电工技术学报杂志

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电工技术学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

Transactions of China Electrotechnical Society

  • 11-2188/TM 国内刊号
  • 1000-6753 国际刊号
  • 3.2 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
电工技术学报是中国电工技术学会主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1986年创刊,目前已被上海图书馆馆藏、北大期刊(中国人文社会科学期刊)等知名数据库收录,是中国科学技术协会主管的国家重点学术期刊之一。电工技术学报在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:大容量电力电子装置技术与应用专题、电工理论、电机及其系统、电力电子、高电压与放电

电工技术学报 2018年第19期杂志 文档列表

一种消除Deutsch假设的高精度迭代特征线方法求解高压直流输电线路离子流场4419-4425

摘要:通量线法是求解直流线路离子流问题广泛应用的一种方法,其计算误差主要来自Deutsch假设。该文基于通量线(或称特征线)基本理论,提出一种高精度迭代特征线法。通过迭代计算,在每一步采用新的电场分布重新绘制特征线,逐步修正特征线的方向,从而使特征线法不再依赖于Deutsch假设。结果表明,与传统通量线法相比,迭代特征线方法在求解地面电场与离子、空间离子流分布、通量守恒性及电晕损耗方面均有明显改善。另外,还对两种传统通量线法边界条件的施加方式进行了误差比较与讨论。

电磁超声加载方式对Lamb波模态的影响4426-4433

摘要:Lamb波因其指向性好、传播距离远、检测效率高等优点而被广泛应用于构件的无损检测中。但是,Lamb波在激发过程中往往是两个或多个模态同时被激发,而且通常每个模态波包的传播速度不尽相同,这就导致不同模态的Lamb波在后续信号分析中相互干扰,尤其是在缺陷信号的识别中。该文在分析Lamb波多模态特性的基础上,研究了电磁超声激发方式对Lamb波模态的影响,通过对电磁超声换能器加载方式的选择实现了对激发Lamb波模态的控制,提高了对应模态Lamb波的激发效率,并且增强了对非主模态Lamb波的抑制效果,从而减小了后续信号处理的难度,为实际检测中缺陷的识别、定位提供有效信息。

大尺度电气设备宽频特性频域测量方法4434-4442

摘要:高压电气设备一般尺寸较大,测量其宽频特性时需利用较长的测量引线,这将严重影响宽频特性测量结果。该文以阻抗分析仪为测量设备,针对现场测量时遇到的问题,提出一种适于现场测量的大尺度电气设备宽频阻抗测量方法。该方法利用同轴电缆适当的屏蔽层接线,保证了测量时不同空间布线下测量结果的一致性,同时利用“开路、短路、负载校验”补偿了长测量电缆对测量结果的影响。解释了所提方法的原理,并在实验室和现场开展测量验证了该方法的正确性。现场测量表明该方法可在兆赫兹内准确测量电力系统内主要设备的宽频阻抗特性。

非铁磁材料的电磁超声接收过程数值模拟及实验研究4443-4449

摘要:针对非铁磁金属板的缺陷检测问题,进行了电磁超声无损检测技术的数值模拟及实验研究。电磁超声换能器工作机理复杂,已有仿真大多是针对发射过程,并且被测体不含缺陷。该文研究建立了超声发射、电磁超声换能器接收的有限元模型,对被测体有无缺陷时线圈接收到的电压信号进行仿真分析。根据发射频率和超声导波的频散特性,设计并制作了回折形线圈,然后研究了线圈导体尺寸及线圈提离对电磁超声换能器性能的影响,并对有无缺陷的铝板进行了实验研究。结果表明:仿真中线圈接收到的电压信号能够反映缺陷的位置,实验结果与仿真结果相吻合。该工作对电磁超声被测试样有无缺陷时接收信号的分析和线圈设计有参考意义。

大型零磁装置屏蔽系数的计算方法4450-4457

摘要:零磁装置屏蔽外界磁场以实现极端微弱磁场环境,由于其边角、孔洞、缝隙等非理想因素,屏蔽特性难以准确预估。大型零磁装置整体尺寸在米级,而屏蔽材料的厚度只有毫米级,采用常规有限元方法将不可避免地遇到剖分问题。该文提出针对静态磁场屏蔽和交变磁场屏蔽的改进有限元计算方法,采用两种薄层等效边界条件计算屏蔽层内外的磁场变化。通过与理想屏蔽体的理论分析结果进行对比,验证了该等效边界的有效性。基于该方法可进行多层屏蔽的优化设计、分析孔洞对屏蔽系数的影响规律。结合德国慕尼黑工业大学最新建设的零磁装置,通过屏蔽系数的测量实验,验证了该计算方法的有效性。

一种快速准确计算共模扼流圈动态电感的方法4458-4467

摘要:共模扼流圈是通信线或电源滤波的重要组成部分,其对共模干扰信号的抑制起关键作用。实际应用中,扼流圈内同时存在差模电流和共模电流,当差模电流较大时,不同数值的差模电流致使磁心不同程度的饱和,对应磁化曲线工作点进入非线性区,从而使得共模动态电感数值减小、扼流圈共模干扰抑制能力降低。为快速、准确计算非线性情况下动态电感以评估扼流圈干扰抑制能力,根据场量对称关系建立共模扼流圈简化模型,通过有限元方法计算并提取不同差模电流下线圈电流与磁链的关系,利用Simpson数值微分公式计算磁心不同饱和程度下共模扼流圈动态电感。结果表明:所建简化模型相对全模型计算速度提升4~5倍,同时相比传统向前差商法或中心差商法,其计算结果稳定性高、精度高。

瞬态电磁-温度场耦合计算中自适应时间步长研究4468-4475

摘要:瞬态温度场响应时间比电磁场长,在采用有限元法求解瞬态电磁-温度场顺序耦合时,若采用统一计算时间步长会导致温度场求解次数过多而增加计算时间。该文提出自适应时间步长耦合方法,采用指数平滑法预测电磁-温度场耦合时间间隔,并在两个相邻的耦合时间节点间,根据响应特征值和预测-校正法计算电磁场、温度场最佳离散步长。与传统等步长耦合方法对比,电磁、温度场均使用最佳的离散步长,同时避免了温度场的过频计算,减少了计算时间。最后,以通电铜导环为例,采用自适应时间步长耦合计算铜导体在交流电流作用下的瞬态温升,与传统等步长耦合方法相比,计算相对误差在1%以内,总计算时间减少26.6%,证明了该方法的有效性。

双线圈铁镓合金换能器的输出特性4476-4485

摘要:为了探究铁镓合金在不同磁场频率下产生应变和输出能量的变化规律,设计了一种双励磁线圈结构的铁镓换能器,研究了铁镓合金换能器的静态和动态输出特性。基于有限元法计算了铁镓合金换能器上棒状铁镓合金在不同频率下的磁场分布情况。利用磁能与机械能的转换关系,分析了铁镓合金换能器在不同磁场频率下的电磁损耗、磁能存储和输出机械能变化规律。结果表明,随着磁场强度的增加,铁镓合金换能器的静态输出应变和输出位移先线性增大之后趋于饱和。铁镓合金换能器静态输出的最大应变为80×10-6,输出的最大位移为3×10-6m。棒状铁镓合金的最顶端和最底端的磁场强度较大,且随着磁场频率的增加而降低;棒状铁镓合金的中间部分磁场强度较小但分布均匀,且随着磁场频率增加而增加。铁镓合金换能器的动态输出位移曲线为蝶形曲线,在磁场频率为50Hz时,铁镓合金换能器输出的机械能最大为69.598J/m3。

磁谐振无线电能传输系统空间磁场的时空特性4486-4495

摘要:基于无线电能传输系统基本结构及磁谐振电能传输状态,对空间磁场的时空特性进行了较深入的研究。在毕奥萨伐尔定律建立的单线圈磁场的基础上,获得收、发线圈在空间产生的合成磁场解析表达式,由此推导出磁场强度矢量的极化公式。讨论了三种极化形式的形成原因与条件,提出了线极化是系统的固有极化,揭示了磁场极化具有空间分布的特殊性质。将分量幅值比、分量相位差、椭圆轴比作为分析空间磁场的极化参数,通过编程求解得到螺线管线圈系统的椭圆轴比的子午面分布图,发现磁谐振传输系统磁场存在一个线极化的碟形曲面。在此基础上,研究了平面螺旋线圈系统的磁场轴比分布特性。最后通过仿真和实验验证了磁谐振传输系统磁场时空特性解析分析过程与结论的正确性。

笼型实心转子屏蔽感应电机电磁场及参数研究(三):实用等效电路及其参数的推导4496-4507

摘要:以笼型实心转子屏蔽感应电机(CSRIM)二维多层电磁场模型为基础,首先将电机转子侧等效电路按照不同媒质、不同结构分为多个并联支路,对各支路的等效电路参数进行电磁场解析求解;其次,利用磁路解析法对各个支路之间的耦合互感进行详细的解析推导,以评估各支路间的耦合情况;然后,对各支路阻抗及互感抗参数进行分析对比,以期简化得到适用于CSRIM正常负载工况下运行性能计算的实用等效电路;最后,将分析所得的实用等效电路及其参数应用于一台模拟样机性能分析。

兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析4508-4516

摘要:针对兆瓦级高速永磁电机碳纤维护套转子结构的强度分析问题,以一台1.12MW、18000r/min高速永磁电机为例,对电机进行了三维流-热-固耦合计算。首先采用有限体积法对电机温度场及流体场进行耦合计算,得到转子温度场分布及其传热规律,通过温升实验验证了仿真计算结果的准确性。再以转子温度场结果为载荷,施加相应约束条件,计算得到转子在服役工况下的应力分布,归纳了碳纤维护套转子在多场耦合条件下强度变化规律。

双馈异步风力发电机的轴电流分析4517-4525

摘要:双馈异步风力发电机是风力发电系统目前广泛采用的形式之一,变流器产生的共模电压通过电机耦合电容形成的共模通路在电机转轴上感应出轴电压并产生轴电流,严重影响风力发电系统的安全稳定运行。建立合理的轴电流分析模型是准确预测轴电流的基础。该文建立了综合考虑定子侧和转子侧共模电压影响的轴电流分析模型,采用电磁场数值计算获得了电机内部杂散电容耦合参数,并给出了多导体系统部分电容的测量方法。针对一台1.5MW双馈异步风力发电机进行分析,结果表明定子侧共模电压的影响可以忽略,可以采用仅考虑转子共模电压作用的简化轴电流模型。同时对轴电压进行了灵敏度分析,指出减小转子绕组和转子铁心之间的杂散电容Crwr能有效减小轴电压,从而抑制轴电流。

扇区实时优化的开关磁阻电机直接转矩控制方法4526-4534

摘要:基于开关磁阻电机(SRM)传统直接转矩控制方法,根据转子特定的位置信息,对电空间的划分进行重组和实时优化,使得优化后的扇区能够反映电机真实的工作状态,辅助电压矢量选择时也更加准确。同时,通过采用饱和电流解析模型,在线实时优化特定的扇区宽度,最大程度地减少瞬时负转矩的产生,在实现转矩脉动抑制功能的同时提高电机的转矩电流比。仿真与实验结果均证实了所提方法的有效性。

磁通切换电机的马尔科夫可靠性模型分析4535-4543

摘要:马尔科夫模型是评估电机系统可靠性简便且有效的方法,但传统的马尔科夫模型需要求解常微分方程,计算过程比较复杂。该文针对电机系统通常最多发生两个故障的实际情况,提出一种基于马尔科夫链的可靠性快速计算公式。在此基础上对磁通切换电机系统的可靠性进行评估分析。首先,对电机系统进行简化得到评估模型,同时确定评估模型的故障模式;其次,分析故障对系统性能的影响,判断电机可靠性状态,并进行了仿真分析,建立马尔科夫链;最后,计算得到磁通切换电机系统可靠性公式和平均失效前时间(MTTF)。样机实验结果验证了该文分析方法的有效性,为定子永磁电机的可靠性设计奠定了基础。

直流无刷电机方波控制系统母线电容纹波电流的分析计算4544-4552

摘要:直流母线支撑电容是影响直流无刷电机控制系统体积和可靠性的关键因素之一,母线电容纹波电流的计算能够有效指导母线电容的参数选择,为实际工程设计提供依据。目前,针对直流无刷电机方波控制系统的电容纹波电流的解析计算方法鲜有研究。该文针对直流无刷电机方波控制系统的特点,研究了方波控制系统中直流母线电容纹波电流产生的机理,通过分析直流无刷电机换向过程中相电流的变化规律,推导了直流母线电流瞬时值、有效值及平均值的解析关系式,进而得到了直流无刷电机方波控制系统母线电容纹波电流的精确表达式。最后利用仿真和实验结果对分析方法的准确性进行了验证。

一种波浪发电装置用低速双动子永磁直线电机运行机理研究4553-4562

摘要:提出了一种用于直驱式波浪发电装置的短行程、低速、双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机。研究该电机的运行机理及电磁特性,通过优化电机永磁体结构提高电机磁能密度及发电效率,降低电机磁阻力。首先,根据电机的电磁负荷、运动行程和平均速度,给出电机模型的初始设计结构和参数,采用磁场分析法辅助有限元法分析电机电磁特性,验证电机模型的正确性。其次,对Halbach永磁阵列拓扑结构及其磁场分布进行计算与分析,研究电机径向磁通密度增强原理与电机轴向磁通密度抵消原理,对电机双侧Halbach永磁结构进行优化,提高电机磁能密度及输出电压幅值,降低电机轴向磁阻力,减少电机低速运行过程中的振动;研究电机在恒速及正弦速度下的电动势曲线,并计算电机的输出效率。最后,采用一台圆筒形永磁直线电机验证在不同波浪参数下的输出电压曲线。分析与计算结果表明双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机较其他类型电机具有磁能密度高、磁阻力波动小及输出效率高的优势。

基于多场耦合的风电机组熵产极小化分析4563-4572

摘要:针对永磁风电系统产能效率低、输出稳定度不高等问题,综合考虑损耗热功及换热性能,视风电机组为孤立系统,并基于熵增原理建立熵产模型,结合有限体积元分析结果并运用场协同理论,进行热功产生及扩散过程中熵产率动态分析,进而探究损耗与传热特性、流-热-磁三场耦合机理及熵产率分布规律。最终以极小熵产率为目标,通过调节来流风速、机组偏航角、齿槽结构及定、转子间气隙长度等关键影响因素,确定机组最佳运行工况及磁-热结构,提出风电机组极小熵产率优化方案。

有源电力滤波器改进无差拍-重复控制策略4573-4582

摘要:首先推导了三相有源电力滤波器(APF)的连续时间数学模型和离散数学模型,介绍了APF的整体控制结构。对传统无差拍控制进行深入分析,发现考虑AD采样和DSP数字计算延时后,传统无差拍控制并不能真正实现控制上的无差拍,控制精度不高。为此,提出一种改进无差拍控制,两个闭环极点均位于原点,理论上可以实现真正的无差拍控制。为了提高改进无差拍控制的抗扰动性能和对电感参数变化的鲁棒性,提出一种改进无差拍-重复控制策略。该策略能有效消除AD采样误差、死区时间、电感参数偏移对控制性能的影响,具有良好的谐波补偿效果。实验结果验证了该策略的正确性和有效性。