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电工技术学报 2018年第08期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论

基于三阈值概率分布的多导体传输线电磁参数特性1663-1673

摘要：导线电磁参数的随机特性是多导体传输线串扰预测的重要因素。采用有限元与概率统计相结合的方法,利用Ansys有限元软件建立了多导体传输线的数值计算模型,针对传输线横截面的结构特点,对仿真计算模型进行了简化处理,进一步优化单位长度电磁参数矩阵的提取方法,并通过算例验证所述方法的有效性和可行性。依据概率统计原理,采用分段卷积的方法得出电磁参数概率分布,提出并验证了以三阈值为收敛判据的概率分布算法。通过算例和实验对比,基于三阈值概率分布的电磁参数预测方法简单易行、通用性强,其表征的电磁参数的特点规律准确性高,可作为线缆束串扰预测的有效手段。

共模电流扫描法在汽车电子部件电磁辐射预测中的研究与应用1674-1684

摘要：汽车电磁兼容标准CISPR 25中的线性吸收屏蔽室(ALSE)测试法,又称天线法,需要昂贵的半波暗室作为测试环境。文中方法的主要测试量是线束上共模电流所产生的辐射电场,而线束上的共模电流能通过低成本的电流探头直接测量得到,因此基于线束共模电流测量的辐射发射预测成为可能。相对于ALSE测量法,该方法具有低成本,便利的优势。为了与标准的ALSE测试法在30~1 000MHz的测量结果进行对比,主要解决了三方面的问题:首先,通过对时域电流信号的快速傅里叶变换(FFT)或对频域电流幅值的拟合获取辐射预测所必需的共模电流相位;其次,基于多电偶极子的线束辐射模型与基于表面电流法的导电桌面辐射模型能有效地计算出共模电流所产生的辐射水平;最后,提出的校准方法能将ALSE实际测试环境因素考虑到预测结果中。多个不同的实际测试案例,验证了基于共模电流测量的辐射预测方法的可行性与实用性。

基于T-Π复合谐振网络的恒压型电场耦合无线电能传输系统1685-1695

摘要：电场耦合无线电能传输(ECPT)技术是一种以高频电场作为能量介质的无线电能传输方式。在实际应用中,相当一部分用电设备要求工作电压不随其负载的变化而发生大的改变。针对这种需求,分析对比现有的恒压型ECPT系统的特性,提出一种T-Π复合谐振网络。该拓扑利用自身的传输特性来实现输出电压不随负载的变化而改变,无需额外设置检测与调节电路。同时,还能保证系统始终工作于零相角(ZPA)状态。另外,为了确保系统具有较低的总谐波畸变率、参数敏感性以及足够大的负载可变范围,研究采用不同参数配置方法的T-LCL谐振网络的恒流特性与Π-CLC谐振网络的恒压特性,并在此基础上给出谐振网络的配置方法以及系统主要参数的设计方法。最后通过仿真与实验验证了所提出系统的传输特性以及参数设计方法的正确性。

典型非正弦电压波激励下高频磁心损耗1696-1704

摘要：精确预估非正弦电压波激励下高频磁心损耗,对于隔离式双向全桥DC-DC变换器中高频变压器的精细化设计至关重要。本文结合典型工作模态下矩形、梯形电压波,提出了修正Steinmetz公式和损耗分离公式的改进解析计算方法,引入仅与占空比和上升时间有关的修正系数,据此可直接利用正弦波激励下的Steinmetz模型参数和磁心损耗分离模型参数,快速获取典型工作模态下磁心损耗。基于若干峰值磁通密度和频率下的正弦磁心损耗,利用回归分析获取Steinmetz模型参数和磁心损耗分离模型参数。分别对环形纳米晶、非晶合金、铁氧体和3%取向硅钢磁心开展非正弦激励下的磁心损耗测量实验,将实验结果与解析结果进行比较,验证了典型非正弦激励下解析计算方法的准确性。

石墨烯在电气领域的研究与应用综述1705-1722

摘要：石墨烯是一种新型二维碳材料,其特殊的晶格结构以及碳元素本身的性质使其在电、热、光、力学等方面都拥有优异的性能,在电气领域的若干分支领域都有着巨大的应用潜力。介绍石墨烯的结构和常用制备方法,就石墨烯在电气领域中的锂离子电池领域、超级电容器领域、晶体管领域以及电磁屏蔽等领域的研究现状和应用机制方面分别进行综述,最后总结归纳认为石墨烯今后的研究重点在于其生产工艺的优化,以更好地改善石墨烯的自身结构以及其与其他材料的复合形态。

电工技术学报杂志电机电器

基于旋转高频注入的内置式永磁同步电机初始位置检测算法1723-1731

摘要：旋转高频电压注入法检测内置式永磁同步电机(IPMSM)初始位置时,针对信号滤波和数字控制延时会增大检测误差的问题,提出基于自调整轴系幅值收敛(SFAC)的位置信号解调算法。首先,将电流变换到两相自调整轴系中,变换角度为磁极位置估计角度+π/4,从而无需补偿数字控制延时造成的相位偏差。其次,采用递推离散傅里叶变换(DFT)计算两相自调整轴系的电流幅值,其幅值二次方差经过锁相环输出的磁极位置估计角度,再结合电压脉冲注入法判断磁极极性。其信号解调过程无需滤波处理,从而避免了滤波器的相移问题。最后,将所提的SFAC算法与同步轴系高通滤波器(SFHF)算法进行对比分析,并通过实验验证了算法的正确性和优越性。

低开关频率下双三相感应电机矢量控制策略1732-1741

摘要：双三相感应电机以其自身特有的优点,特别适用于轨道交通等低压、大功率、可靠性要求高的应用场合。在大功率牵引传动系统中,因开关损耗和散热条件等限制,逆变器的最高开关频率通常不超过1kHz。根据多模式调制的特点,提出低开关频率条件下双三相感应电机矢量控制策略,主要包括磁链观测、基波(αβ)平面电流调节器、谐波(xy)平面电流调节器、相位调节器以及磁场定向校正策略。此外,针对方波工况下电压幅值无法调节问题,提出方波工况下的改进型矢量控制策略。通过仿真系统和小功率实验平台,验证了所提出的低开关频率下矢量控制策略的正确性和可行性。

基于粒子群优化-支持向量回归的变压器绕组温度软测量模型1742-1749

摘要：针对变压器绕组热点温度测量问题,建立一种基于粒子群优化-支持向量回归算法的变压器绕组热点温度软测量模型,并验证此模型的预测效果。利用基于被动聚集的改进粒子群优化(PSO)算法,优化支持向量机的支持向量回归(SVR)模型的参数组合,并且找到其最优解。充分考虑变压器运行的相关因素,对绕组热点温度软测量模型进行训练与学习,实现对难以直接测得的绕组热点温度的预测。通过对某市110kV变压器运行数据的训练和预测结果,并将其与BP神经网络和SVR方法的结果对比,证明所建模型具有较好的预测能力。

电工技术学报杂志电力电子

电力电子电路中功率晶体管结温在线测量技术研究现状1750-1761

摘要：功率晶体管结温的在线测量对于电力电子变换器的优化运行以及可靠性监测具有重要意义。实时获取的晶体管结温可用于退化监测、日常维护以及进行有效的热控制来减少功率损耗,提高寿命。对现有的电力电子变换器中功率晶体管结温测量方法进行归纳整理。首先介绍目前功率晶体管结温离线获取的三类方法,并分析各自的优缺点。在此基础上,将现有的功率晶体管结温在线获取方法分为基于热模型的结温测量和基于热敏电参数的结温测量两大类。详细介绍各功率晶体管结温在线测量技术的工作原理,并对各个方法进行总结,分析各自的优势及不足,最后指出功率晶体管结温在线测量的研究难点以及今后的研究方向。

考虑寄生参数影响的碳化硅MOSFET开关暂态分析模型1762-1774

摘要：为了评估回路及封装寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响,首先建立包括所有寄生参数的开关暂态等效电路模型,详细分析器件开通和关断整个开关暂态过程。然后,在考虑实际器件的负压偏置及器件寄生电容的非线性变化的基础上,推导碳化硅MOSFET所承受电气应力(电压过冲、电流过冲)的简化解析式。其次,基于开通和关断过程的小信号等效电路讨论振荡频率与寄生参数之间的关系。最后,通过对比实验和计算结果,验证了该分析模型的合理性,且能够反映出寄生参数碳化硅MOSFET开关特性的影响规律。

单相四开关多电平光伏逆变器研究1775-1782

摘要：以非隔离型单相光伏系统为研究对象,在单相全桥拓扑基础上提出一种单相四开关多电平光伏逆变器。首先分析系统工作原理,然后建立系统高频共模模型,分析16种开关状态下对应的系统输出电压和共模电压,并针对不同应用场合提出两种调制策略,可以分别实现系统输出电压五电平和共模电压恒定,利用Matlab软件对提出的方案进行仿真研究,最后在TMS320F28335 DSP+XC3S400 FPGA数字控制硬件实验平台上对提出方案进行实验验证,结果验证了所提方案的有效性。

带低频纹波抑制的单级充放电高频环节DC-AC变换器1783-1792

摘要：提出一种带低频纹波抑制的单级充放电高频环节DC-AC变换器,并深入分析研究这种变换器的电路拓扑、具有恒流充放电的类整流单极性移相控制策略、稳态原理、输入二倍频电流纹波抑制等关键技术,获得重要结论。该电路拓扑由输入二倍频电流纹波抑制电路和单级充放电高频环节DC-AC变换电路级联构成,该控制策略是通过双向整流电路将高频变压器的正弦脉宽脉位调制波整流成输出正半周或负半周的正弦脉宽调制(SPWM)波,并实现蓄电池的恒流充放电,输入二倍频电流纹波抑制电路是在蓄电池和输入滤波电容之间串联一个LrCr并联谐振电路。研制的样机实验结果表明,该变换器具有高频隔离、单级双向充放电、变换效率高、充放电电流纹波小等优点。

峰值I2C控制Buck型LED驱动电源稳定性分析1793-1801

摘要：研究用于恒流驱动发光二极管(LED)的峰值I2C控制技术。为了分析峰值I2C控制的稳定性,以Buck型LED驱动电源为例,建立基于傅里叶级数的控制方程,推导驱动电源的稳定边界。采用一阶泰勒近似,给出稳定边界的简化方程。根据其简化方程,分析峰值I2C控制Buck型LED驱动电源的LED等效串联电阻、内环权重因子的分配、外环补偿器比例系数的设计以及斜坡补偿的引入对驱动电源稳定工作范围的影响。研究结果表明:随着输出电流权重因子和补偿器比例系数的增大或是LED等效串联电阻的减小,驱动电源稳定工作范围将不断缩小;引入斜坡补偿后,可以消除驱动电源的不稳定工作现象,拓宽驱动电源的稳定工作范围。最后,通过仿真与实验对所提的理论分析进行验证。

数字控制下光伏并网逆变器稳定性分析及参数优化设计1802-1813

摘要：针对光伏并网逆变器,首先建立在数字控制下的z域模型,然后通过讨论其z域开环传递函数的频率特性,确定并网逆变器相位在不同谐振角频率区间穿越?180°的情况。同时结合奈奎斯特判据,给出光伏并网逆变器在不同谐振角频率区间的稳定判据,并根据此判据提出光伏并网逆变器优化设计思路与方法。该方法能够抵抗电网等效阻抗的宽范围变化,最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

T型逆变器中点电压全范围精确平衡研究1814-1826

摘要：中点电压不平衡是T型逆变器的固有缺点。分别建立空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)算法的中点电压偏移量数学模型,得到两种算法的中点电压不可平衡区域与负载功率因数角、调制比之间的关系,提出一种中点电压全范围精确平衡算法。该算法通过计算和修正小矢量作用时间的平衡因子来实现中点电压的精确平衡,通过判断平衡因子的取值来确定控制算法,以确保在保持中点电压精确平衡的基础上有效减小输出谐波和开关损耗,仿真和实验验证了所提算法的有效性。

基于无差拍控制的T型三电平逆变器中点电位平衡策略1827-1834

摘要：针对T型三电平逆变器中点电位不平衡问题,提出一种基于无差拍控制的T型三电平逆变器中点电位平衡方法。首先建立中点电位变化量、相电流和开关矢量占空比的数学关系,在此基础上引入描述小矢量调节中点电位能力的评价指标,当两个小矢量同时存在时,通过比较两个小矢量的调节能力选择不同的开关调制方式。根据给出的数学关系和空间矢量调制方式,提出中点电位平衡无差拍控制模型,对调节能力较强的小矢量占空比进行调整,可以快速实现中点电位平衡控制。仿真和实验结果表明该方法具有良好的中点电位平衡控制性能,有效抑制了中点电位波动,同时减小了输出电压电流谐波。

基于简化SVPWM的Z源三电平逆变器中点电位控制方法1835-1843

摘要：针对Z源中点钳位型(NPC)三电平逆变器存在中点电位不平衡问题,在分析中点电位平衡控制机理的基础上,基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,提出一种有利于直通信号注入的中点平衡控制方法。该算法通过推导直通占空比、调制比以及平衡因子之间的关系,得到平衡因子的最优解,并实现Z源网络的恒压输出。所提中点平衡控制方法有效抑制了Z源NPC三电平逆变器的中点电位波动,易于实现Z源网络的升压控制,且控制算法简单。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。

电工技术学报杂志电力系统

广域测量系统可观性概率评估及其在PMU优化配置中的应用1844-1853

摘要：针对从可靠性的角度准确快速评估广域测量系统(WAMS)的可观性问题,提出一种基于节点概率可观性的WAMS可观性评估方法。分析了影响节点可观性的因素,并提出虚拟同步相量测量单元(PMU)节点的处理方法有效计及零注入节点对可观性的影响。计及PMU及线路的可用率,计算节点失去可观性的概率。从节点概率可观性的角度评估WAMS的可观性,并分析了其在PMU优化配置中的两种典型应用:一是多组解的优化选取;二是满足WAMS可观性后进一步配置PMU提高系统的可靠性。IEEE 14节点系统及IEEE 57节点系统的仿真结果表明:所提的节点及WAMS可观性评估方法有效、可行,较现有方法具有计算准确、计算量小的优势;在PMU优化配置中应用所提的WAMS可观性评估方法,能够进一步提高WAMS可观的可靠性。