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摘要:聚合物/无机纳米复合电介质由于其优异的电、热、机械等性能而成为电介质领域研究的热点。本文综述了该领域的最新研究进展,涉及纳米电介质的结构特性和介电性能及其机理,重点阐述了纳米电介质的界面特性和电阻率、介电常数、介质损耗、击穿场强、耐电晕老化、电树枝老化、陷阱、空间电荷等介电特性及其对应的微观和介观机理,并展望了纳米电介质未来的研究方向。
摘要:高压电缆运行中由于导体发热引起绝缘由内到外形成温度梯度。直流电压下温度梯度的存在必然会影响电荷的注入和迁移,同时引起绝缘电阻的梯度变化进而引起场强的梯度变化,加剧了位于绝缘层外表面的电荷积聚和场强畸变,降低了电缆的使用寿命。因此研究温度梯度场下直流绝缘中空间电荷分布及场强畸变特性,对新型直流电缆绝缘设计具有较高的理论和工程应用价值。本文测量了70kV/mm场强、0.5mm厚聚乙烯试样两面在不同温度差(ΔT=0~40℃)所形成的温度梯度场下空间电荷分布和场强畸变特性。结果表明:当温度差达到40℃时,试样体内最大畸变场强达到230kV/mm,即场强增加了2.28倍。同时测量结果表明温度差的增加与最大畸变场强近似呈线性增长关系。
摘要:分块开关磁阻电机通过分块的定子或转子结构,可获得较短的磁路以减小铁心损耗,圆柱形的转子可缩减风(油)阻,结构和电磁的隔离能增强电机可靠性及容错性。本文对现有的各型分块开关磁阻电机的结构和磁路进行了解析,在此基础上,提出了双极性励磁分块转子开关磁阻电机、环状绕组分块转子开关磁阻电机、C形分块定子开关磁阻电机、E形分块定子开关磁阻电机和混合气隙分块定子开关磁阻电机五种新型结构的分块开关磁阻电机,结合结构示意图和磁路图对其基本工作原理分别进行了阐述,并根据其结构特点和电磁特性分析了其优劣性及可能的应用场合,以期为分块开关磁阻电机的进一步研究与应用提供参考。
摘要:起动问题自感应电机诞生之日起就是业界研究的重点之一。感应电机常规起动时输出转矩小而起动电流大,对电网、电机拖动的负载及自身绝缘均造成损害。而当采用变频调速时,需要开关器件的裕量足够大,由此带来了成本问题。本文在探究上述情况产生原因的前提下,提出了一种新型预励磁复合控制方案。此方案基于间接矢量控制的思想,预先在电机起动之前建立磁场,将转子磁链定向在电机某相绕组的中心线上,而起动时转换到常规矢量控制算法,从而实现了起动过程中励磁子系统和转矩子系统的动态解耦,电流平滑过渡且输出转矩响应快,避免了以往任何起动方式中的电流尖峰现象发生。最后通过仿真与试验验证了本方案的有效性、可行性。
摘要:以基于Back-to-Back双三电平功率变换器电励磁同步电机矢量控制为研究对象,提出了适用于全速范围的全阶闭环气隙磁链观测器,阐明了其内部基于滤波器特性的电流-电压模型之间的平滑切换机理。三电平有源前端实现网侧的单位功率因数运行,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动。同时引入具有自适应调节中点电位的简化三电平电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并在此基础上提出新颖的三电平功率变换器相电压重构算法。现场运行结果表明基于Back-to-Back双三电平功率变换器电励磁同步电机矢量控制解决方案具有优良的控制性能,真正实现了节能调速和绿色环保的高度结合。
摘要:将矩阵变换器用于驱动无刷直流电动机,实现对无刷直流电动机的交-交直接控制。基于矩阵变换器交-直-交等效模型,提出一种新的用于驱动无刷直流电动机的矩阵变换器间接调制策略。兼顾输入输出性能,分别对整流级和逆变级应用不同的PWM调制策略。整流级应用不含零矢量调制,逆变级采用120°PWM斩控调制方式。文中对所采用的调制策略进行了理论分析与数学推导,详细讨论了两级调制策略合成过程,并将其演化得到常规九开关矩阵变换器驱动无刷直流电动机实现交-交变频调速的控制策略。原理样机实验结果表明,本文所提控制策略正确、有效。
摘要:针对基于音圈电机的直驱阀系统中存在液动力负载扰动对系统的稳、动态性能有较大影响的问题,以及经典PID控制所存在的不足,在建立基于音圈电机的直驱阀系统数学模型的基础上,提出一种位置环/电流环的双闭环控制结构。位置环采用非线性PID(Nonlinear PID,NLPID)控制,给出了位置环模糊NLPID控制器的具体设计方法,并通过与模糊控制相结合,实现控制参数的自整定。仿真及实验结果表明,在相同的扰动情况下,该控制策略具有比经典PID控制器及模糊PID控制器更好的抗干扰性和鲁棒性,稳、动态性能也更优。
摘要:提出了一种新型基于铁心分段饱和原理的多级饱和磁阀式可控电抗器的结构(Multi-Stage Saturable Magnetic-Valve Controllable Reactor,MSMCR),可有效减小磁阀式可控电抗器输出电流中所含的谐波。该装置的铁心部分由多个具有不同长度和面积的多级磁阀截面构成,各级磁阀在工作过程中由于磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流,通过各磁阀产生谐波电流的相互补偿可达到减小输出电流中所含谐波的目的。本文依据该装置铁心结构上的特点,建立了MSMCR谐波特性的数学模型,并得到以下结论:影响MSMCR输出谐波大小的主要因素有三个,分别为铁心分级的数量及各截面的长度和面积,其中后两者对MSMCR输出谐波影响最大。通过粒子群算法对截面参数进行优化设计,可使得MSMCR输出的总谐波电流最大值理论上不超过额定输出电流的2.6%。通过仿真得到的波形和理论波形相符,结合实验分析验证了数学模型的正确性和MSMCR抑制谐波的有效性,提高了磁控电抗器的谐波性能。
摘要:建立了纵磁下真空电弧阳极热过程的二维瞬态轴对称模型,并对极限开断条件下不同能流密度作用下纯铜电极的阳极热过程进行了仿真分析。通过仿真获得了阳极温度沿径向、轴向的变化过程。仿真结果表明,随着能流密度的增大,阳极温度逐渐增大,但由于温升导致蒸发作用增强,温度的增幅减弱;阳极温度最大值并没有出现在能流密度峰值时刻,而是有所滞后;阳极熔化时,阳极表面温度沿径向的分布曲线会出现拐点;同时,阳极温度沿电极的轴向衰减很快。仿真过程中还得到了阳极熔化半径、熔化深度、阳极表面饱和蒸气压及阳极蒸气通量等值的分布。在电流过零后,电极开始进入冷却阶段,但是冷却速度远小于温度上升的速度。极限开断条件下,能流密度的少许增大会引起饱和蒸气压和蒸气流量的大幅增大。仿真结果与实验结果吻合较好。
摘要:电磁喇叭是一类典型的电声换能器件,基于虚拟样机原理完成了电磁喇叭周期振动特性的仿真分析与试验测试,得到了其单周期内触点电压与线圈电流的特征曲线,并结合动铁心位移曲线分析了电磁吸力特性。通过单周期内电源输入能量、磁场能量、吸力功、电阻消耗热能、电弧消耗能量的分析,确定了电磁喇叭的能量转换机理,所得的结论可直接用于以电磁喇叭为代表的电声器件的优化设计。
摘要:首先给出了自稳定控制的物理概念及其基于滤波器的实现思路,同时依据PWM控制DC/DC变换器系统的分段线性特点,提出了一种新的Jacobian矩阵求解方法,将其应用于自稳定控制峰值电流模式Boost变换器系统,实现了反馈控制参数优化分析,最后给出了有关的仿真和实验结果,验证了文中所提控制方法的有效性和理论分析的正确性。
摘要:在对比分析峰值电流控制、V2控制和V2C控制Buck变换器工作原理的基础上,揭示了V2C控制本质上是一种峰值控制技术,并指出峰值电流控制和V2控制都是V2C控制的特例。分别在时域和频域下详细分析了工作于连续导电模式(CCM)的V2C控制Buck变换器的稳定性问题。与峰值电流控制类似,可以通过采用斜坡补偿法解决占空比D〉0.5时工作于CCM的V2C控制Buck变换器存在的次谐波振荡问题。仿真和实验研究结果验证了理论分析的正确性。
摘要:提出了一种新颖的二极管钳位三电平双升压式能馈型PWM整流器。该整流器是在两电平双升压式PWM整流器基础上改进得到,不仅保留了双升压整流器无桥臂直通隐患、无开关管体二极管反向恢复问题、可靠性高、效率高等优点,而且克服了开关管耐压高的缺点,适合高压输出场合。采用了电流滞环控制方法,实现了无环流的半周期工作模式。详细分析了该整流器的工作原理,并导出了开关逻辑。最后,对储能电感和滤波电容进行了设计,保证了网侧电流波形质量和频率变化过程中的滤波能力。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。
摘要:提出了一种gh坐标系下基于虚拟矢量的二极管钳位型三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法,该方法能消除直流侧电容中点电位的低频振荡,适用于任意非线性负载情况。为了减小开关频率和避免矢量在不同区域内切换过程中发生突变,提出了一种基于该方法下的最优输出电压矢量作用顺序算法。该算法将整个空间矢量转换到第一扇区后,仅需要进行简单的坐标变换和计算即可得出参考电压矢量作用的区间和输出电压矢量的作用时间,克服了传统三电平空间矢量脉宽调制方法所需要进行的大量的三角函数运算和扇区判断的缺点。同时,为了消除系统在运行过程中可能出现的电容电压不平衡,采用了调整正(负)冗余小矢量作用时间来消除直流侧电容电压不平衡的闭环控制策略。仿真和实验结果验证了本文所提方法的正确性和有效性。
摘要:并联技术可以实现高可靠、大功率、冗余供电。其中同步控制是实现逆变器并联的关键技术之一。争主同步方式存在缺陷,容易引起误触发动作从而引发系统故障。本文提出了一种基于功率加权的逆变器或UPS模块并联表决同步控制方法,通过加权表决,在实现逆变器模块同步时可大大提高系统的可靠性。实验结果表明该控制方法简单可靠,只要并联模块在该方法下采用相同的电压调节方式,就能够实现包括:可以是功率不一定相等的各种模块,可以是开关频率不一定相同的各种模块,甚至在理论上讲可以是无限多个各种模块并联运行,从而实现广泛意义的逆变器并联。
摘要:将比例积分控制(PI)和重复控制(RC)相结合的控制方案应用于一种单相分时复合级联光伏逆变器系统,以提高整个系统的静态性能。通过对重复控制内模的数学分析和系统离散域伯德图分析,在理论上指出了重复控制能实现无静差补偿,但补偿信号会滞后一周期。按提出控制方案补偿后,系统可以同时获得较好的相频特性和幅频特性。最后通过1kW样机上的实验验证了以上理论分析的正确性。
摘要:以推挽式电压型SPWM(Sine Pulse Width Modulation)逆变器为例,由动态有效漏感的假设并结合开关器件通断状况提出了推挽变压器的一种数学模型,讨论了漏感的时空属性,阐明了漏感作用时间、涉及空间与线圈间能量流向的关系,提供了仿真和实验结果。
摘要:基于反向开关晶体管的特殊工作原理,设计了并联电阻法精确测量RSD的通态峰值压降。介绍了通态峰值压降的测量原理及过程,并确定了电路参数。实验结果表明:直径16mm的单片反向开关晶体管在1.2kA的脉冲电流(脉宽17.5μs)下测得通态峰值压降为8.0V。并且,反向开关晶体管通态峰值压降随换流峰值的增大而增大;改变分压电阻比值对测量结果无明显影响。