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抢鲜看｜《电工技术学报》2022年第1期目次及摘要
《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。
“电动汽车充换电及车网互动技术”专题
专题特约主编寄语
特约主编：赵晋斌教授；李勇教授
碳达峰、碳中和目标对我国绿色低碳发展和生态文明建设提出了更高要求，具体到交通领域及电气化领域，电动汽车应用是实现“双碳”目标的核心举措，电动汽车替代传统燃油车作为实现节能减排的有效途径已上升为国家战略。电动汽车作为移动储能和数据平台，有线与无线充电、车网协同、大数据和充电安全等技术为可再生能源的规模化消纳与“源-网-荷-储”友好互动提供基础支撑，近年来, 国内外关于电动汽车充换电及车网互动技术的研究与应用迎来关键性的发展机遇。
为了反映国内学者在“电动汽车充换电及车网互动技术”领域的最新研究成果，在《电工技术学报》编辑和特约编委的支持下，本次专题应运而生。此次专题征稿得到了国内学者的积极响应，共收到来稿44篇，经过审稿专家的认真严格评审，优中选优，最终专题刊登论文10篇，以飨读者。
针对电动汽车充电机运行问题，湖南大学丁超等撰写的《电动汽车直流充电系统 LLC 谐振变换器软开关电压边界分析》在时域分析法基础上，计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围，揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系，为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。南京航空航天大学王生东等撰写的《便携式充电CRM图腾柱PFC过零检测延迟与交错相位误差补偿控制》针对便携式充电机前级CRM图腾柱PFC，提出考虑 ZVS裕度和频率限制的全范围 ZVS控制模型以提高相位交错精度，进一步降低THD。
针对无线电能传输系统（WPT）中传输效率低的问题，上海电力大学赵进国等撰写的《无线电能传输系统中有源阻抗匹配网络断续电流模式最大效率跟踪研究》提出一种基于断续电流模式（DCM）有源阻抗匹配网络的最大效率跟踪方法，所提方法能够实现精确的恒定输出电压控制，大幅提升了系统传输效率。
针对电动汽车动力电池安全问题，郑州大学牛志远等撰写的《电动汽车过充燃爆事故模拟及安全防护研究》通过试验确定了引起锂离子电池模组爆炸的可燃物主要成分，基于 FLACS 建立了电动汽车爆炸模型，分析了电动汽车电池舱爆炸的产生过程和影响，并研究了改变泄压孔对泄爆效果的影响。
针对大数据电动汽车监测平台，上海电力大学毛玲等撰写的《新能源汽车监测平台在行驶和充电场景中的应用与思考》介绍了上海市新能源汽车公共数据采集与监测平台的架构，应用大数据技术进行特征分析，并描绘了相关应用场景。
针对电动汽车参与电网调峰调频问题，太原理工大学杨镜司等撰写的《基于电动汽车参与调峰定价策略的区域电网两阶段优化调度》提出一种基于电动汽车参与调峰定价策略的区域电网两阶段优化调度方案，给出的定价曲线与电力市场分时电价进行对比研究，可以为我国电力辅助服务市场和区域电网日内调度提供参考。重庆大学张谦等撰写的《计及电池寿命损耗的电动汽车参与能量-调频市场协同优化策略》提出计及电池寿命损耗下，电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略，从而大幅度降低电动汽车参与电力市场的电池寿命损耗，有利于推进电动汽车参与电网互动。
针对无线充电电动汽车V2G模式下的光储直流微电网能量管理问题，西南交通大学周玮等撰写的《无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略》提出无线充电电动汽车 V2G 模式下的光储直流微电网能量管理策略。在确保 PV 最大功率运行、WPT 系统最优效率馈能的前提下，填补电网功率缺额，实现母线电压稳定。
针对电动汽车充换储一体站与主动配电网协调规划问题，华南理工大学何晨可等撰写的《计及碳减排的电动汽车充换储一体站与主动配电网协调规划》根据一体站结构和运行特点，建立一体站综合运行和规划配置模型；提出计及碳减排的ADN规划方法，对于解决计及碳减排的EV一体站和ADN协调规划问题具有快速性、可行性和有效性，为含EV充换电设施的 ADN 综合规划提供一定的理论依据。
针对车-站-网一体化运行关键技术，沈阳工业大学王海鑫等撰写的《智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望》根据车、站、网三者交互特性，对车-站-网一体化运行相关研究进行分析。解析 EV 充电需求规律方法，并分别综述充电负荷及交通负荷预测中所采用方法优缺点。并从“站-网”协同布局管理角度介绍充电设施布局优化及V2G技术相关研究。进一步，对“车-网”互动响应技术相关研究进行分析，从EV参与响应电网可调度能力角度展开，综述EV参与辅助服务对配电网可靠性及经济性的影响并介绍相关示范平台，同时对未来智慧城市EV参与互动响应研究进行展望。
本专题的顺利完成离不开各位同行以及电工技术学报编委会和编辑部的工作。从审稿专家到评审意见的汇总，以及最后的定稿、修改和出版，编辑部始终认真负责，专题文章的出版期望对广大研究人员有所启发和帮助。最后，衷心感谢众多专家学者对本专题的大力支持，衷心感谢各位专家编委的付出，特别感谢《电工技术学报》编辑部为本专题能够顺利出版付出的辛勤劳动。
电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析
作者：丁超；李勇；姜利；万江湖；刘芳
摘要：LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通（ZVS）上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处,谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零,LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。
便携式充电CRM图腾柱功率因数校正过零检测延迟与交错相位误差补偿控制
作者：王生东；李浩然；顾占彪；张之梁；任小永
摘要：图腾柱功率因数校正（PFC）被广泛应用于电动汽车充电机以提高充电效率。该文提出考虑零电压开通（ZVS）裕度和轻载频率限制的全范围ZVS控制模型,全电压范围内实现完全ZVS开通。分析了电流过零检测（ZCD）延迟对输入电流总谐波畸变率（THD）的影响,提出基于在线时间计算模型的ZCD延迟补偿方法,满载电流THD降低1.4%。针对两相交错相位误差,提出考虑开关周期变化量的相位误差补偿方法,提高交错精度,满载THD进一步降低0.5%。最后,搭建了一台3kW便携式充电机,验证所提控制策略的有效性,充电机前级图腾柱PFC最高效率为98.8%,整机最高充电效率为96.6%,满载THD为2.4%,相比补偿前降低1.9%。
无线电能传输系统中有源阻抗匹配网络断续电流模式最大效率跟踪研究
作者：赵进国；赵晋斌；张俊伟；毛玲；屈克庆
摘要：针对无线电能传输系统（WPT）中传输效率对耦合系数、负载变化敏感的特点,该文提出一种基于断续电流模式（DCM）有源阻抗匹配网络的最大效率跟踪方法。首先,分析不同DC-DC变换器输入阻抗表达式,证明了DCM模式Buck-Boost变换电路阻抗匹配的优越性。其次,给出了一种基于耦合系数辨识的最大效率跟踪控制策略,无需负载实时监测及进一步跟踪控制,即可在较大负载变化范围内使系统传输效率实现最大化并保持稳定;耦合系数变化时,系统也可根据发射接收侧电压电流信息实时辨识耦合系数并通过接收侧变换器占空比调节实现自适应最大效率跟踪。最后,利用实验验证了该方法的可行性和有效性,并且在动态响应、提高传输效率等方面有明显优势。
电动汽车过充燃爆事故模拟及安全防护研究
作者：牛志远；姜欣；谢镔；金阳
摘要：频繁发生的电动汽车安全事故已经严重影响了电动汽车产业的健康发展,其中,由于过充电引发的安全事故占有相当高的比例。为研究锂离子电池电动汽车过充电引发热失控导致的燃烧爆炸事故,该文首先通过对磷酸铁锂电池模组进行过充热失控实验,发现电池模组在热失控发展过程中引发爆炸的可燃气主要成分为汽化电解液;其次,基于爆炸模拟软件（FLACS）建立小型电动汽车几何模型,以锂离子电池过充引发的汽化电解液为燃料进行了电动汽车爆炸特性研究,对比分析了不同方向泄压设计的泄爆效果。研究发现,不同泄压位置设计对爆炸冲击波扩散方向影响作用明显,当泄压孔设置在电池舱侧下方时,泄压效果最好,可有效减小爆炸强度。在合理的设计下,改变泄压孔的大小及开启压差可减小对周围车辆的冲击,尽可能地避免引燃相邻车辆。
新能源汽车监测平台在行驶和充电场景中的应用与思考
作者：毛玲；邓思文；赵登辉；唐立颖；孙欣杰
摘要：因能源和气候问题,新能源汽车产业得到了广泛的关注。新能源汽车的信息化和智能化积累了大量数据,为合理地利用大数据技术进行信息处理和数据挖掘,推动新能源汽车与能源、交通、通信全面深度融合,建立了上海市新能源汽车公共数据采集与监测平台。首先介绍平台的架构、采集数据类型和平台标签体系,对新能源汽车的使用特征进行分析,着重关注了行驶行为和充电行为的时空分布情况,分别从充电设施、电网、安全等方面提供了新能源汽车监测平台的应用思路。最后,对新能源汽车监测平台现存问题和发展规划进行了总结和展望。
基于电动汽车参与调峰定价策略的区域电网两阶段优化调度
作者：杨镜司；秦文萍；史文龙；曹锐；姚宏民
摘要：针对电动汽车（EV）和风电、光伏等新能源发电大规模入网造成的功率波动、调度成本过高以及运行稳定性差等问题,该文提出一种基于电动汽车参与调峰定价策略的区域电网两阶段优化调度方案。首先,根据EV负荷运行特性进行分类,分别建立刚性、可调度、灵活型和智能换电四种EV负荷模型;其次,考虑EV参与调峰的各项成本,基于模糊层次分析法（FAHP）,给出EV调峰定价策略;然后基于该策略对区域电网进行两阶段优化调度。在第一阶段以负荷峰谷差最小为目标,并在此目标下对EV调峰定价进行决策,以降低电力系统调峰容量调整区域电网负荷分布;在第二阶段依托第一阶段得到的调峰定价曲线,以EV用户充电费用最小为目标安排EV负荷。最后利用算例仿真验证了EV参与调峰的有效性、合理性以及该定价策略的经济性。
计及电池寿命损耗的电动汽车参与能量-调频市场协同优化策略
作者：张谦；邓小松；岳焕展；孙韬；刘志强
摘要：针对电动汽车参与电力市场引起电池损耗导致用户参与意愿降低以及参与后的里程焦虑等问题,该文提出计及电池寿命损耗下,电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略。首先研究了电池放电引起容量衰减的主要因素,结合电动汽车放电功率控制特点,建立计及放电深度与放电区间的电池循环寿命损耗模型;然后,在市场价格引导下,以电动汽车集群收益最大为目标,提出功率-调频容量线性约束以及充放电循环识别及限制的线性约束,建立电动汽车调度功率及调频容量协同优化模型;最后,通过算例验证了所提策略能在确保用户收益的情况下,避免频繁充放电、深度放电、高位放电等不规则的放电行为,大幅度降低电动汽车参与电力市场的电池寿命损耗,有利于推进电动汽车参与电网互动。
无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略
作者：周玮；蓝嘉豪；麦瑞坤；何正友
摘要：随着电动汽车数量与负荷的激增,构建实现低碳、灵活、稳定的电动汽车充电方式至关重要。该文融合直流微电网以及无线电能传输、车网互联（V2G）等技术,重点研究无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略。分别建立光伏、无线充电电动汽车、网侧储能数学模型。考虑光伏出功与负载状态,推导无线充电电动汽车最优效率馈网的临界条件,给出超出临界点后网侧储能的出力函数。基于此,定义直流微电网三种运行模式及其边界条件,设计上层控制器实现三种模式间的切换。搭建实验系统,验证不同负荷下所提出的分层控制算法可有效维持母线电压稳定,并且保持光伏系统的最大功率与无线电能传输系统的最优效率运行。
计及碳减排的电动汽车充换储一体站与主动配电网协调规划
作者：何晨可；朱继忠；刘云；蓝静；吴皖莉
摘要：提出一种计及碳减排的电动汽车充换储一体站（一体站）与主动配电网（ADN）协调规划模型。根据设备资产归属权划分ADN碳排放责任,并提出ADN碳减排机理。基于一体站结构、服务和运行特点,构建运行和配置模型。提出计及碳减排的ADN规划方法：提出ADN网架规划方法和分布式电源（DG）配置方法,结合ADN设备的能量损耗和出力,构建ADN碳净增量模型及其碳交易机制,实现对计及碳减排的ADN运行模型的描述。计及碳交易费用,以规划年综合成本为目标建立一体站和ADN协调规划模型,提出混沌模拟退火狮群算法进行求解。算例结果表明,考虑碳减排的ADN规划的购电成本、规划年综合成本、节约年环境碳排量、阶梯单位碳价分别约为不考虑碳减排ADN规划的10%、35%、460%和4倍,从而验证了所提模型与方法的可行性和有效性。
智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望
作者：王海鑫；袁佳慧；陈哲；马一鸣；董鹤楠 等
摘要：随着城市绿色化交通发展,优化调控集群电动汽车（EVs）参与配电网需求响应已成为一种趋势,并逐渐形成了智慧城市车-站-网一体化运行架构。在该背景下,该文结合负荷需求时空分布预测、“站-网”协同布局与管理、“站-车”有序引导策略、“车-网”互动响应四个领域最新研究成果,系统评述车-站-网一体化运行现状及进展。首先,解析EV充电需求规律,归纳充电负荷与交通负荷预测方法的优势与局限性;其次,从“站-网”协同层面综述充电设施网络布局及V2G技术相关研究;再次,探讨交通-电力耦合网络模型下EV有序引导所涉及路径规划及定价机制问题;然后,围绕EV可调度能力评估、配电网可靠性及经济性等方面探讨“车-网”互动响应技术,并介绍相关应用示范;最后,总结车-站-网一体化运行架构中存在的问题与挑战,并做出展望。
电工理论
变温条件下TbDyFe合金高频磁特性和损耗特性分析
作者：黄文美；夏志玉；郭萍萍；翁玲
摘要：超磁致伸缩材料TbDyFe合金具有温度敏感特性,该文测量变温条件下TbDyFe合金在不同频率f和磁通密度幅值Bm时的动态磁特性曲线,结果表明,当励磁磁场频率f和磁通密度幅值Bm一定时,随着环境温度的升高（从10℃增加到80℃）,振幅磁导率逐步增加,动态磁滞回线横向变窄,所需磁场强度减少,磁能损耗也逐步减少。在此基础上,针对现有损耗计算模型无法对温度进行有效表征,而导致损耗计算结果误差较大的问题,提出一种变温条件下磁致伸缩材料的高频损耗计算模型,模型通过引入温度有关项对损耗系数进行修正;并且综合考虑高频磁滞特性和趋肤效应的影响,引入损耗附加磁通密度项及损耗附加频率项,从而建立可以有效考虑温度效应的改进损耗计算模型,通过多组测量值及计算值的对比结果验证了该模型的准确性和可行性。
基于相差调控的无线电能传输系统耦合机构结构电磁力的平抑
作者：王奉献；张献；杨庆新；沙琳；任年振 等
摘要：运行在高频电磁场环境下的无线电能传输系统受到电磁力的作用,长期作用将导致磁屏蔽结构损坏、线圈变形、绝缘破坏等问题。该文为削弱结构电磁力对无线电能传输系统耦合机构的影响,首先从频域角度分析无线电能传输系统耦合机构所受结构电磁力特性,确定结构电磁力作用特性与流经耦合线圈的电流相位之间的关系;然后提出一种基于相差调控的结构电磁力平抑方法,利用双线并行型耦合结构,通过调节串接在某发射线圈支路的可调支路电感量,实现对流经耦合线圈的电流相位的调控;最后实现耦合机构宏观受力表现的削弱,同时搭建实验平台验证平抑方法的有效性。
电力系统与综合能源
弱电网下基于准静态模型的混合控制微电网逆变器同步稳定性研究
作者：于彦雪；马慧敏；陈晓光；郑雪梅；李浩昱
摘要：当多逆变器并联接入弱电网时,高电网阻抗与逆变器间的相互作用,易引发逆变器并网同步过程中的稳定性问题。针对弱电网下电流电压混合控制型微电网（HMG）逆变器的同步稳定性,通过建立准静态模型,分析锁相环（PLL）和虚拟同步机（VSG）在HMG系统中的同步机制,讨论PLL和VSG同步环间相互作用对电流（电压）控制型逆变器稳态工作点的影响,进而得到弱电网下HMG同步稳定性与电网阻抗、电网电压之间的关系。在此基础上,考虑弱电网下发生的电网电压跌落故障,对HMG同步稳定性与各逆变器稳态工作点、同步环参数之间的关系进行分析。实验结果验证了理论分析的正确性,为实际中HMG给定指令和同步参数的合理配置提供指导。
基于最优变量投影的电力系统主导振荡参数综合辨识
作者：李雪；于洋；姜涛；陈厚合；李国庆
摘要：准确、有效地辨识电力系统主导振荡模式、主导振荡模态和参与因子等低频振荡特征参数,对深入探究电力系统低频振荡诱因、提出科学合理的振荡抑制措施具有重要价值。为此,该文提出一种基于最优变量投影（OVP）的电力系统主导振荡模式、模态和参与因子综合辨识方法。该方法采用有限差分法（FDM）预处理电力系统的广域量测信息;借助处理后的广域量测信息构建含系统关键动态振荡信息的低阶状态矩阵,进而从低阶状态矩阵中提取电力系统的关键振荡特征信息;结合广域量测信息和关键振荡特征信息构建变量投影函数,通过OVP对其进行求解,以辨识振荡模式及其模态;引入累积能量权重从所辨识的振荡模式及模态中分离电力系统的主导振荡模式及模态,并根据分离的主导振荡模态实现参与因子的评估。最后,通过IEEE 68节点测试系统和中国南方电网公司算例对所提方法进行分析,验证了所提方法的准确性和有效性。
同型光热发电机并联聚合对光热发电场振荡稳定性影响
作者：赖林琛；周强；杜文娟；王杨；王海风
摘要：该文研究了并联光热发电机群聚合对光热发电场振荡稳定性的影响,发现并联光热发电机数量增加时,与光热发电机励磁系统相关的振荡模式在复平面上向右移动,给光热发电场带来失稳风险。文中采用劳斯稳定判据,进一步分析证实并解释了这一发现的机理。该文首先给出了光热发电机组线性化模型,进而建立了含N台并联光热发电机的光热发电场线性化模型;然后,在光热发电机模型相同的条件下,采用相似变换推导了光热发电场等效模型,分析了并联光热发电机数量增加给光热发电场带来振荡失稳的风险,通过算例演示了随着并联光热发电机数量的增加,光热发电场的励磁振荡模式在复平面上向右移动,导致光热发电场振荡失稳,探讨了光热发电机运行状态不同时等效模型的适用性;最后通过理论分析表明,光热发电机机电振荡模式不受并联光热发电机数量增加的影响,从而证明和解释了励磁振荡模式失稳的机理。
面向微型能源互联网接入的交直流配电网协同优化调度策略
作者：郑重；苗世洪；李超；张迪；韩佶
摘要：分布式电源通过微型能源互联网（简称微能网）的方式接入配电网可以充分发挥微能网多能耦合互补的特点,促进可再生能源消纳。该文充分考虑交直流配电网和微能网的技术优势及交互影响,研究了计及动态网络重构和多能源协同的交直流配电网优化调度策略。首先,根据含微能网的交直流配电网系统结构和调度模型特点,研究以配电网节点边际电价和微能网购/售电功率为交互变量的协调运行机制;其次,以交直流配电网和微能网运行成本最低为目标,充分考虑网络运行约束和网络间交互耦合约束,建立交直流配电网协调调度模型;再次,在混合整数二阶锥规划模型的节点边际电价推导基础上,提出基于极限学习机耦合交互的模型快速求解方法;最后,在含微能网的改进IEEE 33节点交直流配电网开展了算例分析。仿真结果表明,所提调度架构能充分降低网络运行成本,促进微能网和交直流配电网间信息交互,同时该文所提求解技术能够在确保计算精度的前提下极大地提高求解效率。
能源互联背景下面向高弹性的多元融合配电网双层分布式优化调度方法研究
作者：倪萌；王蓓蓓；朱红；刘少君
摘要：能源互联背景下,以储能、需求响应、分布式发电（DG）等为代表的多元融合资源将深度参与电网运行。配电网作为局部地区多类分布式资源的整合者,需要通过有效的手段,对包括DG、储能、可控负荷等多元融合的分布式资源进行优化调控,提高配电网的弹性。该文针对多元分布式资源接入后,集中式调度策略下的配电网将面临的各类问题,结合多元分布式资源的特性,建立了面向高弹性配电网的两层分布式协调调度模型。该文首先对高弹性配电网下的多元融合分布式资源进行协调整合,之后通过协调全局控制中心和本地控制中心,对上述资源进行合理调度,以保证在一定的电压质量要求下消纳更多的DG发电量,以提高电力中新能源的利用水平。文中算例采用IEEE 14节点和69节点的配电网系统,对比传统集中式模型和该文提出的双层分布式模型的优化调度结果,验证了所提模型在配电网系统下的适用性及优越性。
计及上下游市场的园区综合能源商购售能策略
作者：陈岑；武传涛；林湘宁；马云聪；李正天
摘要：随着能源市场化改革的有序推进,未来有望建成开放完善、充分竞争的综合能源市场体制。综合能源商作为重要市场主体,如何在综合能源市场体制中合理优化交易策略尚待开展研究。为此,该文计及能源批发与零售两级市场,构建一种具有前瞻性的园区综合能源商市场交易策略及协同优化方法。首先,分析综合能源批发市场及零售市场的运行机制,基于离散选择模型量化了零售价格对市场份额的影响,并构建远期收益函数;其次,计及用户综合需求响应,以综合能源商为领导者,以用户为跟随者,建立基于主从博弈的分布式协同优化模型;接着,论证了Stackelberg均衡解的存在性,并采用改进布谷鸟算法与二次规划相结合的方法进行分布式优化求解;最后,仿真验证了该文所提交易策略及优化模型的可行性与优越性,为未来园区综合能源商的市场交易决策提供指导。
基于改进经验小波变换和XGBoost的电能质量复合扰动分类
作者：吴建章；梅飞；郑建勇；张宸宇；缪惠宇
摘要：针对电能质量复合扰动分类方法在分类数目和分类性能方面存在的不足,提出一种基于改进经验小波变换（MEWT）和极限梯度提升（XGBoost）的电能质量复合扰动分类方法。首先,对传统经验小波变换进行改进,使之适用于复合扰动特征提取;然后,根据基本扰动MEWT分析结果,从时频域多角度提取能够有效刻画不同扰动特性的特征序列;最后,基于问题转换策略构造以XGBoost为子分类器的多标签复合扰动分类模型,并通过特征选择与超参数优化相结合的模型训练方法进一步提升分类效果。实验结果表明,所提方法可实现48类扰动的有效辨识,较之传统多标签扰动分类方法在分类精度和噪声鲁棒性方面表现更优,且运算速度更快,适用于工程实践。
电力电子
负载电流对IGBT器件中键合线的寿命影响和机理分析
作者：赵子轩；陈杰；邓二平；李安琦；黄永章
摘要：通过器件的功率循环试验可建立寿命模型,如最常用的CIPS08公式,用来预测实际工况下的寿命情况。其中结温波动和结温最大值对键合线寿命的影响最大,但是在功率循环试验中往往需要同时调节负载电流大小和开通时间来达到相同的结温波动和结温最大值。为了进一步评估负载电流和开通时间这两个参数对键合线寿命的贡献,尤其是负载电流的影响机制,该文对650V/20A的TO封装IGBT器件在相同的结温波动和结温最大值,但在不同的负载电流大小和开通时间的组合条件下进行了功率循环试验。结果表明,不同的负载电流和开通时间组合对器件寿命有不可忽略的影响,电流增大会显著降低IGBT器件中键合线的寿命。为了解释试验出现的现象并揭示其作用机制,该文建立TO封装IGBT器件的电-热-力多物理场有限元模型,考虑铝键合线和表面金属层的弹塑性特性,分析电流影响键合线应力大小的机理。同时引入金属疲劳寿命模型,得到的仿真寿命趋势与试验结果相吻合。该文研究可为IGBT器件的精确模型建立和键合线疲劳寿命预测提供指导意义。
一种新型飞跨电容型Zeta多电平逆变器
作者：王立乔；韩胥静；李占一；杨彬
摘要：该文提出一种新型飞跨电容型多电平逆变器,该逆变器由Zeta变换器进行演变推导而得,具有可升降压、电容可自均压、钳位器件少、拓扑延展性好等优点,克服了传统多电平逆变器在应用方面的局限性。该文首先介绍该逆变器的工作原理,并采用单极性载波相移调制策略,在不提高载波频率的基础上提高其等效开关频率,降低输出电压的总谐波畸变率。此外,对Zeta五电平逆变器的开关器件电压应力、电容自均压的实现、升降压能力和拓扑延展性能方面进行分析。所提逆变器采用PR调节器对其进行闭环控制,通过仿真对其可行性进行验证,且在理论分析和仿真证明的基础上,对Zeta五电平逆变器搭建一台实验样机,实验结果验证该理论分析及仿真结果的正确性,以及该逆变器具有良好的动静态性能。
高电压与放电
多物理场中染污绝缘油内杂质相动力学行为研究综述
作者：贺博；王鹏；吴锴；胡小博；杨冬
摘要：固体颗粒物染污是导致绝缘油品质劣化的重要原因之一。杂质相颗粒的理化属性和浓度分布会从微观界面效应、电场分布等方面对绝缘油的电气性能构成影响。该文从近年来国内外学者所发表的有关流-固两相流和含杂质油流基本特性领域研究成果出发,分析油中杂质相颗粒的来源、受力、流-固耦合模型、运动特性观测及油品电气特性等方面的研究进展和存在的问题。从理论模型、数值模拟和实验观测三个角度出发,提炼出流、电、热多物理场耦合作用下含杂质油流领域研究动向和关键问题,以期为建立多场耦合和多杂质物相下油-流介质的综合动力学方程,揭示固相影响作用和过程机理,以及为染污绝缘油研究工作提供借鉴。
夹具对高压绝缘电缆热学特性影响的有限元分析
作者：吕安强；李静；张振鹏；宋贺；林晓波
摘要：夹具是已敷设高压绝缘电缆线路中的必备组件,为了获得夹具对缆体热学特性的影响,以典型220kV交流单芯交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆为对象进行电热耦合有限元分析。按照国内某市电缆的实际敷设情况,建立电缆在五种不同材料夹具下的二维和三维电热耦合有限元模型,通过稳态和暂态热力学计算,获得电缆在不同夹具下的载流量和热时间常数;通过计算不同夹具材料和间隔下的电缆温度,得到导体温度在径向和轴向的分布规律,并获得夹具材料和间隔距离与电缆导体温度的关系函数。结果表明,夹具的材料和间隔距离对电缆的载流量和热时间常数都有影响,夹具的热导率和间隔距离都存在一个临界值,在该值两侧导体温度变化存在较大差异。该文研究可为电缆的施工和运维提供理论和数据支持。
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