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 2019年第13期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论与新技术
基于垂直中继线圈结构的L形无线充电装置设计与优化2671-2678

摘要:目前手机等掌上移动电子设备的无线充电设计多采用发射-接收线圈水平叠放布置方式。考虑到大量电子设备需要立式工作,单一的水平充电模式无法满足设备边工作边充电的需求,为此提出一种基于垂直中继线圈结构的无线电能传输系统。设计一种L形基座,利用基座侧面的发射线圈与底面中继线圈的配合,实现电子设备在基座上及其附近从水平到竖直范围内任意角度的无线充电,满足设备不同工作状态时的充电需求。首先采用等效电路模型对系统进行分析,得出传输功率及效率的影响因素;其次通过仿真研究了三种典型接收线圈位置系统的传输特性并通过实验验证了仿真结果;最后,利用仿真对中继线圈与发射线圈的相对位置进行优化,实验结果表明优化后的系统效率最大可提高6%。

三维抗偏转磁耦合谐振式无线电能传输谐振器特性研究2679-2685

摘要:建立了一维和三维磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输特性与谐振器参数之间的关系。可以根据不同的实际需求,通过仿真分析,实现一维、三维谐振器线圈的半径和匝数等参数定量化的设计,同时分析了一维、三维系统传输特性与偏转角度和偏移距离的关系。最后通过仿真分析和实验验证了该三维谐振器在相同偏转角度条件下,与一维谐振器相比,可以实现大功率、全角度的能量传输,且具有较强的抗偏转能力和多姿态接收能力。

一种考虑温度和压力影响的磁滞模型及其实验验证2686-2692

摘要:铁磁材料在实际工况中的磁特性会受到来自外界温度、压力等非磁性因素的影响,而传统的磁滞模型很难准确地模拟磁性材料在复杂环境下的磁特性,直接影响到考虑多物理场耦合时电磁场计算分析的精确性。为解决这一问题,提出基于磁化机理的双轴磁滞算子,根据“磁化稳定状态能量处于极小值”的原理,构建了能够确定单个磁滞算子稳定磁化状态的八角星形线法则,建立能够同时考虑温度和压力影响的新型磁滞模型。该模型考虑了温度对磁性材料的饱和磁化强度和磁各向异性系数的作用,同时引入了压力影响磁滞算子分布函数的理论,从而能够更精确地模拟分析磁性材料在实际工作条件下的磁特性。最后通过实验对比,验证了磁滞模型的有效性和准确性。

非正弦励磁环境磁性材料改进损耗模型的研究2693-2699

摘要:基于由意大利学者Bertotti 首次提出的损耗计算三项式模型,使用非线性最小二乘原理对爱泼斯坦方圈法测得的取向电工钢在不同励磁环境的损耗数据进行多元非线性曲线拟合。鉴于Bertotti 损耗模型没有考虑非正弦励磁多变量条件(如谐波阶次、含量和相位)对铁损的影响,故基于Bertotti 损耗模型中引入各铁损分量的校正因子,提出一种改进的损耗三项式模型,使其可以充分考虑非正弦励磁多变量条件的影响,并对拟合结果进行处理,得到多变量条件对校正因子和损耗各分量的影响规律。结果表明,使用改进模型计算得到的取向电工钢损耗数据与实测数据有很好的一致性,验证了改进损耗模型的正确性和有效性,所得结论对进一步探索复杂励磁环境下软磁材料的损耗特性有十分重要的理论价值。

基于增量学习相关向量机的锂离子电池SOC预测方法2700-2708

摘要:针对锂离子电池荷电状态(SOC)预测精度不高以及在线适应性差的问题,提出一种改进的增量学习相关向量机模型对锂离子电池SOC 进行在线预测。选择锂离子电池电压、充放电电流和表面温度作为模型的输入,SOC 作为模型的输出,构造模型的训练集。选用快速序列稀疏贝叶斯学习算法进行训练,并结合增量学习法建立增量学习相关向量机模型进行锂离子电池SOC在线预测方法研究。研究发现,通过自动调整核参数的方法,可以保证有较高的预测精度。算法验证实验表明,核参数可以控制算法的预测精度和计算效率,该算法预测精度高、计算速度快、通用性强,可为锂离子电池SOC 的预测与应用提供参考。

基于碳纳米管复合薄膜光声换能器的磁声电无损检测2709-2715

摘要:针对传统磁声电无损检测中超声换能器的超声带宽较窄的特点以及压电超声激励探头在磁场环境下存在电磁干扰的问题,基于光声效应提出一种采用碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNTs-PDMS)复合薄膜作为光声转换途径的光声换能器(PAT)。利用涂布法在石英玻璃上得到用于光热转换的CNTs 薄膜,随后将高热膨胀系数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)旋涂于CNTs 薄膜上方用于脉冲超声的产生,并对制作的CNTs-PDMS 复合薄膜PAT 进行超声场测试。最后,设计实验系统,将复合薄膜PAT 用于磁声电无损检测中。在532 nm 脉冲激光激励下,复合薄膜PAT能产生5.7 MPa 的声压,且具有约17 MHz 的-6 dB 超声带宽。搭建的磁声电无损检测实验系统能够准确定位样品铝合金的缺陷位置,所提出的复合薄膜PAT 有望替代电子超声换能器实现极端和高要求场合下的应用需求。

基于优化的传输线法的并行静磁场有限元方法2716-2725

摘要:该文研究了一种优化的传输线方法,该方法采用一种新的等效电路模型和松弛迭代方法,并被应用到含永磁的轴对称接触器的并行有限元计算中。为了加快有限元求解中每一迭代步的计算速度,该文使用牛顿预处理器、并行化的传输线反射过程以及基于级别调度法的并行三角求解器等多种技术来实现在 CPU上的加速求解。与传统的牛顿迭代法相比,所提出的优化的传输线法的求解速度提升了10倍多。最后,针对所求解的接触器模型,搭建了电磁吸力测量装置对电磁吸力进行测量,并与仿真数据进行对比,结果表明计算结果的求解误差在合理的范围内,证明了该文所提方法的正确性。

电工技术学报杂志电机与电器
基于Sugeno型模糊神经网络和互补滑模控制器的双直线电机伺服系统同步控制2726-2733

摘要:针对高精密直驱龙门定位平台的双直线电机伺服系统的位置同步控制问题,提出一种Sugeno 型模糊神经网络(SFNN)同步补偿器和互补滑模控制器(CSMC)相结合的控制方法。建立了含有参数变化、外部扰动和摩擦力等不确定性的永磁直线同步电机(PMLSM)动态模型,采用广义滑模面和互补滑模面相结合的方式来设计CSMC。CSMC 可有效抑制参数变化、外部扰动和摩擦力等不确定性的影响,削弱传统滑模控制器(SMC)存在的抖振现象,减小系统的跟踪误差,实现高精度位置跟踪。同时,利用SFNN 同步补偿器解决双直线电机间动态参数不匹配问题及耦合现象,SFNN 同步补偿器可对每个轴进行误差补偿,从而减小位置同步误差,保证系统实现同步控制。实验结果表明,该控制方法可明显减小系统的跟踪误差和同步误差,进而改善轮廓加工精度。

十五相永磁同步电机的驱动控制与容错运行2734-2743

摘要:为进一步提高多相电机系统的容错能力,该文提出一种3×5 相永磁同步电机(PMSM),该电机绕组采用星形联结且三个中性点彼此独立结构,并对一相开路故障的五相绕组直接进行不降额的解耦控制与电流最优的滞环容错控制。首先,分析3×5 相PMSM 定子电压与磁链方程,并建立三dq 轴矢量控制模型;其次,在一相绕组开路的容错运行条件下,比较五相六桥臂空间矢量脉宽调制(SVPWM)容错控制与电流滞环容错控制的实现方式,并对两者的相电流进行谐波分析;最后,搭建基于FPGA 的十五相永磁同步电机驱动控制实验平台,解决了多路PWM 输出同步与PWM 输出管脚数量受限的问题。仿真和实验结果证明了所建立的电机控制模型与容错控制理论分析的正确性。

单相无刷有槽有限转角电机的分析与优化2744-2751

摘要:为了减小有限转角电机在宽转角范围内的转矩波动并保证高转矩输出要求,提出一种单相无刷有槽有限转角电机。针对该有限转角电机的矩角特性和齿槽转矩引起的转矩波动,分析极槽配合、定子斜槽以及变磁钢结构对电机转矩性能的影响。最后对该有限转角电机进行优化设计,将优化后的样机实验结果与仿真结果进行比较,验证了分析结果的正确性。

气流场驱动下栅片中弧压提升特性的数值分析2752-2759

摘要:建立了以磁流体动力学(MHD)理论为基础的气吹灭弧室电弧被气流吹入栅片过程的三维数值分析模型。与当前空气断路器普遍研究的采用磁场驱动电弧进入铁磁栅片区域并被切割为若干短弧相比,主要研究在灭弧室的进气口处施加气流来驱动电弧运动,并采用绝缘栅片来拉长和冷却空气电弧以提高电弧电压。基于商业软件包ANSYS FLUENT 并对其进行二次开发,对气吹灭弧室中的多物理场耦合进行数值计算,仿真分析了不同材料栅片下电弧的运动和电压变化情况,采用全绝缘栅片可以获得最大的电弧电压;并比较分析了栅片间距和入口气压对电弧电压提升的影响,为开关电器中基于提升弧压应用场合的研究提供一定的指导作用。

基于分断动能的小型密封电磁继电器过负载能力提升方法2760-2769

摘要:过负载能力是衡量小型密封电磁继电器性能的一项重要指标。航空、航天等应用环境的多样化,对该类型继电器提出了更高的过负载要求。基于GJB65B 设计了产品实验,通过分断电弧拍摄与动态特性测试,分析了典型小型密封电磁继电器触簧分断速度对于继电器分断能力的重要性。针对传统的反力提升方法存在的弊端,提出了新的分断动能分析法,建立了分断动能计算模型。基于分断动能分析法对某型号典型小型密封电磁继电器进行产品改进,针对释放过程提出了基于折返簧片设计的动能提升改进思路。建立了继电器静态特性有限元模型与动态特性动力学虚拟样机模型,计算验证了该方法的有效性。试制了基于分断动能分析法的改进设计继电器,并进行了过负载实验,验证了该方法的有效性。

电工技术学报杂志电力电子
基于拓展移相控制的直流配电网模块化多电平直流变压器2770-2781

摘要:分析了模块化多电平换流器(MMC)桥臂与H 桥组成的MMC-H 桥型直流变压器拓扑与运行特性,其中MMC 采用阶梯波调制,H 桥采用增加一个内移相的拓展移相调制。推导出直流变压器中间交流链电压电流表达式,给出传输功率表达式与回流功率求解方法并分析功率随参数变化的分布情况,总结了影响回流功率的因素,讨论了电压调节比的优化配置,凝练零回流功率的边界条件与回流功率优化工作区间。为抑制回流功率,该文提出了回流功率优化策略,通过调整内外移相实现直流变压器工作在回流功率优化工作区域,减小回流功率与电流应力。最后,搭建实验平台,对优化策略进行了实验验证。

旋转式松耦合变压器的绕组优化设计2782-2792

摘要:旋转式无线励磁系统的核心部件松耦合变压器因存在大气隙,导致其漏感较大,无法有效地提高耦合系数,从而限制了系统效率的提升。为解决该问题,首先对旋转式松耦合变压器进行等效建模与漏感分析,针对常见绕组存在的缺陷进行了改进设计,提出PCB 绕组结构。利用Ansys/Maxwell 仿真分析软件确定该优化结构的可行性。设计S-S 谐振补偿方案,运用Simplorer 与Maxwell 进行联合仿真,进一步验证该方案的优化程度。最后搭建实验平台,对改进前后松耦合变压器在较大气隙条件下的耦合系数与传输效率进行对比,验证了所提方案的合理性。

基于双向可变电阻模块的杂散电流与轨道电位动态模拟系统2793-2805

摘要:现代城市轨道交通中,杂散电流与轨道电位带来的安全问题日益凸显,上述问题的防治措施在现场验证协调难度大,因此杂散电流与轨道电位模拟系统受到广泛关注。现有模拟系统缺乏对列车运行工况和牵引变电站接地方式的考虑,应用范围受限。为此,提出一种双向可变电阻模块,用以模拟列车的不同运行工况;在此基础上,结合牵引变电站接地方式,进一步提出了三种动态模拟系统,详细研究了其应用场合、演化规律、参数选择和控制策略。仿真和实验结果表明三种模拟系统不仅可用于研究杂散电流与轨道电位的动态分布规律,还可对相应的防治措施开展实验评估,因此具有良好的应用前景。

电工技术学报杂志电力系统
柔性直流配电网高阻接地故障检测方法2806-2819

摘要:新能源电源、直流负荷等的大量出现,极大地促进了柔性直流配电网的发展,但作为柔性直流配电网的单极高阻接地故障(HIF)检测问题,一直以来并未得到重点关注。针对这一实际工程问题,提出一种基于改进互补集合经验模态分解算法(CEEMDAN)的HIF 检测方法。首先,对暂态零模电流(TZMC)采用CEEMDAN 算法提取出特征模态IMF1 分量,进而对IMF1 进行一阶差分运算,获得突变奇异点,通过在奇异点附近计算累积斜率和,与启动阈值进行比较,区分故障状态与正常状态;然后,采用Prony 算法对IMF1 分量进行参数辨识,获得IMF1 分量中的特征频率分量(CFC)与DC 分量,再计算CFC 与DC 的能量比,通过能量比数值的不同取值进一步区分小阻抗接地故障(SIF)、中阻接地故障(MIF)、高阻接地故障(HIF)、负荷投切(LS)状态。大量实验表明,该检测方法准确有效,与现有其他方法相比,在特征提取准确率、检测精度、计算速度等方面具有优势。

小电流直流故障电弧的数学模型及其特性2820-2829

摘要:直流系统中因电缆接头松脱、接触不良、导线绝缘破裂等原因引起的直流故障电弧,不易熄灭且难以检测,产生的高温容易引发火灾。该文搭建了一套直流电弧模拟实验平台,研究电源电压、电流和电极间距对电弧特性的影响,证明了电弧电流和电极间距是影响电弧特性的主要因素,而电源电压值决定能否产生稳定的电弧。同时,分别建立了电弧的等效电阻、电压和功率与电流、电极间距之间的数值拟合模型,通过该模型获得的电弧R-I、V-I、P-I 特性以及预测模型,与青海光伏实验基地的实验数据基本吻合。同时,基于平衡态等离子体理论和Chapman-Enskog方法,获得不同电弧介质(纯空气和含铜蒸气)下的电导率-温度曲线,并利用COMSOL 对不同间距下的电弧电阻进行仿真分析,含铜蒸气条件下的仿真结果与实测数据基本一致。以上研究结果为进一步研究小电流直流故障电弧的通用特性提供了理论基础。

交直流混杂模式下变压器励磁电流谐波与箱体损耗映射研究2830-2838

摘要:电力变压器遭受直流扰动时励磁电流发生畸变,谐波含量显著增加,易导致金属构件局部损耗增大和过热。针对此问题,该文研究了变压器励磁电流谐波与箱体损耗的映射关系。基于电磁耦合原理构建交直流混杂模式下的变压器状态方程,利用端口电气信息研究励磁电流辨识方法,对励磁电流进行谐波分析,利用谐波电流有效值表征励磁饱和状态,通过仿真计算与动模实验深入分析变压器的电磁特性,并验证该方法的正确性。在此基础上进一步研究变压器在不同运行方式、直流水平及负载率时箱体的漏磁和涡流损耗分布,并总结其变化规律,通过拟合的方法构建励磁电流谐波与箱体损耗的映射关系数学模型,为交直流混杂模式下变压器构件损耗计算提供了可行方法。