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电工技术学报 2010年第11期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工材料

电力变压器绝缘纸热老化的击穿电压特性1-8

摘要：基于对矿物油、植物油分别与热稳定绝缘纸组成的油纸绝缘系统在90℃、110℃、130℃下进行的500多天的加速热老化试验,研究了其击穿电压特性变化规律,并且进一步分析了变化产生的主要原因。试验结果表明：两种油纸组合在三个温度下,击穿电压均有上升的趋势,以110℃和90℃下的样品尤为明显;植物油组合的油纸绝缘击穿电压整体高于矿物油组合的油纸绝缘;击穿电压与老化温度、绝缘纸聚合度之间并无明显关系;在老化过程中,整个油纸绝缘系统并未达到水分平衡,绝缘纸中微水含量基本保持在2%以内,老化过程中的微水对绝缘纸的击穿电压影响不大。

S变换在电力电缆局部放电信号时频分析中的应用9-14

摘要：针对电力电缆局部放电检测,介绍了基于新型S变换的时频分析方法,用于提取及分辨淹没在现场噪声干扰中的局放脉冲信号。局放信号是典型非平稳信号,单纯使用时域或者频域信息都不能很好地表示奇异信号的时变信息。最近发展的S变换是连续小波变换和短时傅里叶变换的一种结合与延伸,引入了幅度和宽度均随频率变换的高斯窗,具有与频率相关的渐进分辨率特性。局放信号的S变换图谱,在信号高频分量部分获得较高的时域分辨率,而在低频分量部分获得较高的频域分辨率,并可提取局放脉冲发生时刻及信号中心振荡频率等特征信息。对仿真信号和现场采集的电力电缆接地线上的局放信号应用S变换进行时频分析,并与短时傅里叶变换及Gabor变换等传统时频分析方法比较,结果显示S变换的时频分析可有效获取局放脉冲信息。

变压器油中溶解气体光声光谱检测的温度特性15-20

摘要：气体光声光谱检测技术能很好地应用于变压器油中溶解气体的在线监测。温度是光声光谱检测的重要影响因素之一。论文基于光声光谱技术的基本原理,利用分布反馈半导体激光器构建了一种便携式、可调谐的光声光谱装置;在分析光声池声学理论的基础上,结合实验探讨了温度对光声池池常数、谐振频率以及气体吸收系数的影响。以变压器油中主要特征气体C2H2进行实验分析,得到了乙炔气体光声信号与温度之间的关系曲线,理论及实验结果为进一步完善油中气体光声光谱在线监测系统奠定了重要基础。

TSC测量技术中存在的若干问题的探讨21-28

摘要：热刺激电流（TSC）测量技术是研究电介质材料中电荷存贮和输运过程的重要工具。本文介绍了TSC的基本理论,对传统TSC理论和实验方法存在的局限性进行了分析,探讨了TSC应用过程中长期以来所存在的问题以及理论上的误区,并介绍了一些改进的分析理论和实验思想,拓展和加深了TSC的应用广度和深度。

电工技术学报杂志电机与电器

某新型通风方式空冷汽轮发电机转子三维温度场29-35

摘要：某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用新型通风方式,为了分析该转子内部温度分布特点,建立了该汽轮发电机转子8号槽半轴向段整体结构模型。依据计算流体动力学（CFD）原理,采用有限体积法,对转子三维温度场进行了计算。得到了冷却空气、绕组、绝缘材料、槽楔、铁心的温度分布,以及副槽段径向风孔内表面传热系数。结果表明：该种通风方式下,绕组温度沿轴向逐渐升高;转子端部绕组温度较低,绕组峰值温度位于副槽段转子中心对称面处。该结论为大型空冷汽轮发电机转子热设计提供理论参考。

基于能量单元法的无刷直流电机导通区转矩脉动36-41

摘要：在对无刷直流电机（BLDCM）非导通相二极管续流进行分析的基础上,利用能量单元法对非换相期间（导通区）电磁转矩脉动进行量化分析,推导出了PWM调制方式下导通区转矩脉动计算的公式。结合混合动力电力驱动的电路结构,采用了在三相逆变桥入端加上双向直流变换器的驱动拓扑结构与相应的控制策略,消除了BLDCM在导通区内非导通相的续流现象,从而抑制了导通区内的电磁转矩脉动。实验结果验证了该方法的有效性,提高了BLDCM在混合动力车中的应用精度。

基于死区补偿的磁通切换永磁电机定子磁场定向控制48-55

摘要：磁通切换永磁电机具有功率密度高、效率高、反电动势正弦的优点,在推导其数学模型的基础上,采用电压空间矢量调制方法,对该电机的定子磁场定向控制策略进行了分析与研究。另外,由于空间矢量调制的死区效应严重影响电机输出电流的质量,进而影响到电机的转速与转矩输出特性,采用预测电流控制方法对死区进行补偿。通过半实物仿真平台dSPACE实现了定子磁场定向控制算法,并在一台2kW磁通切换永磁电机驱动系统上验证了所提控制方法的有效性。该控制算法对其他定子永磁型电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。

基于神经网络广义逆的两电机变频系统内模控制56-61

摘要：针对非线性强耦合的两电机变频系统,先利用动态BP神经网络逼近原系统的广义逆系统,然后再对复合后的伪线性系统提出了基于广义逆系统的内模控制方法,证明了闭环系统的鲁棒稳定性。最后基于S7？300PLC的平台,对系统设计做了相关的试验研究。结果表明,神经网络广义逆系统方法,不但能够很好地实现系统的解耦,而且还可以使伪线性化后的子系统开环稳定,引入的内模控制,又保证了系统的控制性能。

基于DSVM混合磁链模型感应电机直接转矩控制62-67

摘要：在感应电机的直接转矩控制中,为了提高定子磁链观测的准确性,引入一种混合定子磁链观测模型解决电压-电流磁链模型与电流-转速磁链模型之间平滑切换的问题;同时,针对传统滞环直接转矩控制开关表中可选电压矢量数量少,且固定采样周期内作用时间不合理的缺点,运用离散空间电压矢量调制技术（DSVM）,在改进原有电压矢量开关表的基础上获得了更多的有效电压矢量。利用Matlab仿真工具对系统进行了仿真研究,结果表明：与传统滞环直接转矩控制相比,转矩脉动有所降低。最后,通过实验验证了方案的可行性。

基于多线圈耦合的新型换流变压器仿真模型设计68-79

摘要：为研究新型换流变压器正常运行、内外部故障、铁心饱和时的电磁暂态瞬变过程及电气量的变化规律、开发配套的新型换流变压器保护方案,有必要设计新型换流变压器仿真模型进行相关的研究。文章基于互相耦合的概念,建立了新型换流变压器的多线圈耦合模型,在此基础上,根据新型换流变压器特殊的接线方式,结合有限元仿真软件,采用Matlab里的多线圈耦合模块分别设计了正常状态和发生内部故障时的新型换流变压器仿真模型,并设计了非线性电感支路来模拟新型换流变压器铁心饱和特性,仿真结果证明了本文所建仿真模型的正确性。本文设计的新型换流变压器仿真模型物理概念清晰,设计过程简单,计算精度较高。该种仿真模型设计方法能用于实际工程中任意复杂多绕组变压器的正常状态、内外部故障以及励磁涌流仿真建模与分析。

基于附加约束条件平衡原则的干式空心电抗器优化模型80-84

摘要：针对圆型截面导线绕制的干式空心电抗器,综合分析了其绕组层等电阻电压、包封等温升和包封等高度三个附加约束条件,指出并论证了当电抗器包封数大于1时,这三个约束条件不能同时得到满足;提出了电抗器设计的附加约束条件平衡原则,在此基础上建立了电抗器的优化模型。将优化模型用于电抗器的优化设计中,得到了比较满意的结果。

PCB空心线圈电流传感器的暂态特性85-89

摘要：在电流测量中,PCB空心线圈具有很好的测量准确度和参数一致性。在模拟积分器中,T形积分器具有很好的低频噪声抑制能力。为此,提出了一种基于PCB空心线圈和T形积分器的电子式电流传感器,建立了该传感器的传递函数模型和短路电流全偏移时的暂态特性模型。重点分析了其对电力系统暂态电流的测量性能,对影响暂态特性的参数进行了数学分析,这为传感器的动态性能优化设计提供了一种分析方法。对传感器样机进行了动模试验,和分流器的输出信号相比,两者波形吻合较好,峰值瞬时误差在±1%左右。该试验结果表明,PCB空心线圈电流传感器具备准确反应电力系统故障电流暂态过程的能力,满足电力系统对电流测量和保护的需求。

电工技术学报杂志电力电子

双输入直流变换器的建模与闭环系统设计90-99

摘要：在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。采用MIC构成的新能源联合供电系统是一个典型的多输入-多输出耦合系统,因此,闭环系统的设计非常复杂。本文将以双输入Buck变换器为例,进行系统建模以及闭环调节器的设计,使得该系统稳态和动态性能指标达到要求。最后通过一个400W的实验样机验证该设计方法的有效性。此设计方法也可以应用于其他的双输入直流变换器构成的新能源联合供电系统中。

内环钳位式新型五电平逆变器系统100-106

摘要：在交流电动机调速领域,多电平变换器的应用越来越广泛,在各种多电平拓扑结构中,二极管钳位型多电平拓扑结构在中低压领域的应用最为广泛。但是随着电压等级的升高,开关数量的增加,钳位电容电压的平衡问题也成为该结构突出的难题。本文提出了一种新颖的内环钳位式新型五电平逆变器结构,该结构基于传统的二极管钳位型五电平拓扑结构,在其内环悬浮电容节点上接入一组独立的直流电压源,通过最优控制的算法,实现了五电平拓扑结构中所有钳位电容电压在全负载范围内稳定可控。本文对所提出的五电平拓扑结构进行了仿真及实验研究,仿真和实验结果验证了新方案的可行性。本文提出的方法为二极管钳位型多电平结构解决电容电压平衡问题提供了一个新颖的思路,对该结构的深入研究具有重要的实用意义。

规则采样对载波移相SPWM输出基波相位滞后的影响107-112

摘要：载波移相SPWM具有高度的实时性,非常适合输出电压需要快速变化的场合。本文讨论了载波移相SPWM应用于诸如STATCOM、DTSTACOM等高压大容量逆变器场合可能遇到的一个实际问题：载波移相SPWM在数字化实现中通常需要按照规则采样的方法计算开关角度,规则采样的原理决定了载波移相SPWM输出电压相位必然落后参考波一定的相位。本文分析了这一现象形成的机理,以三电平规则采样PS-SPWM为例推导了滞后相位的计算公式,通过数值仿真和物理样机试验验证了分析结论以及计算方法的正确性。最后,针对规则采样PS-SPWM应用于链式STATCOM时可能遇到的问题提出解决方案,可供工程应用参考。

三相高频链矩阵式逆变器的HPWM调制策略原理与实现113-121

摘要：安全换流是制约矩阵式变换器实用化的关键问题,高频链与矩阵变换器相结合时,高频变压器环节更为换流增添了复杂因素。本文就三相高频链矩阵式逆变器的换流问题展开研究,针对电路拓扑的结构特点,运用解结耦思路以常规逆变器的角度分析和控制矩阵变换器,提出一种新型无谐振的混合脉宽调制策略,构建了核心的调制组合逻辑,详细分析了变压器高频交流周期内变换器的工作状态。运用该调制策略可以在没有任何辅助检测环节的条件下有效解决双向开关固有的换流问题,且能实现开关零电压或零电流动作。仿真和实验一致验证了所提出的调制方案和所设计的实现逻辑是可行与实用的。

载波幅值可调PWM技术及其在级联型多电平变流器中的应用122-128

摘要：在详细分析直流电压脉动对输出电压影响机理的基础上,提出载波幅值可调PWM技术。根据直流侧电压脉动的实际情况及时调整载波幅值,可以有效地抑制直流侧电压脉动造成的输出电压畸变。载波幅值可调PWM技术原理简单、实现方便,还可以降低直流侧滤波电容,对提高系统品质和功率密度有重要意义。理论分析和仿真研究得到了实验验证。

电工技术学报杂志电力系统

发电机磁链衰变动态对暂态稳定影响分析129-135

摘要：基于能量函数法研究了发电机磁链衰变动态,尤其是故障时的动态对暂态稳定的影响。以图形的方式说明了转子角与暂态电动势平面中稳定边界随负载的变化情况。利用转子角、暂态电动势和稳定边界的关系,通过对故障时磁链衰变动态的比较分析,解释了某些具有良好阻尼效果的非线性励磁控制器可能缩短临界切除时间的原因。并且针对上述的励磁控制器提出了改进方法来同时实现暂态稳定与动态性能的提高。仿真结果说明了其有效性。