电工技术学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电工技术学报 2019年第12期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论与新技术

半波长输电传输特性的缩尺实验研究2445-2451

摘要：该文根据缩尺等效实验原理,在户外场地搭建了一条长度为1.5km的半波长缩尺实验线路,提升实验线路的工作频率到100kHz,首次开展了半波长输电技术的实验研究。实测了不同末端负载下线路两端、中间、1/4和3/4处电压值,验证了稳态下半波长输电的点对点和过电压特性。测试还表明:在负载极不对称情况下点对点特性会丢失;线路弧垂和换位段数对沿线电压分布的影响较小;线路长度变化的影响则依赖于末端负载类型。

铁心材料饱和磁化强度的偏差对求解变压器涌流的影响2452-2459

摘要：铁磁材料在深度饱和时的磁化曲线是准确计算涌流的前提,而测量的磁化曲线一般不能满足涌流计算的需求。这是因为制作测量深度饱和磁化曲线的装置是很难完成的,而且目前也没有相关的标准。因此,通常基于已测量的数据和磁化原理用方程来大致拟合深度饱和时的磁化曲线。在本文中,磁化曲线通过二次和三次函数(Akima插值法)延拓,并且利用三次函数延拓的曲线更接近可用的测量结果。饱和磁化强度Ms是形成深度饱和磁化曲线的关键参数。本文讨论了Ms对磁化曲线的影响,用非线性暂态的有限元方法分析了Ms对求解变压器涌流的影响。当Ms减小时,磁化曲线下降,动态磁导率下降,因此电流将在一定电压下增加。当电压约为额定电压的1.38倍时,由Ms引起的电流误差最大。研究表明,Ms的5%的偏差会导致涌流计算结果产生66%的偏差。尽管通过测量获得硅钢片的高精度Ms不是一件容易的事情,但应该设法降低其误差,以使得仿真变压器过电压工况时有较高的精度。

基于超导脉冲变压器的脉冲电源剩余能量回收方法2460-2467

摘要：针对基于高温超导脉冲变压器的电感储能脉冲电源,提出一种提前主动回收剩余能量的方法。该方法通过利用一个桥式电容转换电路吸收放电初始阶段的漏感能量,而在负载电流脉宽达到要求后,利用回收的漏感能量使二次侧电感电压极性改变,进而快速切断负载电流,并将剩余能量转移至一次侧电感中。仿真和实验结果表明:该方法可以快速切断负载电流和回收剩余能量,而且负载电流的切断时刻可控。实验结果和仿真结果反映的规律与理论分析基本一致,表明了该方法的有效性。

计及金属回流线影响的±500kV高压直流输电线路地面合成电场计算分析2468-2476

摘要：针对张北±500kV柔性直流电网示范工程采用的架空金属回流线的线路结构,使用上流有限元法,首次计算并分析金属回流线对±500kV线路地面合成电场的影响。为了考虑一极导线电位悬浮的工况,提出一种合成电场中导体悬浮电位的计算方法。搭建室内缩尺实验平台来验证计算方法的有效性。基于仿真计算,获得了金属回流线对单回双极线路、单回单极运行线路、同塔双回线路地面合成电场的屏蔽特性。为了提高金属回流线对地面电场的屏蔽效果,单回线路的回流线对地投影应在无回流线时地面合成电场峰值上方附近。与单回线路相比,由于同塔双回线路的回流线数量多、间距大,回流线对地面电场强度屏蔽效果更为明显。

电工技术学报杂志电力电子

分立型功率MOSFET结温估计的非线性热网络模型和参数辨识方法2477-2488

摘要：分立型功率MOSFET是一类重要的电力电子器件,结温估计对于其安全运行具有重要意义。传统结温估计模型将功率器件壳温测量值作为解算的边界条件,对温度传感器安装可靠性要求较高,故当其应用于体积小巧的分立型功率MOSFET时,所得结温估计结果容易因传感器脱落而不可靠。为此,该文提出针对分立型功率MOSFET结温估计的非线性热网络模型。该模型利用较易测量的功率器件环境温度作为边界条件,计及非线性热对流和热辐射作用,有效描述器件与环境之间的换热过程。为克服模型热参数难以获取问题,提出模型参数的辨识方法,证明了辨识目标函数的凸函数特性。利用原对偶内点法,获得参数辨识的全局最优解,有效确定模型热参数。相关实验表明,所提模型能够在壳温测量不可靠时,提高分立型功率MOSFET结温工程估计的可靠性。

基于模型预测控制的三相一相矩阵变换器偏磁控制2489-2498

摘要：针对3相1相矩阵变换器(3-1MC)中间侧无储能电容导致的弱抗扰性缺陷,提出一种适用于3-1MC带偏磁控制的模型预测控制(MPC)方法,利用模型预测控制提高3-1MC抗扰性。模型预测控制开关选择存在随机性,此随机开关状态会导致变压器直流偏磁饱和,在不改变硬件电路的前提下,在模型预测控制脉冲序列分配环节或品质函数中引入偏磁控制形成两种偏磁控制方案。搭建一台样机对方案进行验证,实验结果表明模型预测控制下3-1MC系统具有较强的抗扰能力,方案一改善了偏磁现象,方案二能有效解决3-1MC在模型预测控制下的偏磁问题。

矩阵式隔离型双向AC-DC变换器控制策略2499-2506

摘要：针对矩阵式隔离型双向AC-DC变换器,提出一种控制策略,即前级矩阵变换电路和后级全桥电路的调制策略以及矩阵变换器双向开关的换流方法。其中,前级矩阵变换电路的调制基于双线电压调制思路,对扇区进行重新划分,调整和优化开关状态选择,以满足简化换流需求,后级全桥电路根据前级矩阵变换电路的调制策略,配合前级调节脉冲宽度进行协调控制,双向开关换流采用基于交流电压相对大小的两步换流方法。仿真和实验结果表明,在整流和逆变模式下,矩阵式隔离型双向AC-DC变换器均能保证网侧电流正弦,功率因数接近于1,输出电压电流可以保持恒定。由此证明,提出的控制策略,可实现变换器能量双向变换,且输入输出性能优良。

双重移相控制的双主动全桥变换器全局电流应力分析及优化控制策略2507-2518

摘要：为了减小双主动全桥(DAB)变换器的功率损耗,考虑全局范围内不同传输功率及输入输出电压调节比,提出一种双重移相电流应力优化控制策略,通过分段优化两侧全桥内移相角和桥间外移相角,保证变换器全局范围内电流应力最优。首先对比分析传统单移相、扩展移相和双重移相传输功率特性,得出双重移相功率传输范围及灵活性优势明显,进一步建立双重移相控制所有运行模态的电感电流应力与电压调节比、传输功率及移相角之间的数学关系。在此基础上,推导得出所有模态下变换器工作在最优电流应力状态的移相角条件,并研究优化控制策略的实现方案。搭建5kW实验样机,进行全功率范围内应力与效率对比实验,实验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。

共模-差模电压型控制连续导电模式单电感双输出Boost变换器交叉影响特性分析2519-2528

摘要：该文以单电感双输出(SIDO)Boost变换器为研究对象,详细分析电感电流工作于连续导电模式(CCM)的共模-差模电压型(CMV-DMV)控制SIDO Boost变换器的工作原理。采用时间平均等效电路建模方法,推导主电路的控制-输出、输出阻抗、交叉影响阻抗等传递函数。在此基础上,建立CMV-DMV控制CCM SIDO Boost变换器的闭环小信号模型,并利用Bode图从频域的角度分析变换器两条输出支路在不同输出电压等级下的交叉影响特性。研究结果表明,在两路输出电压不等时,CMV-DMV控制CCM SIDO Boost变换器的高压输出支路对低压输出支路的交叉影响较小;在两路输出电压相等时,先导通输出支路对后导通输出支路的交叉影响较大。实验结果验证了理论分析的正确性。

交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流特性2529-2538

摘要：为了扩充容量,LLC谐振变换器多采用两相或多相交错并联结构,然而,由于交错并联LLC谐振变换器中各并联相的谐振元件参数(主要包括谐振电感和谐振电容)不可避免地存在偏差,使得各相LLC谐振变换器之间的电压增益不相等,导致各相电流不均衡。针对这一问题,该文提出一种180°交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流方案,通过对各个并联相谐振电感进行磁集成,在不增加额外电路和不改变控制策略的情况下,实现各相LLC电路一次电流和负载电流的自动均衡,不但保持了LLC谐振变换器所固有的软开关特性,而且还提高了效率,并将谐振电感的数量由两个减少为一个。搭建了输出功率为1kW的两相交错并联磁集成LLC谐振变换器实验样机,验证了磁集成均流方案的有效性。

一种有源电容变换器的分析与设计2539-2548

摘要：单相功率变换器由于交流侧与直流侧瞬时功率不平衡,其内部直流母线电容通常采用容值大的电解电容。而电解电容存在使用寿命短、热稳定性差等固有缺陷,影响变换器的使用寿命及可靠性。为此,该文设计一种有源电容变换器,通过控制其端口电压、电流满足电容元件的电压、电流微分关系,从而实现容值确定的有源电容来替代原来的电解电容,进而克服电解电容使用寿命短、热稳定性差的缺陷,延长单相功率变换器的使用寿命并提高了其热稳定性。本文首先介绍直流母线电容大小的计算方法,然后阐述有源电容变换器的工作原理及其参数定量设计的方法,最后利用仿真软件和样机进行相关仿真及实验验证,结果验证了理论分析和参数设计的正确性。

增强型柔性逆阻模块化多电平换流器的故障阻断特性分析2549-2557

摘要：鉴于传统半桥型模块化多电平换流器(HBSM-MMC)无法阻断直流故障电流的不足,通过对半桥子模块进行改造并增加桥臂阻尼模块(BDM),提出一种增强型柔性逆阻MMC(EFRB-MMC)拓扑,就其故障阻断特性展开详细研究。首先,分析EFRB-MMC的工作原理和故障阻断机理,推导故障电流和钳位电压解析式;然后,在故障阻断时间和器件电气应力研究基础上,进一步提出EFRB-MMC的关键参数设计原则;最后,仿真结果证明上述理论的有效性。

不平衡电网下三相四桥臂高频链矩阵整流器及其解结耦鞍型波脉宽调制方法2558-2571

摘要：为提高三相高频链矩阵整流器在不理想电网下的适用性,提出一种三相四桥臂高频链矩阵整流器拓扑,其在电压型三相三桥臂高频链矩阵整流器的基础上引入第四桥臂,旨在给输入不平衡的电流提供零序电流通路,进而提高其适用于不平衡电网的能力。为提高直流电压利用率,减小输入电流谐波,针对所提拓扑提出一种面向双向开关的数字实现式解结耦鞍型波脉宽调制(SAPWM)方法,其算法简便、灵活性强。为论证所提拓扑可分解为三个独立的单相高频链矩阵整流器,提出一种通过观测交流侧滤波电感两端电压波形来进行分析的新思路。最终实现了在电网电压一相跌落条件下仍能输出稳定的直流电压,输入电流谐波含量低且功率因数高。仿真和实验验证了所提拓扑及理论分析的可行性和有效性。

基于分数阶滤波器的三相锁相环技术2572-2583

摘要：采用复数滤波器(CCF)研究电网同步锁相技术是目前比较流行的方法。为进一步提高锁相环(PLL)的动态性能,利用分数阶控制可以改善系统动态品质这一特性,提出一种将CCF-PLL改为分数阶滤波器(FOF)的PLL算法。设计的前级多重FOF结构会在电网基波正负序(FPC/FNC)及各次谐波处产生谐振尖峰,通过闭环控制,可以精确分离出FPC、FNC和谐波,从而使后级的同步旋转坐标系PLL提取出纯净的频率、相位等信息。为分析所提PLL的动态特性,推导了其线性化数学模型,并在此基础上对系统进行设计,确定其相关参数。研究发现,在相同开环截止频率下,提出的PLL比CCF-PLL具备更优异的动态性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真和相关实验验证了该PLL的正确性和良好的动态品质。

二阶广义积分器锁频环数字实现准确性对比2584-2588

摘要：二阶广义积分器锁频环(SOGI-FLL)是一种基于SOGI的电网同步策略,其结构分为自适应滤波器(AF)和锁频环(FLL)两个部分。SOGI是广泛应用于电流控制和电网同步策略中的结构,能够实现对交流信号的无静差跟踪,但其准确性会受数字实现影响;AF是SOGI的闭环结构,其准确性也受到数字实现的影响,而且AF数字实现时还需要保证两个输出信号的正交性以保证求解电网相位的稳定。数字实现时采用不同的离散化方法会得到不同的结果,常用的离散化方法在文中分为数值积分方法和非数值积分方法两大类。采用非数值积分方法时,还会因对不同层次结构离散而存在差异。由于AF可以分为积分器、SOGI和AF三层层次结构,因此对AF的各个层次结构使用不同离散化方法的数字实现通过伯德图、仿真和实验进行了对比,重点关注各种数字实现方法稳态时的准确性和正交性。

电工技术学报杂志默认

“交流环保型管道输电技术”专题征稿启事2596-2596

摘要：交流管道输电是解决特殊地理条件输电瓶颈的重要方式,虽然我国已研制出SF6气体绝缘1000kV输电管道(GIL),但因SF6已被列入国际禁排的温室气体,且SF6在电气设备中大量使用,开发替代SF6的环保气体及采用环保气体的GIL迫在眉睫。

电工技术学报杂志新能源发电技术

基于差分进化的波浪能转换装置阵列优化2597-2605

摘要：针对如何有效利用波浪辐射和散射以提升波浪发电系统效率的问题,提出采用差分进化算法对波浪能转换装置阵列进行优化排布。差分进化算法全局搜索能力强并且计算时间少;同时,差分进化算法在精度和收敛速度上没法两全且可能会陷入局部解,为了使优化结果更准确,引入了自适应变异算子的概念对差分进化算法进行改进,改进后的算法收敛速度相对较快而且结果准确度高。结合改进算法,分别针对不同浮子数目的阵列进行优化与对比分析。仿真结果表明,阵列规模越大,浮子之间的互补作用越大,波浪能转换装置的效率越高,这验证了所提阵列优化方案的有效性。

基于全局学习自适应细菌觅食算法的光伏系统全局最大功率点跟踪方法2606-2614

摘要：为了使光伏发电系统输出功率最大化,最大功率点跟踪(MPPT)技术被广泛采用。当出现局部遮阴等外部天气条件变化时,会使得光伏功率特性曲线出现多峰现象,增加最大功率追踪过程的复杂性。传统的MPPT方法和软计算技术由于固定步长和随机性不足等缺点,可能无法跟踪到全局最大功率点(GMPP)。为此本文提出一种全局学习自适应细菌觅食算法,将全局学习机制和自适应步长策略引入到传统的细菌觅食算法中,以提高算法的求解精度和收敛速度。同时,采用直接控制法模型,并提出两步法MPPT控制策略,避免光伏系统输出功率趋于最大点时的功率振荡,提高系统的输出效率。仿真结果表明所提出的方法在动态环境条件下可以准确快速地跟踪GMPP。