抢鲜看｜《电工技术学报》2022年增刊1目次及摘要

电工理论

电动汽车无线充电系统对心脏起搏器的电磁兼容与热效应影响

作者：赵军；赵毅航；武志军；王磊

摘要：近年来,无线电能传输系统应用于电动汽车充电过程中所产生的电磁辐射安全问题引起了广泛关注。该文构建了无线电能传输系统及心脏起搏器电磁仿真模型,并且计算了电动汽车无线充电系统不同功率等级下的最小安全距离,研究分析了无线电能传输系统对心脏起搏器的电磁兼容与热效应影响。仿真结果显示,不同功率等级下在其相应的最小安全距离处,心脏起搏器磁场强度值均小于磁场强度限值150A/m,说明电动汽车无线充电系统不会对心脏起搏器产生电磁干扰。人体各器官最大温升值均小于1℃,因此该系统所产生的电磁热效应不会对人体造成伤害,同时心脏起搏器的最大温升小于规定的2℃,因此心脏起搏器在该系统电磁辐射环境下所产生的热效应不会对其造成影响。

电力变压器振动噪声分析及其有源降噪

作者：钟思翀；祝丽花；王前超；张建功；王延召

摘要：电力变压器运行过程常由于电网波动引起谐波输入,从而对其运行振动噪声产生明显影响。振动噪声的变化将对周边环境、电力变压器使用寿命产生影响。为了模拟电网中存在谐波的情况,需要在工频正弦激励中叠加谐波激励。为了探究电力变压器在谐波激励下的服役磁特性、电磁振动与声场分布,该文改进了磁特性测量装置,开展了不同谐波下铁心硅钢片磁化特性与磁致伸缩特性的测量,并基于测量数据对电力变压器进行电磁振动数值计算分析;考虑铁心磁致伸缩效应,对电力变压器进行谐波激励下磁场、机械场、声场的计算,得到磁场、声场、铁心振动结果,并与工频正弦激励计算结果进行对比分析,总结谐波输入对铁心电磁振动的影响;采用有源降噪分析方法,研究降噪后电力变压器周围声场分布与频率特性,证明有源降噪的可行性。

基于高频材料特性分析的旋转式松耦合变压器结构设计

作者：冯超；张艳丽；任自艳；张殿海；綦艳丽

摘要：为提高旋转变压器耦合性能、减小铁心尺寸,该文提出一种以纳米晶带材为铁心材料的新型旋转式松耦合变压器,用来为旋转设备供电。基于实验室现有的高频磁特性测量系统,测量并分析了正弦波和方波激励下软磁铁氧体与纳米晶带材的磁特性。尝试采用纳米晶带材替代块状铁氧体做旋转式松耦合变压器铁心材料,由于铁心材料形状的改变,传统罐式旋转式松耦合变压器结构不再适用于纳米晶铁心,该文提出两种新型结构的旋转式松耦合变压器。基于磁场数值仿真平台,分析了这两种旋转式松耦合变压器在实际工况下的瞬态特性,计算了耦合系数和铁心损耗,讨论了上述旋转式松耦合变压器铁心结构及相应的绕组结构的可行性,为旋转式松耦合变压器的性能提升提供一个新的思路。

电机及其系统

海上风电机组电气设备状态检修技术研究现状与展望

作者：高晨；赵勇；汪德良；成永红；陈晓路

摘要：该文阐述了海上风力发电机组主要电气设备运行状态检修技术研究现状,分别介绍了状态监测、状态评价以及检修决策等,对未来海上风力发电机组电气设备状态检修技术发展方向进行了概述。通过大量文献研究表明,状态监测方面,发电机与变频器电气状态监测技术主要还是集中在电流特征分析、电压信号分析、功率分析等电气信号分析手段;通过时域、傅里叶变换、小波变换等信号处理手段提取特征参量;基于箱式变压器的电气状态监测技术相比于陆上大型电力变压器略显不足,可用于监测提取的状态参量较少。状态评价方面,相比于传统的物理模型与数据分析,神经网络模型与模糊评价仍是目前比较有效的方法。检修决策方面,目前更多的还是依靠传统的故障树以及马尔可夫、改进马尔可夫过程。伴随着技术进步与运维工作经验积累,多参量监测系统、部件-系统-整机的完善评价标准体系、综合机会检修、组合检修与排程优化的决策技术将成为海上风力发电机组运维领域未来发展的方向。

基于预测算法的自由活塞内燃直线发电机高效控制策略

作者：李征；邱书恒；陈飞雪；张驰；肖世德

摘要：自由活塞内燃直线发电机具有燃料适应范围广、机械摩擦损耗小、压缩比可调等多种优势。但由于活塞运动轨迹受多重因素影响,运行工况极其复杂,系统输出功率和发电效率难以有效提升。该文以自由活塞内燃直线发电机为研究对象,提出一种基于预测算法的高效控制策略。通过预测算法计算系统预期的瞬时功率,利用空间矢量脉宽调制施加准确的电压矢量,进而减少系统的功率损耗,提高发电效率。相较于传统的直接功率控制,该策略针对自由活塞内燃直线发电机高频时变的发电特性,一方面克服了因脉宽调制开关信号延迟问题导致的效率损失,另一方面减少了因开关频率不固定而产生的噪声和损耗。搭建了基于Matlab/Simulink的控制系统模型,并在自由活塞内燃直线发电机的工况下对两种算法进行仿真对比,结果显示,该策略提升了系统的输出功率和效率,验证了控制策略的先进性。

基于不对称转子结构与序贯田口稳健优化方法的同步磁阻电机设计

作者：刘成成；王珂霖；王韶鹏；汪友华；朱建国

摘要：目前,传统同步磁阻电机三层磁通屏障的转子设计性能较好、制造简易,得到行业的认可。讨论转子的不对称磁通屏障结构与磁通屏障结构变形对全面掌握同步磁阻电机的特性至关重要,因此该文研究了在不同功率等级下同步磁阻电机不对称设计规律以及基于序贯田口稳健优化方法的类凸极转子同步磁阻电机。首先对传统同步磁阻电机在一定功率等级下优化计算,得出抑制转矩脉动的不对称设计规律;然后根据开关磁阻电机凸极结构,设计类凸极转子同步磁阻电机,应用序贯田口稳健优化方法对采用分布式绕组的12槽8极电机优化得到最优功率等级,并应用至集中式绕组电机,应用磁路模型以及有限元仿真对采用不同绕组的电机作性能对比分析;最后提出一种结构更加简单、制造成本更低的同步磁阻电机。

基于一维卷积神经网络的机电作动器故障诊断

作者：李世晓；杜锦华；龙云

摘要：针对机电作动器的传统故障诊断方法依赖于人工特征提取和工程经验的问题,该文提出一种基于一维卷积神经网络（1DCNN）的智能故障诊断方法。相较于传统故障诊断算法中特征提取和分类的分开处理,该方法将两者合二为一、共同进行。首先,利用重叠采样对直驱型机电作动器的正常信号和故障信号进行预处理来获取数据样本;然后将样本输入到设计的一维卷积神经网络模型中,通过多层数据变换得到有效的特征表示,从而建立原始数据端与运行状态端之间的映射关系,实现机电作动器端到端的故障诊断。实验结果表明,该方法可以有效地诊断出机电作动器的故障,且故障识别率可以达到98%左右。另外,该方法在不同白噪声下仍可以保持较高的故障识别率,具有比较好的鲁棒性和泛化能力。

电力系统与综合能源

微能源网互联系统的频率调节和消纳能力研究

作者：梁紫雯；牟龙华；何楚璇

摘要：微能源网是融合了多种类型的分布式能源、储能系统和不同用能负荷的综合能源系统,单个微能源网容量较小,多个距离相近的微能源网可形成互联进行能量共享。该文首先提出了微能源网互联系统的典型结构,根据系统中包含的分布式能源发电系统及负荷种类,分析了其频率调节特性和负荷特性,提出了微能源网互联系统频率稳定的判据和调节能力的分析方法;然后基于间歇式能源消纳率建立优化调度模型;最后利用算例计算结果,对比分析了互联前后系统频率稳定性和对间歇式能源的消纳能力,验证了所提理论的有效性和可行性。

基于虚拟同步机技术的风储系统协调调频控制策略

作者：张冠锋；杨俊友；王海鑫；谢赐戬；付尧

摘要：为了充分发掘风电机组调频能力,考虑传统储能系统直接补偿风电场二次频率跌落调频控制策略存在储能系统容量需求高、经济性差的缺点,该文提出一种基于虚拟同步机（VSG）技术的风储系统协调调频控制策略。首先,在风储VSG系统结构基础上建立风储VSG数学模型,并分析风储VSG调频特性;其次,依据储能系统数学模型研究储能系统VSG调频控制方法;然后,综合考虑风电场与储能系统出力特点,提出基于风电惯量释放和储能稳态支撑的风储协调控制策略,通过风电场与储能系统并行出力的方式,在降低储能系统容量需求的同时充分发挥风电机组短时功率支撑的作用;最后,通过仿真分析可知,采用该文控制策略可在稳定系统频率的基础上大幅降低储能系统容量配置,提高风电场调频经济性。

基于改进RoCoF测量方法的储能辅助光伏机组快速调频策略

作者：贾焦心；颜湘武；李铁成；王俣珂；马宏斌

摘要：大规模光伏机组并网导致电力系统面临惯性下降与调频能力不足的问题。现有的有功备用方案虽然可以满足一次调频的需求,但难以提供惯量支撑,且弃光运行会影响发电效益。为此,提出一种储能辅助光伏机组实现虚拟惯量和一次调频的协调控制策略,在保证光伏发电效益的同时能够减少一半的储能容量。所提策略通过光伏变功率跟踪响应频率上扰、储能装置响应频率下扰的方式进行一次调频,并控制储能装置为系统提供惯量支撑。构建数学模型揭示由锁相环测量频率变化率（RoCoF）引发惯性功率跌落的本质原因,据此提出了运用一阶高通环节对频率变化率测量值进行修正的方法,以提升虚拟惯量控制效果。通过微电网算例仿真对比分析了有功备用控制和所提协调控制的频率调节效果,结果表明协调控制策略性能更优。

考虑磁暴时GIC-Q模糊相关性的电网无功优化配置研究

作者：王泽忠；司远；刘连光

摘要：磁暴时地磁感应电流引起的变压器无功损耗（GIC-Q）具有全网群发性及不确定性,破坏电网无功平衡,造成电压波动,影响系统稳定运行。变压器GIC-Q的相关性会导致系统内的无功负荷同增同减,忽略这一因素会使治理方案无法达到最优防灾效果。该文提出以一个太阳活动周期内发生地磁暴时的变压器GIC-Q为样本,统计其数字特征,利用多项式正态变换方法建立其概率分布模型,将计及不同地理位置变压器GIC-Q模糊相关性的概率潮流嵌入非支配排序遗传算法求解无功优化配置问题。以GIC标准算例进行测试,分析了GIC-Q的模糊相关性对系统运行状态的影响,证明其为采用无功配置进行地磁暴灾害防治不可忽略的因素。

基于分布式交易的集群多能系统运行优化

作者：程瑜；胡紫豪；王婕

摘要：针对多能系统集群开展分布式交易的新形势,提出一种多能系统优化运行决策模型。多能系统参与分布式交易的背景下,其运行策略优化是融合了多能系统内部调度计划和外部市场分布式交易的协同优化。基于多能系统中各类电源、储能及能量转换设备的运行特性及多能流耦合关系分析,以多能系统综合运行成本最小为目标,考虑各类设备运行约束,建立多能系统内层资源调度优化模型,优化决策多能系统各种能源的消耗和能源间的转换关系。在此基础上,基于交替方向乘子法（ADMM）,建立嵌入多能系统内部调度优化的互联多能系统集群分布式交易优化仿真模型。通过算例证明该模型可兼顾多能系统自身个体利益和集群整体利益,仿真分析多能系统集群的交易格局分布特征,决策出多能系统的优化运行策略。

分体式能量耗散的直流线路故障快速隔离

作者：司马文霞；赵俊宁；杨鸣；付峥争；韩雪

摘要：混合式直流断路器（HDCCB）是目前实现直流电网故障隔离的可靠方法之一。然而,现有HDCCB普遍存在金属氧化物避雷器（MOV）耗能水平过高,故障隔离速度不足的问题。为此,该文提出一种分体式能量耗散的直流线路故障快速隔离方法,以传统混合式直流断路器拓扑结构为基础,增加一条旁路耗能支路（耗能支路2）,可通过直流断路器耗能支路（耗能支路1）快速耗散少部分能量以实现直流故障隔离,而后通过旁路耗能支路耗散直流电抗器和直流线路中的剩余能量。相比传统方案,该方案可大幅缩短故障隔离时间,从而减少电源馈入直流电网中的能量,有效降低单次故障隔离中的总耗能水平,同时采用分体式能量耗散结构可显著降低MOV的耗能水平以及并联支数,有助于动态均流。该文详细分析了该方案的工作原理及控制策略,并与现有方案进行了经济技术性对比,最终通过仿真验证了该方案的有效性。

含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护

作者：乔一达；吴红斌；吴通华；李新东

摘要：针对大规模逆变型分布式电源接入配电网后对传统电流保护可靠性产生影响的问题,该文提出一种分区域电流保护方案。分析含逆变型分布式电源的配电网的故障特性,并将配电网线路划分为逆变型分布式电源的上游线路区域、下游线路区域和并网线路区域。针对上游线路区域的保护,提出一种自适应方向电流保护方案;下游线路区域则采用基于保护本地信息的自适应电流保护方案;并网线路区域考虑采用电流差动保护方案。通过算例系统进行仿真,验证了含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护方案的有效性。

基于网络流的共享电动汽车优化调度

作者：程瑜；邰宇峰；丁肇豪；卢莹

摘要：随着车联网、云计算、大数据的应用普及,代表着“互联网+出行”的共享电动汽车租赁业务因灵活便捷、绿色环保拥有广阔的发展空间。可租赁状态的共享汽车与租车客户在时空分布上的不匹配,是共享汽车运营商提高收益面临的焦点问题。基于网络流模型,计及电动汽车充电对车辆可提供租赁服务状态的影响,同时实现时间和空间维度的共享汽车租赁业务供需匹配分析;并结合租赁业务特点,提出租赁站点车流量守恒约束、共享车辆状态转移守恒约束。以调度周期内运营商净收益最大为优化目标,考虑路网、车、租赁需求及充电网络约束,建立共享电动汽车优化调度混合整数线性规划模型,同时优化决策车辆调配方案和充电计划。算例表明,优化调度策略可提高共享电动汽车运营商收益与用户满意度。

城轨柔性牵引供电系统及优化控制研究

作者：张钢；郝峰杰；王运达；龙赤宇；李梦和

摘要：针对传统牵引供电系统存在的列车再生能量利用不充分、直流供电波动大、交流网功率因数偏低等问题,提出一种引入双向变流器的柔性牵引供电系统方案。介绍了柔性牵引供电系统的几种典型工作模式,以及其中双向变电所的实现方案。研究了双向变流器的建模、直流特性优化、分散式无功补偿等关键技术,提出柔性供电系统分层控制结构,实现对交直流混合系统的柔性控制。建立城轨柔性供电系统仿真模型,并对典型应用场景下系统功能和性能进行仿真,实现了系统的综合优化。

电力电子

压缩感知理论在IGBT状态监测中的应用

作者：李庭；陈杰；于泓；邱瑞昌；刘志刚

摘要：该文引入压缩感知理论,有效降低了IGBT状态监测系统的采样频率。对功率半导体器件而言,各种电气参数的准确测量是保障其状态监测系统预测精度的重要基础,其中关断峰值电压作为判别IGBT老化状态的重要参数之一,其获取方式严重依赖于高速率采样单元。为了大幅度降低信号采集过程所需的数据量,引入压缩感知理论对信号进行压缩采样和重构。由于关断电压波形在时域下不具备显著的稀疏性,为此引入傅里叶基和离散小波基对信号进行稀疏表示,并讨论其在不同变换基下的稀疏性。此外为了便于压缩感知理论实际工程的实现,对比分析不同观测矩阵下信号的重构精度。最后通过仿真和数据分析,证明了压缩感知理论应用于基于关断峰值电压的状态监测系统的可行性和准确性。

基于列车运行图的CRH3牵引变流器IGBT模块寿命预测

作者：黄先进；杜田倩；王风川；陈澄；孙湖

摘要：器件的寿命与列车的运行状况有着密切的关系,现有变流器中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的寿命预测,考虑的工况大多都是额定工况或最大负荷工况。高速列车牵引变流器工况与工业变流器工况完全不同,需要结合实际运行图来考虑。如何提取实际运行图关键数据,将变流器中IGBT的特性从整车运行中提取出来是一个关键性问题。在多运行工况下研究IGBT的寿命才能更加符合实际的寿命情况。传统的仿真系统是在逆变器侧构建牵引、制动等工况,该文设计更为简便的方法在整流器侧直接构建牵引、制动等工况的变化,将列车的多运行工况的变化反映到整流器直流侧的电流变化,进而反映到IGBT的电气特性的变化。最后,基于京津城际线路的任务剖面搭建仿真模型得到多运行工况下的IGBT结温变化,并分析IGBT的寿命。

电流源双向直流变换器的并联环流抑制方法

作者：张曌；谢少军；尚晓凤；杨楷文

摘要：电池储能系统中可采用电流源型隔离双向直流变换器作为蓄电池与直流母线之间的接口。为解决多个电流源型隔离双向直流变换器挂接在母线上产生的并联环流问题,提出一种基于直流母线端口电容的并联环流抑制方法。首先基于变换器的直流母线端口导纳,分析得到并联系统稳定和并联模块间电流均衡的通用条件;进而针对电流源半桥变换器的结构特点与控制策略,以及基于通用平均模型得到的变换器的开环传递函数,结合下垂控制的控制框图,分析推导电池储能模块的直流母线侧端口导纳表达式;通过将变换器的端口导纳代入并联系统稳定和并联模块间的电流均衡条件,发现变换器内在的LC谐振结构是并联环流存在的重要原因;最后分析直流母线端口电容对端口导纳的影响。仿真结果验证了所提环流抑制方法的正确性。

基于开关电感的二次型Buck-Boost变换器

作者：刘树林；王斌；朱高中；王航杰

摘要：为降低基本二次型Buck-Boost变换器输入电感电流应力,提出一种基于开关电感的二次型Buck-Boost变换器。详细分析变换器在L1-CCM、L2-CCM、L3-CCM下的能量传输过程,指出在该模式下电感L1、L2取值是否相等仅对变换器的工作模态有影响;对该模式下的基本关系进行推导,得出变换器电压增益,输入电感电流应力表达式,并分别给出电感L1、L2和L3的连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）临界条件与临界电感取值。与基本二次型Buck-Boost相比变换器增益提高了两倍,输入电感电流应力降低了近一倍。最后,通过仿真和实验验证了所提电路的可行性和理论分析的正确性。

一种改进型的基于双移相全桥的SWISS整流器

作者：李周洋；谢少军；张斌锋；赵鹏程

摘要：目前,电流源型SWISS整流器普遍存在硬开关与开关应力大等问题,严重影响了整流器的功率密度。为了改善高功率应用场合中的效率,该文在原有的隔离型双移相全桥SWISS整流器拓扑的基础上,针对该拓扑存在的滞后桥臂软开关范围窄的问题,提出一种带有中点电容钳位的改进型基于双移相全桥的SWISS整流器。传统全桥的滞后桥臂软开关严重依赖漏感存储能量,只能在较大负载时实现软开关,而该文提出的拓扑通过独立设计超前桥臂和滞后桥臂的变压器,使得在负载较轻时可以同时利用变压器一次侧漏感与一次侧励磁电感共同辅助滞后管寄生电容充放电,实现滞后管的软开关,而不增加过多的额外损耗。该文具体分析滞后管开关的死区时间内,电路的详细工作状态,建立各项电路参数与滞后管软开关实现之间的关系。最后通过仿真模型与样机模型验证了理论分析的正确性以及改进型拓扑的可行性。

二次侧并联LCD正激变换器的能量传输过程分析及辅助电容设计

作者：刘树林；刘旭；彭银乔；严纪志；张海亮

摘要：针对现有正激变换器磁复位电路存在励磁能量利用率低、电路组成复杂或控制难度大的问题,提出一种二次侧并联LCD的正激变换器拓扑。对所提出正激变换器的工作原理及能量传输机理进行深入分析,指出附加LCD的正激变换器可同时传输正激能量和励磁能量,且反激期间的励磁电感既可工作于连续导电模式（CCM）,也可工作于不连续导电模式（DCM）,即所提出正激变换器不再需要传统意义上的磁复位,且励磁电感工作于CCM时的开关管电压应力更低;通过分析辅助电容对励磁电感工作模式的影响,提出一种确保所提出正激变换器的励磁电感工作于CCM的辅助电容设计方法,实例及实验结果验证了所提正激变换器的可行性及理论分析和设计方法的正确性。

基于动态无功补偿技术的磁平衡式电流互感器设计

作者：国智博；陈锋；王彦昊；刘杰；马西奎

摘要：该文提出一种基于动态无功补偿技术的磁平衡式电流互感器设计方法,其应用能够实现对大范围波动电流的精确测量。通过对电流互感器工作原理及其测量误差的分析,提出基于动态无功补偿的磁平衡式电流互感器控制算法,即采用自适应扰动法实现对电流互感器二次侧测量电流的最大电流跟踪。建立了基于Comsol和Simulink联合仿真的磁平衡式电流互感器场-路耦合模型,仿真和实验验证了所提出磁平衡式电流互感器模型的有效性以及控制算法的可行性。

基于强化学习的双主动半桥直流变换器的效率优化方案

作者：胡广；胡维昊；唐远鸿；黄琦；陈哲

摘要：为减小双主动半桥直流变换器（DAHB）在传统双重移相（DPS）调制下轻载区较大的功率损耗,该文提出一种基于强化学习（RL）的DPS调制效率优化方案（QDPS）。该方案使用Q-learning算法作为一种RL的典型算法,通过对智能体进行离线训练,得到优化后的调制策略QDPS。该策略能够为DAHB直流变换器提供最优的移相角,有效减小变换器在轻载区的功率损耗。与现有的单移相控制策略和双重移相控制策略相比,QDPS移相控制策略能够有效提高变换器的运行效率,改善变换器的性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提出优化方案的有效性。

适用于储能系统的准Z源模块化多电平双向DC-DC变换器的设计与控制

作者：刘乐；毕恺韬；朱一昕；樊启高；颜文旭

摘要：为了解决传统模块化多电平变换器应用于储能系统中存在的问题,该文提出一种新型阻抗源模块化双向功率变换器。该变换器将双向准Z源与半桥子模组相结合,构成阻抗源子模组。双向准Z源的引入改变了模块化多电平变换器的能量转换模式,使得系统能够以降压形式进行能量存储,以升压方式进行能量释放,从而解决了传统变换器在母线电压瞬时升高时的过电流问题。此外,双向准Z源可提高半桥变换器的输入电压,从而减少串联模组数量,有助于简化系统控制结构,提升系统可靠性。该文详细分析了变换器的子模组工作原理、调制方法,并设计了系统控制策略,通过搭建的储能系统物理实验平台进行了有效验证。理论分析及实验结果表明所提变换器相较于传统模块化多电平变换器更适用于储能系统应用。

模块化多电平直流变压器容错控制策略

作者：孙冠群；尹项根；赖锦木；王祯；杜云飞

摘要：为了提高模块化多电平直流变压器子模块故障后的容错能力,该文提出一种基于单侧双重移相控制的模块化多电平换流器（MMC）型直流变压器容错控制策略。首先,针对MMC-H桥型直流变压器,分析了双重移相控制下的工作原理与功率模型,研究了发生子模块不对称故障后的系统运行特性,揭示了旁路故障子模块导致系统桥臂电压不对称、子模块电压不稳定与环流波动的机理;然后,以单侧双重移相控制为基础,将一次侧桥臂内和桥臂间的移相角作为控制量,提出一种MMC型直流变压器容错控制策略,通过平衡故障桥臂平均子模块电压,解决桥臂不对称引起的系统不稳定问题,抑制了桥臂环流波动;最后,在Matlab/Simulink平台搭建了每个桥臂10个子模块的变压器模型,对单侧双重移相下的稳态控制与子模块故障后的容错控制进行仿真,验证了所提容错控制策略的有效性。

基于无源半桥辅助电路的24脉航空变压整流器

作者：史艳博；葛红娟；胡寅逍；朱佳祺

摘要：为将变压整流器谐波能量再次利用提高能量转换效率和提高输入电流谐波含量和输出电压纹波含量抑制性能,该文提出一个应用在直流侧的无源高可靠性半桥辅助电路。辅助电路输出端与负载并联连接,将谐波能量再次利用转换为直流反馈至负载两端,产生一个具有15°相移的附加电压,负载电压由24个相位相差15°的电压矢量合成,形成24脉波直流输出。辅助电路迫使两组三相整流桥三种模态运行：并联运行和分别独立运行,对变压整流器输入电流进行调制,形成24个阶梯波,抑制输入电流谐波含量。对提出的24脉变压整流器电路结构、谐波抑制机制和工作模态进行分析。所提出的24脉波变压整流器结构简单,不需要同步控制信号,鲁棒性和实用性好,提高了能量的转换效率,输入电流具有良好的正弦性,可以直接满足航空航天谐波标准。

直流固态功率控制器中Cascode型GaN HEMT开关过程的振荡问题

作者：赵瑞博；王莉；黄瑞

摘要：该文针对基于共源共栅氮化镓高电子迁移率晶体管（Cascode GaN HEMT）的直流固态功率控制器（SSPC）在开通过程中的振荡问题,利用Spice模型与Q3D软件提取Cascode结构内部寄生参数,结合SSPC实际工作情况和Cascode结构对开通和关断过程进行分析,在Saber软件中对SSPC开通过程进行仿真分析。仿真结果表明,振荡产生的主要原因是,在SSPC开通过程中,Cascode GaN HEMT长时间工作在饱和区,容易受到外界干扰产生振荡,且内部存在正反馈环路。针对该问题,该文提出并联RC吸收电路和增大门级驱动电阻的方案,实验结果表明,所提出的方案可以有效抑制振荡。

考虑多约束指标的直流微电网虚拟电容控制方法

作者：张赟；王毅；孟建辉；刘宝

摘要：作为解决高度电力电子化直流微电网低惯性问题的一种有效途径,虚拟电容控制在实际工程应用中还需满足一定约束条件以保证系统安全可靠运行。为此,综合考虑蓄电池荷电状态、直流电压变化率、变流器瞬时输出功率及变流器单位时间内输出功率等影响因素,提出一种考虑多约束指标的虚拟电容控制方法。首先,通过分析各约束指标改进了虚拟电容计算公式,不同运行工况可依据指标侧重程度调节对应权重值,所得虚拟电容经公式变换后用于实时修正内环电流参考值以改变蓄电池侧功率输出,在直流微电网稳定运行的前提下尽可能提高设备长期安全运行能力;其次,采用小信号建模分析法揭示所提控制方法中主要控制参数对系统稳定性的影响规律,为关键参数取值提供了依据;最后,通过搭建控制器级硬件在环测试平台验证了所提控制方法的有效性及稳定性分析的正确性。

高电压与绝缘

4.2MV冲击电压发生器触发脉冲耦合方式研究

作者：马钰峰；刘轩东；刘现飞

摘要：紧凑型封闭式的冲击电压发生器由于其自身固有电感小的特点,常用于大容量试品现场冲击试验,为了提高装置同步性能,需要在前级设置多路电脉冲触发开关。由于其级间耦合电容和开关杂散电容较大,多路开关同步触发就变得更加困难。在4.2MV封闭式冲击电压发生器中,通过外部触发器产生百千伏纳秒脉冲波形,并通过隔离元件施加至前三级开关触发电极。隔离元件既要保证纳秒级触发脉冲有效地传输至触发电极,又要隔离主回路放电。研究结果表明,千欧级的电阻可有效抑制装置同步时耦合在触发器上的电压幅值,但同时使得触发器输出电压幅值严重降低,前沿变慢;电感耦合方式使得触发电压在波前出现振荡,波形质量较差,且数微亨左右电感难以抑制同步时触发器侧耦合电压幅值;采用电容耦合方式既可以保证触发器输出电压的波形质量,又可以抑制触发器侧同步耦合电压。

雷电流A分量与C分量对碳纤维复合材料损伤特性差异

作者：周蜜；苏小玮；高俊福；王建国；单飞

摘要：碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料应用广泛,但与金属及合金相比电导率较低,遭遇雷击时易发生损毁。该文通过雷击损伤形貌观察、C扫描探伤、压缩强度测试及电-热耦合仿真等方式,对比了雷电流A分量和C分量单独作用下CFRP层合板的散流特性及损伤特性。研究发现,在A分量作用下CFRP层合板表面铺层产生长约120mm、宽约30mm,与铺层方向一致呈45°的纤维炸裂带;在C分量作用下CFRP层合板产生直径约60mm的圆形烧蚀坑。与未损伤件相比,A分量作用后层合板弹性模量基本不变,C分量作用后层合板弹性模量减小,两种电流分量作用后层合板最大压缩强度均略微增大。电-热耦合计算结果表明,A分量作用过程中CFRP层合板损伤分布具有明显的方向性,各层损伤方向与铺层方向一致;C分量作用过程中CFRP层合板各层损伤分布一致,但与铺层方向无关。CFRP在两种分量作用下计算损伤分布与试验损伤形貌结果基本吻合。该文揭示了具有显著特征的两种分量雷电流对CFRP层合板的损伤机理,为CFRP层合板的雷电防护提供依据。

“占坑式辩护”，侵犯了谁？

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