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电工技术学报 2009年第03期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论

基于六面体单元表面磁场积分法求解三维静磁场1-7

摘要：三维静磁场计算分析在工程中具有广阔的应用背景。在磁场积分法求解三维静磁问题中,根据均匀磁化体磁化特征将系数矩阵体积分计算形式化简为面积分计算形式,简化了运算且消除了系数矩阵积分计算的奇异性。为适应任意复杂形体剖分,选择非规则六面体作为剖分单元,导出了其单元耦合系数的解析求解方法,从而消除了传统计算中采用数值积分近似计算带来的误差。基于上述两者分析,建立了基于六面体单元表面积分的三维静磁场计算模型。为验证该方法的正确性和有效性,将其应用于地磁场磁化下球壳和空心圆柱体的空间磁特征分析实例中。计算值和实际值的一致表明该方法完全可应用于工程实际的三维静磁场分析,有一定的工程实用价值。

球形电极三维静电场的球面三角形边界元算法8-13

摘要：针对电力设备中球形电极的电场强度计算问题,提出了球面三角形边界元方法。在该方法中,定义了球面三角形单元上的形状函数。边界元积分严格取为球面积分,求解函数在球面单元上沿大圆弧线性插值,边界元的外法线方向严格取为球面法线方向。算例计算结果表明,与平面三角形边界元相比,在网格剖分情况相同时,球面三角形边界元的计算精度显著提高;在计算精度要求相同时,采用球面三角形边界元计算,节点数可以大幅度减少,从而对计算机内存需求明显减少,总体计算时间也相应减少。

±800kV圆环接地极电流场温度场耦合计算14-19

摘要：电流场与温度场作为一对因果场量,其求解相对复杂。文章首先基于场路耦合法在考虑电极自阻的情况下对±800kV圆环接地极电流场进行计算,然后将电流场计算结果作为温度场的计算条件,采用三维有限元法对温度场进行求解,并对计算结果给出了工程实例验证。以此耦合算法为基础,在相同电极长度和截面尺寸下对不同圆环电极型式的接地特性进行了计算比较,得出对实际工程具有参考意义的结论。同时分析了土壤电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响,并根据相应的影响规律给出了切合实际的工程建议。

飞轮储能系统充放电效率实验研究20-24

摘要：利用电能测量方法对500Wh飞轮储能实验系统的充放电效率进行测量,飞轮储能系统充放电循环的升速、降速范围为12000r/min～36000r/min～12000r/min,实验中测得电机及其控制损耗为49%。分析表明,即使将电机效率、控制器效率提高到95%,系统充放电循环效率也难以超过80%。综合考虑飞轮储能系统及辅助系统的能耗,探讨了高效率飞轮储能系统的运行方式和条件,飞轮储能系统应用于航天环境对提高充放电循环效率比较有利。

电工技术学报杂志电工材料

高压脉冲方波下聚酰亚胺薄膜电老化寿命模型25-30

摘要：逆变器输出的高压脉冲方波会导致变频调速牵引电机绝缘过早损坏,其老化机理与工频交流电压下不同。利用一种高压脉冲绝缘老化试验系统模拟变频器对变频调速牵引电机定子绕组绝缘的老化作用,以聚酰亚胺薄膜为试验对象,研究了脉冲方波幅值、频率对绝缘寿命的影响,提出了高压脉冲方波下绝缘材料的电老化寿命模型。

交流电压下聚合物绝缘材料电致发光特性31-35

摘要：设计了绝缘材料电致发光现象研究所用的实验装置,以低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）和聚四氟乙烯（PTFE）三种聚合物绝缘材料为样品,研究了交流电压下聚合物材料表面电致发光的时域和相域特性,同时探讨了不同电极材料（铜、铝）以及在材料表面溅射金膜电极对聚合物表面电致发光现象的影响。实验结果显示,不同聚合物材料的电致发光起始电压和发光强度各不相同,但有相似的时域和相域特性曲线,阶升/降电压下的发光曲线均表现出类似于磁滞回线的现象;同时发现不同电极材料下以及溅射金膜电极后的材料的电致发光也表现出不同的发光起始电压和强度。认为电极与材料的接触势垒和材料内部空间电荷影响着材料的电致发光特性。

聚萘二甲酸丁二醇酯试样表面电荷迁移与消散机理36-40

摘要：采用静电探头对负直流高压下聚萘二甲酸丁二醇酯（PBN）表面电荷密度进行测量。结果表明,负电荷累积于介质表面,其主要来源于电极向介质的电荷注入,被表面态俘获后,形成表面电荷。随加压时间延长,电荷从高压电极侧向接地极迁移,表面平均电荷密度增大。电荷密度最大值出现在高压电极附近,最小值出现在接地极附近。在表面电荷消散初始阶段,电荷密度衰减速度快,随着消散时间延长,电荷密度衰减速度变慢。

电工技术学报杂志电机与电器

基于增强型自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器41-46

摘要：为满足表贴式永磁同步电机（SPMSM）在全速范围内实现无位置/速度传感器运行的需要,本文研究了一种增强型自适应观测器。该增强型自适应观测器在自适应转速观测器中结合了适用于SPMSM的高频注入法,高频注入信号的误差响应信号在低速段起主导作用,校正自适应观测器的输出信号。随着转速逐渐增高,高频注入信号的作用逐渐减弱,直到一定转速后自适应观测器单独作用,这使其不但具有很好的动态特性而且在低速包括零速时也可以保证估算精度。这种增强型自适应观测器结合了两种方法的优点,实现电机无速度闭环起动,且在不同速度区域之间可以平滑过渡。实时实验证明了该增强型自适应观测器的有效性及实用性。

非对称输入下矩阵变换器新型电流控制策略47-54

摘要：针对矩阵变换器的非对称输入情况,分析了其虚拟直流电压与输入电源的关系,推导了在非对称输入时虚拟直流电压的表达式,提出了基于虚拟直流电压预测的调节控制策略,即在一个开关周期内实时预测虚拟直流电压,通过预测调节系数对虚拟直流电压进行补偿,维持其为恒定值。该方法不仅降低了交流直接供电下输入电源不对称对输出的影响,使输出SPWM的控制可借鉴传统逆变器的经验,而且保证了矩阵变换器输入空间矢量的正确调制。给出了预测调节控制的原理及具体实现方法。仿真及试验结果表明,虚拟直流预测策略适用于交流变频驱动系统,可有效抑制输入不对称的影响,提高矩阵变换器在交流驱动场合的实用性。

基于ASIC的高速开关磁阻电机数字控制器55-60

摘要：为了提高高速开关磁阻电机（SRM）控制器的系统性能,简化控制电路,设计了一种具有角度控制功能的专用集成电路（ASIC）SR3P10K07A。基于ASIC,开发了一套高速SRM数字控制器。其转子位置信号处理、角度解算等功能由SR3P10K07A完成,执行效率高、抗干扰能力强。而微处理器（MCU）仅负责控制算法实现和状态检测等功能,对MCU的资源需求大幅减少,因此可选用单片机（SCM）来实现高速SRM的实时控制。最后,该控制器在一台高速SRM样机上进行了实验,样机最高转速达到130000r/min。试验结果表明,所设计的数字控制器可有效满足高速SRM的控制要求。

基于电压空间矢量的电动汽车电驱动系统高效快转矩响应控制61-66

摘要：针对电动汽车异步电动机电驱动系统效率优化控制引起动态响应速度下降的问题,提出一种用于动态过程的快速转矩响应控制策略。该方法充分利用目前电动汽车电驱动系统中应用广泛的矢量控制方案中已有的转子磁链和电磁转矩信号,结合直接转矩控制思想,在动态过程中通过选择适当的电压空间矢量,提高转子磁链和转矩响应速度。该方案突破了转子磁场响应慢的制约,使动态过程中电动机的电磁转矩迅速增大。实验结果表明,系统动态响应性能得到明显改善,该高效快转矩响应控制策略具有调节时间短、动态响应快的优点。

双机械端口电机线性解耦控制67-73

摘要：研究表明,双机械端口电机内外气隙的电磁场存在严重的耦合,这种电磁耦合影响了内外转子的独立运行特性。本文首先针对两种不同结构形式的永磁型双机械端口电机的耦合特性进行了研究,分析了包含电磁耦合的双机械端口电机数学模型,阐述了耦合的本质。接着基于李雅普诺夫稳定性理论提出一种新的电磁解耦控制算法,可以将4输入4输出的多维系统分解为两个2维传统电机系统,达到内外转子独立控制的目的。最后仿真和实验验证了这种算法的有效性。

直驱式伺服系统的神经网络自适应滑模控制74-79

摘要：针对直接驱动（DDV）伺服系统中由于参数变化、齿槽效应以及液动力负载扰动所造成的跟踪性能降低的问题,提出一种神经网络自适应滑模控制策略,采用径向基函数神经网络（RBFNN）取代滑模切换控制部分,利用其在线学习功能,对系统的不确定因素进行自适应补偿,并通过与比例微分算法（PD）的并行控制,改善神经网络参数的收敛,降低局部极小现象发生的可能性,增强系统的稳定性。仿真结果表明该方法不仅使系统具有良好的跟踪性能和强的鲁棒性,还有效地消除了高频抖振现象。

三相三柱变压器零序阻抗的场路耦合计算与分析80-85

摘要：变压器的零序阻抗是电力系统进行短路电流计算和继电保护整定的重要参数。对于变压器零序阻抗的计算,磁路法无法考虑外壳的弱磁作用,而单独的有限元方法又存在激励加载的困难。本文以YN联结的三相三柱电力变压器为研究对象,基于场路耦合的方法建立了变压器零序阻抗的有限元模型和统一的场路耦合数学模型,在此基础上分别计算了二次开路、短路情况时的一、二次绕组电流以及一次的零序阻抗,并对零序磁场的分布特点进行了深入研究,零序阻抗的计算与试验结果一致,验证了本文方法的正确性;同时,计算结果还表明：变压器油箱对主零序磁通有弱磁效果,当二次开路时,油箱的弱磁效果明显,而二次短路时的零序阻抗几乎不受油箱弱磁的影响。

变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景86-92

摘要：不同于现有的无源滤波与有源滤波,本文提出了一种新型感应滤波技术,其特点是发掘供电变压器的电磁潜能,利用内部耦合绕组在谐波频率下的安匝平衡作用,力求把谐波隔离在二次绕组并就近抑制,避免谐波流窜至一次侧电网而扩大污染和危害,并可有效削弱谐波磁势对供电变压器所产生的不良影响。本文介绍了采用变压器感应滤波技术所开发出的三种类型的新型供电变压器,辩证地阐述了其内部之间的联系及相关的技术实施特点,并对其研究进展和产业化应用情况进行了综述,最后总结了新型滤波技术的实用意义及其应用前景。本文采用系统化分析方法,对变压器感应滤波技术进行了系统的研究,并通过对各种模型试验和样机挂网测量数据的分析,验证了新型感应滤波技术所具有的良好的谐波屏蔽效果。

基于磁通补偿的高压大容量可控电抗器93-98

摘要：研究了一种新型的基于磁通补偿的高压大容量可控电抗器（CRMFC）。对于带气隙的变压器,控制它的二次侧电流,使其与一次侧电流反相（或同相）,那么,可以在变压器的一次侧端口得到随着一、二次侧电流大小比例变化的电抗值。为了提高电抗器的电压等级和容量,将变压器设计成多绕组的结构形式。文中从理论上证明了多绕组共同工作与双绕组的等效性,讨论了该可控电抗器合适的工作区间,并提出了适合此类可控电抗器的控制方法。在此基础上,研制成功了6kV、800kVar的实验样机,并进行了大量的实验。实验结果证明,该电抗器具有低谐波、快响应、大范围连续可调和低损耗等优点。

真空断路器真空度现场测量新技术99-103

摘要：真空灭弧室真空度的传统测试方法主要有磁控放电法及工频耐压法。磁控放电法需要使用磁场线圈,而工频耐压法只能测出严重漏气的灭弧室。本文提出了一种新的真空度测量方法——发射电流起始场强法,该方法不需要施加磁场,它是将闭合的灭弧室触头强行拉开0.45mm,在触头间隙上施加工频高电压,接着使用电子轰击或间隙击穿的方法去除触头上固有的气体吸附层,再通过离子捕集的方法重建动态平衡的气体吸附层,然后测量发射电流起始场强Eip。通过理论分析知,发射电流起始场强Eip与真空灭弧室内的真空压强P成正比,故通过测量发射电流起始场强Eip的大小,就可以获得真空灭弧室内的真空度。本文在实验室对发射电流起始场强与真空度的关系进行了实验研究,结果表明,该新方法可将真空度测量范围拓宽到100～10-3Pa。

电工技术学报杂志电力电子

一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构104-109

摘要：在交流电动机调速领域,大容量多电平变换器的应用越来越广泛,为了改善系统性能,各种各样的多电平拓扑结构被提出。本文提出了一种新颖的混合级联式多电平拓扑结构,该结构将传统的H桥逆变器（主逆变器）和二极管钳位型三电平逆变器（从逆变器）结合起来,串联为电动机供电,而这其中仅仅只有主逆变器需要电压源。这种新型的拓扑结构由于增加了从逆变器作为辅助单元用于能量存储,可以提高系统的效率,一定程度上实现电动机的四象限运行。相比传统的H桥逆变器,该拓扑可以减少输入电压源的数目;当电动机以稳定速度运行时,从逆变器可以为负载提供无功能量。该拓扑结构在电力机车和大型舰船推进系统等领域有着广泛的应用前景。