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电工技术学报 2010年第12期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论

感应线圈炮性能的场路结合分析1-7

摘要：线圈炮性能分析对于线圈炮的实验研究和电磁结构优化非常重要。本文使用电流丝模型对线圈炮进行路仿真,电流丝模型将线圈炮控制方程归结为非线性变系数常微分方程组的初值问题,路模型易于编程实现,从中可发现系统性能对可变参数的依赖关系。使用组合网格法建立线圈炮场模型,组合网格法使用两套相互独立的网格对场域进行离散,克服了常规有限元法在处理运动电磁问题上需要重剖分的麻烦。文中使用路模型和场模型相结合的方法对三级同轴感应线圈炮进行了仿真,实现了对线圈炮这类复杂的运动导体涡流场的三维场分析,获得了线圈炮发射过程中空间磁场分布和电枢涡流分布。通过对比两种模型的仿真结果,证实了它们的一致性和有效性。

静态无功补偿器电磁辐射干扰的测量与特征提取方法8-15

摘要：安装于变电站的静态无功补偿器用以减小负荷变化带来的影响,提高输电系统的柔性。然而,由于晶闸管的频繁开断而产生的大量宽带电磁干扰,对电网以及附近电子设备造成电磁环境污染。建立了基于光纤和路、场传感器的先进测试系统,对安装有静态无功补偿器的变电站电磁环境进行现场测量。基于校正后的电磁辐射干扰测量数据,分析了一个工频周期内静态无功补偿器的开关冲击特征,给出了辐射干扰的幅值以及频率范围。进一步引入时频分析技术,建立了基于时频分析的电磁干扰特征提取方法,可获得更丰富的电磁干扰细节特征,对分析静态无功补偿器的电磁干扰机制和评估电磁环境提供了基础依据。

电工技术学报杂志电工材料

高速气流对绝缘子表面放电特征的影响16-21

摘要：为了研究高速气流环境下绝缘子的表面放电特征,建立了高速气流环境下绝缘子放电试验的微型风洞试验系统,进行了两种典型结构的绝缘子试样的工频放电试验,结果表明绝缘子的放电具有多通道滑闪和非沿面放电等特征。基于计算流体力学可压缩Navier-Stokes方程和有限元数值分析,计算并得到了绝缘子周围气流的速度和压强分布特性,特别是绝缘子侧风面的高流速和低气压特征。研究分析认为高速气流的吹弧效应对绝缘子放电通道或电弧的形态起主导作用,以及低气压效应对滑闪或放电的起始位置起决定作用,而边界层效应则保持沿绝缘子表面延伸的电弧不受吹弧效应影响。

基于放电紫外成像参量的绝缘子污秽状态评估22-29

摘要：污秽绝缘子在一定的湿度条件下会形成放电并辐射出紫外光信号,本文提出了一种基于日盲紫外成像的污秽状态评估方法。首先在人工气候室中研究了几种不同污秽度的绝缘子在不同湿度下的放电现象,通过对放电视频信号的分析并结合图像处理算法提取了平稳紫外光斑面积、间歇性紫外光斑面积以及间歇性紫外光斑重复次数三个特征参数。由于污秽放电具有一定的随机性,而基于视频和图像分析法提取的特征参数具有模糊性,论文采用了模糊逻辑推理的方法建立了绝缘子的污秽状态评估模型,测试表明该推理模型具有较高的准确性和稳定性。

基于水平集的接触角算法及在RTV憎水性检测中的应用30-35

摘要：静态接触角是表征材料憎水性能的一个重要指标,但其难以自动准确获得。本文使用基于水平集的几何活动轮廓模型方法获得液滴的轮廓,该方法基于求解偏微分方程获得图像边缘,在边缘较清晰时能自动获得具有一定准确性的液滴轮廓。当试验液滴体积较小时,图像中液滴边缘为圆形的一部分,因此将所得边缘点按照一定准则分离为圆弧部分和水平线部分,考虑到它们满足相关方程的基础上采用最小二乘算法进行拟合获得了圆心、半径和水平线的纵坐标,据此即可获得静态接触角。针对仿真和实际拍摄的室温硫化硅橡胶涂层的液滴图像使用本文方法与基于手动获得液滴边缘然后拟合的算法进行比较,多幅图像的计算结果表明本文方法具有较高的准确性。该方法的提出为静态接触角的自动准确测量提供了一种思路。

矿用通信电缆基本电气参数数值模型36-39

摘要：矿用通信电缆是矿井监控系统传输监控信号的主要介质。由于缺乏测试数据,无法建立矿用通信电缆基本电气参数的数值模型,给矿井监控系统传输性能的分析研究带来很大的困难。本文借鉴BT#0数值模型,参考六种不同线规普通双绞线的数值模型参数,运用数据拟合的方法,推导出三种具有代表性的矿用通信电缆的数值模型参数,从而建立了基本电气参数的数值模型,并根据模型分析了电缆的电气特性。

电工技术学报杂志电机与电器

极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机气隙磁场解析计算及参数分析40-47

摘要：提出将分块式Halbach型磁钢的单片磁钢角度与充磁夹角作为分析参数,获得基于这两个参数的永磁同步电机的气隙磁场解析模型;系统分析了磁钢厚度、单片磁钢角度与充磁夹角对气隙磁通密度的影响;提出一种性能优于传统Halbach型磁钢的极间隔断Halbach型磁钢新方案,以获得径向气隙磁通密度更高的基波幅值与更低的波形正弦性畸变率为目标,分析获得不同极对数下该类磁钢的优化设计方案。通过有限元分析验证了解析模型的正确性,并验证了合理设计的极间隔断Halbach型磁钢的优越性。

行波型超声波电机定转子接触粘滑分布特性48-53

摘要：考虑了摩擦层剪切变形,对行波型超声波电机定转子接触区域内的粘滑分布特性进行研究。首先假设超声波电机定转子接触区域内完全为粘滞分布的情况下,求得接触区域内摩擦材料的切向应力;再与滑动摩擦应力进行比较,从而确定接触区域内粘滑分布情况及其分布规律,并根据所获得的粘滑分布计算电机运行性能。最后,对理论分析的结果进行实验验证,实验结果与理论分析结果相吻合,验证了理论分析的正确性,为超声波电机的设计与分析提供了理论依据。

矩阵变换器-永磁同步电机驱动系统滑模变结构控制54-60

摘要：为了抑制电网电压不平衡的影响,在矩阵变换器-永磁同步电机（MC-PMSM）驱动系统电流控制器设计中引入滑模变结构控制（SMC）策略,取代传统的比例-积分（PI）控制器。分析了电网电压不平衡对矩阵变换器（MC）输出电压的影响,并针对这种扰动和电机参数摄动,建立了永磁同步电机的解耦数学模型（扰动模型）;在此基础上,选取积分滑模面和指数趋近律,设计滑模变结构电流控制器。实验结果表明,本文提出的滑模变结构控制策略有效地抑制了电网电压扰动情况下电机电流的波动,效果优于传统控制策略,且控制器参数调节简单,易于实现,具有较强的全局鲁棒性。

载波频率成分法估算IPMSM转子位置的误差分析61-66

摘要：研究了一种利用PWM逆变器载波频率成分信号进行内置式永磁同步电机（IPMSM）转子位置估算的方法。逆变器应用三相三角载波SPWM调制方式,通过检测载波频率成分电流（CFCC）的包络线估算出电机的转子位置。分析了电机转速、直流母线电压、逆变器载波频率等因素对转子位置估算误差的影响。实验结果表明,该方法能够实现对电机转子位置的准确估算,所构建的IPMSM无位置传感器矢量控制系统具有良好的动、静态性能。在此基础上对影响转子位置估算误差的相关因素进行了仿真和实验验证,结果证明了理论分析的正确性。

基于线性磁链的IPMSM位置检测技术67-72

摘要：针对内嵌式永磁同步电机（IPMSM）很难在静止坐标系下利用磁链预估转子位置的问题,在基于线性磁链的IPMSM数学模型的基础上,用电流观测误差构建滑模平面,提出了一种用滑模观测器来预估转子位置和速度的方法。该方法解决了外加低通滤波器引起的预估磁链的相位滞后,提高了位置和速度估算的鲁棒性。建立场路耦合模式下的IPMSM全数字无位置传感矢量控制仿真系统,精确地反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,并搭建和仿真系统一致的实验平台。实验结果与仿真结果表明该设计方法的正确性和可实现性。

大功率交流传动试验系统研制73-78

摘要：为满足船舶港口大功率交流传动及电力推进系统的试验研究,研制了能量回馈式大功率传动试验系统。结合被试传动系统的特点,研究了负载模拟转矩控制模型。应用间接矢量控制方法对负载电机实行转矩闭环控制,提高转矩响应性能。采用电能回馈技术,减小系统能源消耗,消除实验室热污染。试验系统的负载电机与驱动电机的主电路及控制电路各自独立,解决了被试传动系统的更换问题。实验结果表明该试验系统具有良好的动态和静态性能。

基于PSCAD/EMTDC仿真的电涌保护器暂态分析79-83

摘要：电子信息系统的雷害问题正日益严重。本文首先针对电子信息系统的电源线路,设计了用于雷电电涌防护的电涌保护器电路,再从保护器中核心器件气体放电管的实测动作特性出发,建立了其仿真模型。以该模型为基础,采用PSCAD/EMTDC软件对所设计保护器电路的雷电暂态响应进行了仿真分析。为验证仿真的有效性,还进行了相应的雷电冲击试验以获得保护器的瞬态响应,将仿真结果与试验结果进行了比较,证明了仿真模型的有效性。

电工技术学报杂志电力电子

周期分段线性系统稳定性理论84-91

摘要：针对分段为线性定常的电力电子系统——周期分段线性系统,利用详细模型研究其动态响应和稳定性判据及状态空间平均法的适用性。证明了该系统采样间隔为开关周期的状态变量序列是离散时间线性时不变系统,从而得到系统动态响应的解析解。基于该解析解,提出了状态空间精确平均算法和系统稳定性的特征矩阵判据,证明了状态空间平均法为上述结果的近似。类比于Lyapunov稳定的概念,提出了周期分段线性系统平衡曲线的周期稳定定义和判据,为开关变换器的动态响应和稳定性分析奠定了严格的基础。仿真分析验证了算法的有效性。

随机SVPWM技术在背靠背变流系统中的研究与应用92-96

摘要：电力电子功率变换器产生的开关频率谐波是重要干扰源之一。为有效抑制开关频率谐波,除采用常用的低通滤波技术外,可以结合在电压空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）中引入随机因子的方法,减小变换器输出电压、电流的开关频率谐波。通过对两种随机方案的理论分析与比较,开关周期随机化较脉冲位置随机化对抑制开关频率谐波有更好的效果。将随机因子引入开关周期中,形成随机周期电压空间矢量脉宽调制技术（RPSVPWM）,并将其应用在背靠背变流器中。对有、无随机化的SVPWM的实验数据进行对比和分析,结果证实了该方法的有效性和可行性。

宽输入电压范围Buck型变流器小信号环路97-102

摘要：Buck型变流器的功率级小信号传递函数会随输入电压变化而变化,对于宽输入电压范围的应用,会出现稳定性和动态不能兼顾的问题。详细分析了Buck型变流器小信号特性,总结了通常的设计方法,并且提出了采用输入电压作为补偿量去影响PWM锯齿波斜率的方案,从而抵消功率级中输入电压的影响。给出了一次侧控制和二次侧控制时具体的输入电压补偿电路。采用补偿电路的Buck型变流器在不同输入电压下环路增益的博德图一致性非常好,变换器能够取得较好的稳定性和动态。该方案解决了宽输入电压范围Buck型变流器的小信号设计问题,使得Buck型变流器更加适合于系统集成。

不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制103-110

摘要：介绍了一种用于三相并网型逆变器的新型电流控制器,即比例谐振电流调节器（PR）。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在两相静止坐标中对输出电流进行调节,无需进行正、负序分解便可直接对输出电流的正、负序分量控制。在一台容量为1.5kVA的并网逆变器实验样机上,分别对传统单个PI调节器、双dq、PI调节器和PR调节器进行了对比验证,实验结果证明了所提PR电流控制方案可改善三相并网逆变器系统的动态性能,提高系统的不对称故障穿越能力。

单周期控制PFC变换器电流相位滞后及其补偿111-117

摘要：研究了单周期控制功率因数校正变换器的输入等效电路,指出了单周期控制功率因数校正变换器存在相电流滞后于相电压的基波相移问题。结合输入等效电路提出了控制开关管端电压以减小基波相移的电流滞后相位补偿方案,推导了不同基波相移时开关管端电压应满足的幅值及相位条件;在此基础上,结合单周期控制功率因数校正变换器的数字控制方案,给出了补偿方案的实现方法及设计实例,并研究了采用补偿方案时系统的稳定性。论文建立的输入等效电路能更准确地反映单周期控制功率因数校正变换器的输入特性;实验验证了提出的电流相位滞后补偿方案能够减小基波相移量,提高基波位移因数。