结合的综合型策略能够有效减小计算复杂度。其中,SHCKF结合了五阶球面-径向容积法则和平方根滤波技术,比扩展卡尔曼滤波器(EKF)、无迹卡尔曼滤波器(UKF)和容积卡尔曼滤波器(CKF)等传统非线性滤波器的估计精度更高,数值稳定性更强。实验结果证明了该综合型算法的可行性和有效性。
基于动态空间矢量的三电平逆变器不连续调制策略

针对不连续调制策略下二极管钳位式三电平逆变器中点电位波动难以抑制的问题,提出一种动态空间矢量不连续调制策略。该策略通过实时检测逆变器上下电容电压,生成动态空间矢量,进而精确合成参考矢量,有效降低中点电位波动带来的输出波形畸变。采用基于gh坐标系及奇偶扇区转换的方法,避免空间矢量动态化带来的调制算法复杂度问题。为消除中点电位偏移,提出实时切换对中点电位具有相反作用的开关矢量序列的方法。最后给出基于误差电流矢量的调制策略评价方法,从理论上验证了所提的动态空间矢量调制的优势。仿真和实验结果进一步验证了本文所提方法的有效性。
考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机铁心电磁应力分析

感应电机铁心电磁应力主要来源于硅钢片的磁致伸缩以及定转子间麦克斯韦电磁应力,在正弦及谐波激励下,硅钢片均具有较强的磁各向异性。因此,为了准确计算电机铁心电磁应力,在该文首先对无取向硅钢片在正弦及谐波激励下的磁化和磁致伸缩特性曲线进行测试;然后,建立考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机电磁-机械耦合振动模型,并计算电机铁心电磁应力分布;最后,通过对比有无考虑磁各向异性的电机模型计算结果,分析电机铁心的应力分布的各向异性,同时,计算了5次谐波和7次谐波注入下电机定子铁心电磁应力曲线及频谱,发现在100 Hz和200 Hz频率时,谐波对应力幅值的影响较大。
基于脉冲频率调制的高增益隔离型软开关直流变换器

提出一种基于脉冲频率调制(PFM)的高增益隔离型软开关直流变换器,该变换器在反激变换器基础上,集成了有源钳位单元和准倍压结构,在实现高增益的同时,所有功率管均具有软开关的特性,且电路结构简单。与脉宽调制(PWM)方式相比,采用PFM的控制方式进一步降低了功率管上的电流应力,有助于提升变换器效率。详细分析PFM方式下的高增益软开关变换器拓扑的工作原理及其特性,并对PFM和PWM的策略及特性分别进行分析比较,最后搭建一台160W、45V/380V的实验样机,验证了理论分析的正确性和有效性。
三端口直流微网母线电压控制器及多目标控制

提出一种混合储能三端口直流微网母线电压控制器及多目标控制方法。三端口母线电压控制器采用LCLC多谐振结构,可对基频和三倍频能量进行传递,提高能量传递效率。谐振腔电流为基频和三倍频电流的叠加,有效地降低了谐振腔电流峰值。针对LCLC多谐振三端口双向DC-DC变换器中变压器漏感导致超级电容端口与蓄电池端口之间存在功率耦合,无法实现独立控制的问题,建立了端口间的功率耦合模型,并提出了从变换器硬件参数以及驱动频率选择的角度出发减小功率耦合的方法。此外,提出了一种驱动频率最优化控制方法,根据变换器的输出功率调节工作频率,以保证变换器全负载范围内的软开关以及效率最优。同时,提出了兼顾直流母线电压波动快速调节、混合储能能量分配以及三端口变换器驱动频率最优的多目标控制策略。最后,设计一台1.5 kW实验样机,并模拟了直流微网功率波动实验场景。实验结果验证了拓扑结构、参数设计、三端口变换器多目标控制方法的可行性和有效性。
基于SVPWM的五相永磁同步电机两相开路故障容错控制策略

针对五相永磁同步电机(PMSM)发生两相开路故障的情况,提出一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的容错控制策略。该控制策略通过对六个扇区的划分和六个非零电压矢量的重构来实现参考矢量的合成,同三相PMSM在正常工况下的SVPWM方法相似,计算简单,易于实现。利用该容错控制策略,可以在保证平均转矩的同时,大幅减小由定子绕组开路故障引起的转矩脉动,使五相PMSM在故障状态下的运行性能得到明显改善,有效提高调速系统的可靠性。仿真和实验结果表明采用该容错控制策略能够实现五相PMSM驱动系统在两相开路故障下的高品质运行。
基于热网络模型的架空输电线路径向和周向温度计算方法

架空输电线路运行温度是线路动态增容和弧垂张力计算的重要状态量。目前线路温度计算标准将导线视为等温体,求取导线表面或平均温度。事实上由于趋肤效应、外部强迫对流散热、不同绞合材料等因素使导线截面存在温度梯度分布和温升响应差异,若忽略这种温度分布及差异,势必会造成导线应力弧垂计算以及输电系统安全状态评估的偏差。因此,为准确分析与计算导线截面温度梯度分布及响应差异,建立了计及导线截面径向与周向传热路径的热网络模型,并分别采用非线性迭代和参数辨识,提出了两种导线径向和周向温度计算方法。非线性迭代方法能够充分考虑传热过程中材料性能、对流热阻及辐射热量等参数温变特性对截面温度差异的影响,参数辨识方法可以有效克服对流作用下导线热力形变导致模型参数难以确定的问题。最后通过实验平台验证了热网络模型与计算方法的有效性及精度。
应用于磁耦合谐振式无线电能传输系统的高效率E类逆变电源设计方法

ZVS型E类逆变器被认为是工作效率最高的功率放大器,被广泛用作磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统的驱动电源,此系统的效率不仅仅在于电能依托线圈载体无线传输的效率,还在于逆变电源的工作效率。本文通过对ZVS型E类逆变器建模分析,得出其额定最佳工作状态下的输出功率与设计参数、负载间的关系;采用电路互感理论构建E类逆变器驱动的四线圈结构MCR-WPT系统的等效模型,并以驱动电源的额定最佳工作状态为优化目标进行负载匹配,给出电源适应于负载的高效率MCR-WPT系统设计方法。最后通过实验证明了这种方法能够实现发射端逆变电源与接收端负载的高度匹配,系统的输出功率得以显著提升。
基于DFT的感应电机转子谐波磁通密度高效分离方法及负载条件下变频电机转子铁耗特性

受供电电源谐波和电机内部谐波磁场的影响,变频电机的损耗机理和分布特性较普通感应电机更加复杂。在高效变频感应电机设计的初始阶段,铁耗的准确预测和特性分析非常重要。由于电机转子侧磁通密度基波频率非常低,因此若直接利用离散傅里叶变换(DFT)分离转子谐波磁通密度成分需要几十个供电电源周期的仿真数据。为了解决这一难点问题,该文首先提出一种仅需要单个供电周期仿真数据的转子侧磁通密度谐波分量的分离方法;然后,利用分段变系数铁耗模型获得了变频供电的感应电机在多种运行条件下转子铁耗变化特性以及变频感应电机转子铁心磁滞和涡流损耗的空间分布规律。该文所得结论可以为高效变频感应电机设计提供一定的理论支撑。
一种抑制SiC MOSFET桥臂串扰的改进门极驱动设计

由于传统驱动下碳化硅(SiC)MOSFET受高开关速度特性及寄生参数影响,桥臂串扰现象更加严重,而现有抑制串扰驱动电路又往往会增加开关损耗、开关延时和控制复杂程度,因此本文结合驱动阻抗控制与负压关断的串扰抑制方法,提出一种改进门极驱动电路。首先,阐述串扰现象产生原理及其典型抑制方法。其次,在负压关断前提下,基于控制辅助三极管开断,降低串扰产生过程中驱动回路阻抗的思想,提出一种在栅源极增加三极管串联电容新型辅助支路的改进驱动方法,并分析其工作原理,研究改进驱动电路关键参数设计原则。最后,搭建双脉冲测试实验平台,在不同驱动电阻、输入电压、负载电流条件下对改进驱动电路设计的有效性进行验证。结果表明,传统驱动下SiC MOSFET桥臂串扰现象明显。相比典型抑制串扰驱动电路,提出的驱动方法在有效抑制串扰同时,减小了开关损耗与开关延时。
基于加权路径内点法的六相电机SVPWM四矢量调制方法

为抑制双移30°六相电机的谐波电压,减小电机系统的谐波损耗和运行噪声,提出一种基于加权路径内点法的SVPWM四矢量调制方法。当调制度处于0.577~0.622时,该方法在基波平面的每个扇区选择四个相邻的最大电压矢量,以四个矢量的作用时间为优化量,四个矢量在谐波平面上合成的电压矢量最小为目标函数,四个矢量在基波平面上跟踪期望电压矢量为约束条件,采用加权路径内点法得到最优解。在调制度为0.6时,仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法使相电压的THD由5%降低到3.36%。实验结果表明,本文方法使相电压的THD由21.53%降低到14.14%。内点法有效地抑制了逆变器的谐波电压,并减小电机的谐波电流,降低系统的运行噪声。该方法可扩展至多相电机系统,用于抑制谐波电压,提高系统运行性能。
直流交联聚乙烯电缆泄漏电流试验特性研究

为研究直流电压下交联聚乙烯(XLPE)电缆出现绝缘缺陷时的泄漏电流特性,模拟高压XLPE电缆常见缺陷,设计并制作了主绝缘外表面划伤、高压端导体毛刺、绝缘内部气隙和外半导电层残留四类典型绝缘缺陷模型,仿真研究了不同缺陷下的电场与电导率分布特性。采用阶梯升压法在直流电压下进行泄漏电流试验,讨论了稳态泄漏电流与电压关系,并对泄漏电流-时间曲线进行波形分析。仿真及试验结果表明:导体毛刺缺陷电场与电导率畸变最严重,绝缘表面划伤缺陷与绝缘内部气隙缺陷畸变程度次之;导体毛刺缺陷泄漏电流增长速度随电压升高明显加快;泄漏电流波动程度随电压升高而增大,但电压升至一定程度后绝缘表面划伤缺陷和导体毛刺缺陷的泄漏电流波动有所减小;不同类型缺陷的各频带小波包系数能量存在差异。
基于辅助绕组的中频变压器绕组交流电阻测量方法

在电力电子应用场合,为了校核中频变压器绕组损耗设计值,需要进行绕组交流电阻的精确提取。目前通常用阻抗分析仪、LCR参数测试仪等设备测量变压器短路阻抗以得到绕组交流电阻,但是仅能得到一次、二次绕组总的等效交流电阻,无法将一次、二次绕组的交流电阻分离。该文主要研究能够实现一次、二次绕组交流电阻分离的测量方法。首先建立变压器互感耦合模型,进行辅助绕组测量方法的误差分析,研究各绕组之间的耦合关系对阻抗测量结果的影响;进而提出对称耦合辅助绕组测量方法,开展2kW中频变压器样机在负载工况下的交流电阻在线测量实验,通过理论分析、有限元仿真及短路试验结果验证所提测量方法的准确性。
基于直流侧储能电感电流最优给定的三相电流源型逆变器控制策略

传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。
基于2D-LPEWT的特征提取方法在电缆局部放电分析中的应用

局部放电检测对识别电力电缆绝缘缺陷具有重要意义,其中提取有效的特征参量为其研究重点。该文提出一种基于二维Littlewood-Paley经验小波变换(2D-LPEWT)的特征提取方法,可实现电缆局部放电不同缺陷类型的准确识别。通过搭建电缆绝缘局部放电检测平台,利用2DLPEWT对四种典型缺陷模型下局部放电产生的ϕ-Q-n图谱进行分解,对得到的经验小波系数子图提取了Tamura特征、矩特征和熵特征,并讨论了不同的特征提取方法对KNN、决策树、支持向量机(SVM)三种分类算法性能的影响。结果表明所提出的特征提取方法在不同的分类器下均可达到很高的识别精度,具有很好的实用性。
基于变拓扑的超宽输入范围直流变换器及调制策略

针对光伏发电中太阳能电池板输出电压波动范围大的特点,提出一种基于变拓扑的超宽输入范围的隔离型DC-DC变换器。通过双模式双沿调制,变换器以变拓扑方式工作,实现超宽范围的电压输入;同时减小变换器的电感电流脉动和平均值,开关管的电流应力小,导通及开关损耗低,相比于单模式调制具有更高的效率。最后搭建一台输入电压为24V~120V、输出电压为360V、额定功率200W的实验样机,实验结果验证了该变拓扑变换器运行在超宽输入电压范围的可行性以及调制策略的有效性。
基于可控开关电容的定频谐振式多路LED均流驱动器

多路LED并联可造成电流不均衡,利用电容阻抗匹配的均流方案因控制简单、易扩展而得到广泛应用,但伴随路数增加,均流效果锐减、无功损耗增大。同时,传统LED驱动常采用脉冲频率调制(PFM),从而造成高电磁干扰(EMI)的风险。基于此提出一种LED定频均流驱动拓扑,利用其上、下半桥叠加输出,缓解由容抗不匹配造成的均流失效及额外损耗,同时利用谐振单元中可控开关电容(SCC)模块完成定频控制下的LED大范围调光。LED驱动器中开关电路采用PWM,且均可实现软开关,转化效率高。设计12W的实验样机,实现四路LED均流调光,验证了所提LED驱动器的可行性。
基于虚拟同步发电机双机并联系统的参数自调节优化控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)双机并联系统在采用固定的转动惯量及阻尼系数时无法兼顾有功功率振荡和频率波动的问题,该文提出一种参数自调节优化控制策略。首先,建立VSG双机并联系统的小信号模型,分析转动惯量及阻尼系数对输出有功特性的影响;其次,在满足系统动稳态性能的转动惯量及阻尼系数限定取值范围内,根据转子角速度变化率及其偏差量引入了改变转动惯量及阻尼系数的参数自调节优化控制;最后,通过仿真结果验证了所提控制策略的有效性。该策略在保证系统稳定运行的同时,既可抑制VSG并入交流母线过程中的有功振荡,亦可提高频率的支撑能力。
二电平电流型开关功率放大器稳定性分析

二电平电流型PWM开关功率放大器广泛应用于电磁轴承系统中。首先给出二电平电流型PWM开关功率放大器的基本原理及线性化模型。然后结合二电平开关功率放大器输出电流的纹波特点,分析纹波对开关功率放大器稳定性的影响,在电流控制电路分别采用分立器件和集成PWM控制芯片情况下,得到保证开关功率放大器控制回路稳定工作的比例电流控制器的临界增益。最后针对分立器件的电流控制电路,提出一种在低增益条件下通过调整载波偏置电压来降低开关功率放大器稳态误差的方法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。
一种零序注入的三电平中点钳位型变换器中点电位平衡控制策略

对三电平的两种调制方法空间矢量脉宽调制(SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)进行深入比较,详细分析VSVPWM方法线电压dv/dt高和谐波含量大、功率器件开关损耗大以及中点电压平衡动态响应特性慢等问题的本质原因。为克服SVPWM和VSVPWM的不足,提出一种零序注入的载波调制方法。该方法将一种适用于两电平的零序注入法引入到简化的三电平空间矢量图的小六边形中,在每个小六边形中建立中点电流与零序分量之间严格准确的数学关系,并结合6个小六边形开关函数符号特点,只需一路载波和6个等式即可实现三电平载波调制和中点电位平衡控制,且具有计算量小,执行时间短,中点电压平衡动态响应快等优点。最后,本文方法与SVPWM和VSVPWM的实验对比,验证了提出方法的可行性和有效性。
高压直流电缆聚乙烯绝缘材料研究现状

聚乙烯类材料因其优异的介电性能被广泛应用于高压直流电缆绝缘。直流电缆运行过程中,绝缘材料电导率随温度梯度变化和直流电场下空间电荷的积聚而变化,导致绝缘材料内部电场畸变,是目前高压直流聚乙烯电缆绝缘发展面临的严峻问题。该文通过综合国内外研究,论述了高压直流电缆聚乙烯绝缘材料的研究进展,分析了改性聚乙烯绝缘材料的介电性能和作用机理,最后展望了高压直流聚乙烯绝缘材料的发展趋势。研究结果表明,纳米掺杂改性能够有效抑制聚乙烯绝缘材料内部空间电荷的积累,改善聚乙烯绝缘材料直流电导率的温度特性;共混改性生产免交联的聚乙烯绝缘材料能够提高其介电性能;电压稳定剂能提高聚乙烯绝缘材料的耐电树枝性能,具有良好的发展前景;超纯净聚乙烯绝缘材料是高压直流聚乙烯电缆绝缘材料研发的基础和重点。这些研究成果的总结可为未来高压直流电缆聚乙烯绝缘材料的研究和发展提供参考。
十五相感应推进电机切套减额运行转矩计算

多套多相感应推进电机切套减额稳态运行时,与负载的匹配性能直接关系到推进系统的可靠性。该文以三套五相绕组构成的十五相感应推进电机为研究对象,针对电机不同套数绕组投入/切出减额运行工况,重新计算了对应的定、转子参数,并应用分布磁路法计算了计及饱和变化的励磁电抗,建立了电机对应不同套数绕组运行时的等效电路,结合螺旋桨负载机械特性,计算了十五相感应推进电机切套减额运行时与负载相适应的最大输出转矩。对十五相感应推进电机原理样机进行切套减额运行实验,实验结果与计算结果吻合较好,验证该文所提分析方法的正确性。
基于脉冲电流法的低频与工频电压下油中电晕放电特性对比研究

对于电容量较大设备的局部放电试验,采用低频电压代替工频电压可有效降低对试验电源的容量需求。低频电压下试验结果的有效性需要考核,为探究电压频率对绝缘油中电晕放电特性的影响,基于脉冲电流法开展了工频50 Hz到低频5 Hz下油中尖板电极的放电试验。研究结果表明,油中电晕放电的一些基本特性在低频电压下未改变,即正半周放电量明显大于负半周,放电分布在电压峰值附近,呈尖峰状。差异性主要是低频下尖峰特点趋于模糊;随着频率的下降,起始电压稍有上升;正、负半周放电停止相位提前,最大放电量、平均放电量与脉冲重复率整体呈下降趋势;各频率下放电相位分布图谱(PRPD)与统计图谱(q_(mean)-φ、q_(max)-φ、n-φ与n-q)整体形状一致,但分布范围不同;统计图谱的部分分布特征参数有明显变化。试验结果可作为低频电压下局部放电模式识别的参考。与传统只用50 Hz电压进行试验对比,放电统计量随频率的变化趋势也提供了有关绝缘缺陷的更多信息。
认知负荷与老年人情绪记忆的积极效应

目的:考察老年人是否存在情绪记忆的积极效应以及该效应与认知负荷的关系。方法:在南京市招募受教育程度在高中及以上的青年、中年、老年各20人,进行3(年龄组:青年、中年、老年)×3(情绪效价:积极、中性、消极)×2(认知负荷:低负荷、高负荷)的混合实验设计,采用情绪图片再认的经典范式,并通过增加点探测任务操纵认知负荷。结果:在低认知负荷下,老年组对积极图片的再认率高于消极图片和中性图片[(0.36±0.23)vs.(0.23±0.21),(0.16±0.24);P<0.05]。在高认知负荷下,老年组对3种情绪图片的再认率的差异无统计学意义[(0.27±0.21)vs.(0.03±0.19)vs.(0.26±0.24);P>0.05]。结论:本研究显示,老年人存在情绪记忆的积极效应,但认知负荷较高时这一效应可能会不明显。
考虑边端效应的双边直线永磁游标电机模型预测电流控制

提出一种考虑双边直线永磁游标(DSLVPM)电机边端效应的两矢量模型预测电流控制。有限控制集模型预测控制在电机驱动领域具有许多优点,但传统实现方式的矢量选择范围较小。两矢量模型预测控制在一个控制周期内同时作用两个任意电压矢量,扩大电压矢量选择范围,可以提高电流控制性能。由于直线电机存在边端效应,绕组互感的差异造成等效d、q轴电感随着电机位置而波动,并且参数失配会造成模型预测控制性能下降。针对这一问题,使用遗忘因子递归最小二乘算法在线辨识电机的等效d、q轴电感,补偿边端效应的影响,从而进一步改善两矢量模型预测电流控制的性能。基于dSPACE快速控制原型系统构建了DSLVPM电机的实验平台,并通过实验验证了该文所提算法的有效性。
考虑分段斜极和磁性槽楔的永磁同步电机磁场解析方法

采用轴向分段斜极和磁性槽楔是两种减小永磁同步电机转矩脉动的有效方法。建立表贴式永磁同步电机的磁场解析模型,同时考虑永磁体分段斜极和磁性槽楔两种因素的影响。针对目前精确子域磁场解析模型无法充分考虑周期性的不足,通过引入周期性边界条件重新求解定子槽、磁性槽楔、气隙和永磁体四类子域的通解,从而提高解析模型的计算效率,节约计算资源。在磁场解析模型的基础上,求解考虑分段斜极和磁性槽楔两种因素的空载反电动势和电磁转矩。通过有限元仿真分析,验证了所提解析方法的正确性。