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电工技术学报 2019年第15期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论

电动汽车动态无线供电系统电能耦合机构与切换控制研究3093-3101

摘要：针对电动汽车动态无线供电系统中电能耦合机构间传输效率与接收电流的波动性问题,推导了系统传输效率函数,并通过分析控制方式得到了原边线圈电流与系统切换控制之间的关系;进而提出了一种具有自检测步进切换功能的发射端控制策略和车载三线圈接收结构;最后构建了5kW动态无线供电系统模拟平台,通过实验验证了该结构能够有效减小系统传输效率和接收电流的波动。

磁谐振无线电能传输系统的频率跟踪失谐控制3102-3111

摘要：当磁谐振无线电能传输系统的初级与次级都为谐振补偿网络时,系统的传输性能随着传输距离的变化发生较大的波动。为了使磁谐振无线电能传输系统在不同的传输距离下拥有相对平稳的能量传输特性,利用互感耦合理论对磁谐振无线电能传输系统进行建模,对初级不同补偿程度条件下系统传输功率的大小进行了分析。采用一种基于微分环节锁相环的频率跟踪失谐控制策略主动跟踪谐振频率,通过对阻抗角的控制保持系统工作在合理的失谐率下,同时实现软开关。设计了150W,10kHz的实验平台,实验结果论证了理论分析和仿真的正确性。

电工技术学报杂志电机与电器

基于磁性槽楔修正模型的感应电动机气隙磁场的分布磁路法3112-3123

摘要：为能够兼顾磁性槽楔感应电动机气隙磁场的计算速度与计算精度,该文在考虑磁路饱和效应的分布磁路法基础上,进一步通过有限元法考虑了磁性槽楔作用下的齿槽效应,即基于电机齿槽结构简化有限元模型,计算出计及磁性槽楔作用的卡氏系数与气隙比磁导。通过计及磁性槽楔作用的卡氏系数对感应电动机的分布磁路模型进行修正,并基于该修正模型计算出考虑磁路饱和效应的磁性槽楔感应电动机气隙磁动势;通过计及磁性槽楔作用的气隙比磁导,可计算出磁性槽楔感应电动机的气隙磁导;基于计算出的气隙磁动势与气隙磁导,可得到磁性槽楔感应电动机的气隙磁通密度。该文所提方法与有限元法的计算结果吻合良好,证明了该方法的合理性与准确性,并进一步基于该方法研究了不同磁性槽楔磁导率下齿谐波磁通密度的变化规律。

表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型3124-3135

摘要：低速永磁同步电机的主要振动噪声源是定子所受的交变电磁力,由永磁磁场和电枢磁场共同作用产生。该文提出一种表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型,以定子齿部物理边界和槽内导体为分析对象,通过二维有限元提取了定子齿部边界的磁导分布特征函数,并推导了其与电机基本电感参数间的关系。根据实际电机各相电流,应用叠加原理和Maxwell应力张量法求得电机齿部边界和槽内导体的磁通密度分布与受力分布。最后,利用二维有限元验证了所提出计算模型的正确性。

感应电机低采样频率的磁链观测器离散化模型研究3136-3146

摘要：针对在高速运行区域感应电机全阶磁链观测器的一阶欧拉离散化模型的不稳定问题,该文提出一种基于不同参考坐标系下的改进磁链观测器离散化模型。以定子磁链和转子磁链为状态变量,根据电机静止坐标系下的定子方程与转子坐标系下的转子方程,利用离散化状态矩阵对方程进行转换处理,并设计反馈矩阵进行观测器极点配置,从而实现电机磁链状态的稳定观测。改进磁链观测器离散化模型的极点轨迹位于稳定区域内,全速度区域内的模型稳定。最后,通过系统仿真与实验,验证了改进磁链观测器离散化模型的正确性和有效性。

基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法3147-3157

摘要：三相开关式霍尔位置传感器常用于检测永磁同步电机低分辨率的转子位置信息。针对霍尔信号不对称引起转子位置及速度估算误差增大的问题,该文提出基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法。首先将三相霍尔信号经过3/2坐标变换转换为包含转子位置信息的霍尔旋转矢量;然后将同频跟踪滤波器分别作用于旋转矢量的两个正交分量,滤除其中的高频干扰,得到与转子位置相关的基频信号,该信号分别为转子位置的正弦与余弦函数;最后利用正交锁相环提取出精确的转子位置与速度信息。该方法可以有效降低由于安装工艺导致霍尔信号不对称所引起的转子位置及速度估算误差,实施过程简单,估计精度好,对电机参数不敏感,性价比高。仿真分析与实验验证了所提方法的正确性和有效性。

基于四桥臂拓扑的永磁同步电机断相容错控制策略3158-3166

摘要：为了保证断相后电机控制系统的安全可靠运行,针对星形联结的永磁同步电机(PMSM),该文提出一种基于四桥臂拓扑的断相容错控制策略。首先根据断相后绕组电流和电压之间的关系,建立基于三相四桥臂拓扑的断相电机数学模型,解算出非故障相的补偿电流,并且利用相补偿电流与零轴电流的等效关系,计算出零轴电流参考控制量。针对传统前馈零轴电压补偿策略的不足,为了进一步提高零轴电流的跟踪控制性能,根据期望的动静特性设计出零轴电流闭环内模控制器,从而实现零轴电流的高精度跟踪控制。仿真与实验结果表明,与传统前馈零轴电压补偿策略相比,该文提出的基于四桥臂拓扑的PMSM断相容错控制策略具有更好的稳态特性。

断路器同步分断短路电流零点预测方法研究3167-3174

摘要：断路器同步分断可以有效地提高断路器分断能力和减小触头电弧磨损,是智能电器领域的发展方向之一。为实现断路器同步分断,需要对实测短路电流进行波形分解和重建,以预测短路电流过零点。该文对目前应用较广的最小二乘参数辨识和改进快速傅里叶变换两种零点预测算法进行了理论分析,建立了单相短路电流仿真模型,给含有直流衰减分量和谐波分量的短路电流信号添加不同信噪比的高斯白噪声,对含有噪声的信号进行了量化处理,模拟电网频率波动,得到了同步采样和非同步采样下短路电流离散时间序列,分别用两种算法对短路电流过零点进行了预测。此外,搭建了短路电流实测平台,对实测短路电流进行了波形分析和零点预测。对理论和实测短路电流进行零点预测的结果表明:理想状态下改进快速傅里叶算法的预测精度优于最小二乘参数辨识,但对数字化测量系统的信噪比、模数转换的有效位数和电网频率的稳定性等要求较高;最小二乘参数辨识算法对噪声和扰动等的耐受能力高于改进快速傅里叶算法。

电工技术学报杂志电力电子

两级结构模块化ISOP组合的DC-DC变换器均压控制策略3175-3185

摘要：针对高电压/宽范围输入、低压大电流输出的应用需求,提出了一种基于两级结构的模块化输入串联输出并联组合DC-DC变换器及其均压控制策略。模块单元采用开环定频LLC+闭环Buck级联的两级结构拓扑,兼具高性能的同时也便于进行串并联的组合。通过构造均压母线并间接采样模块的输入电压,将信号分别叠加到反馈电压与参考电压上,使得模块单元实现输入均压自调节的同时还能维持良好的输出电压精度。模块的采样、控制与通信均在后级完成,各自独立工作,简化了电路结构,使系统具有良好的模块化特性。结合系统的小信号模型,对其稳定性进行了理论分析和仿真验证。最后,通过搭建由三个模块构成的ISOP组合变换器实验平台,验证了此均压控制策略的可行性。

PWM与移相结合控制下的混合三电平隔离型双向DC-DC最小回流功率控制研究3186-3197

摘要：针对混合三电平双向DC-DC变换器提出了一种变占空比PWM与移相结合(PWMPS)的控制方法。通过分析在使用该方法下变换器的工作原理,将系统运行划分为4种工作模式,并根据每种模式的等效电路推导出该模式下变换器的传输功率特性以及软开关约束条件。在此基础上通过研究电压配比m≤1时的控制策略,进一步提出了一种最小功率回流控制方法,该方法能够在m≤1的情况下,控制系统回流功率达到最小的同时使系统各功率器件实现软开关。最后搭建了实验平台,证明了该算法的正确性和有效性。

电工技术学报杂志电力系统

计及用户响应不确定性的可中断负荷储蓄机制3198-3208

摘要：随着电力需求的增长与系统峰谷差的拉大,可中断负荷逐渐成为电力市场环境下需求侧管理的重要组成部分。该文基于消费者心理学原理,构建了用户用电行为的不确定性模型。结合我国电力市场改革进程和过渡期现状,设计了基于储蓄机制的可中断负荷合同内容及实施流程,通过引入积分的思想,将用户可中断资源转换为分值以实现储蓄增值等功能。基于储蓄机制,构建了考虑参与用户和电力公司双方效益的可中断事件决策模型,通过蒙特卡洛方法确定可中断事件的最优激励水平以及最优效益期望值。算例通过与传统可中断负荷方法的比较,验证了储蓄机制的优越性,分析了不同中断场景对决策结果的影响。

CPS概念下基于事件触发且考虑通信丢包及扰动的微网分层控制策略3209-3221

摘要：信息物理融合系统(CPS)在微网中得到广泛应用,但也引发了许多通信问题。在考虑通信丢包和扰动的情况下,为了提高微网中各分布式电源输出电压和频率的控制效果,提出了一种基于事件触发的分层控制策略,该控制策略的结构分为网络层和物理层。在网络层中,基于事件触发的思想,设计了将极限学习机(ELM)与模型预测控制(MPC)相结合的预测补偿机制和考虑丢包问题的虚拟领导者-跟随一致性控制(VLFCC)方法来解决丢包问题;设计了将滑模控制(SMC)与VLFCC相结合的SVLFCC来解决通信扰动问题。在物理层中,基于信息层中的事件触发机制来完成对电压和频率的二次控制,提高系统的稳定性。最后,通过仿真实验验证该策略的有效性。

孤岛下基于负序虚拟导纳的微网不平衡控制策略3222-3230

摘要：分析了微网中电压控制模式变流器和电流控制模式变流器的并联负序等效电路,指出使用电压控制模式变流器加负序虚拟阻抗的方法来补偿负序电流会在公共耦合点引入负序电压。基于微网中电流控制模式变流器的传统控制方法,提出了使用负序虚拟导纳的方法使用电流控制模式变流器来补偿负序电流的方法,将负序虚拟导纳与交流母线电压的负序分量相乘作为负序电流补偿指令并与正序电流指令叠加控制变流器输出。给出了一种基于电压不平衡度的动态调节负序虚拟电导的方法,降低了公共耦合点的电压不平衡度。与已有的使用比例积分控制器的计算方法对比,说明了该方法更符合微网“即插即用”的特点。通过仿真和实验证明了补偿策略的有效性。

冷热电联供系统多元储能及孤岛运行优化调度方法3231-3243

摘要：建立以电能、风能、太阳能、天然气和储能为能量互补形式的冷热电联供系统。针对并网运行时的营运成本最小化问题及孤岛运行时能源利用率最大化问题,提出多能互补系统综合优化调度策略。根据不同时间尺度的冷热电联供系统平衡方程相结合的方法提出多元储能技术,更新原有的调度计划,降低系统运行成本,同时通过计算负荷温度变化率得出系统负荷中的冷热惯性及冷热电联供系统自身能量储备,与储能设备共同实现负荷预测、风光功率预测波动抑制以及对阶梯电价的适应,构成多元储能系统。提出适用于孤岛运行时冷热电联供系统目标函数以及孤岛运行时的优化调度策略,实现孤岛运行下能源利用率最大化。最后利用CPLEX数学规划方法对所提控制策略进行了仿真验证。

基于IHHT的多测点行波法故障测距在全并联AT牵引网中的研究3244-3252

摘要：针对当前全并联自耦变压器(AT)牵引网线路参数不均匀,牵引供电系统因故障导致结构的改变使得故障测距精度不足的问题,将行波法运用到牵引网故障测距中,并考虑到牵引网电气参数的改变及行波色散效应导致行波波速不稳定的问题,提出了一种基于多测点的故障测距方法。该方法首先通过在横联线间串入高频阻波器完成对电压行波波头的有效辨识,然后利用改进的希尔伯特-黄变换对行波波头进行捕捉,最后利用多测点测距方程得到故障测距结果。Matlab/Simulink的仿真结果表明,所提测距算法基本与波速无关,不受牵引网结构、参数变化的影响,比传统牵引网故障测距算法具有更高的精度。

基于改进sum-范数判据的高速铁路车网电气耦合系统稳定性研究3253-3264

摘要：近年来国内相继出现多起高速铁路车网电气耦合系统电气量低频振荡,振荡严重时甚至导致动车组发生牵引封锁。针对这一问题,对产生低频振荡的高速铁路多CRH5动车组接入牵引供电网络耦合系统进行稳定性研究。首先,对我国AT牵引供电网和CRH5动车组四象限脉冲整流器进行了数学建模,并获得了该级联系统的回比矩阵;其次,提出了一种针对该系统稳定性分析的改进的sum-范数判据;然后,深入分析了提出判据的保守性;最后,通过与不同的范数判据比较,进行了高速铁路多CRH5动车组接入牵引供电网络耦合系统的稳定性分析,结果验证了提出的改进sum-范数判据分析的准确性和可靠性。

偏差电量考核机制下含DG的售电公司多目标优化调度模型3265-3274

摘要：偏差电量考核机制是影响售电公司收益的关键因素,含分布式电源的售电公司能够通过调用可调度资源来平衡偏差电量,但同时也给电网的稳定运行造成了一定冲击。如何在提高系统运行稳定性的同时,尽可能地减少偏差电量、提高售电公司收益是目前亟待解决的问题。首先以售电公司收益最大化和配电网电压偏差最小化为优化目标,构建了售电公司多目标优化调度模型;然后以总偏差电量最小为收敛判据,使用NSGA-Ⅱ算法对模型进行迭代求解,以获得更合理的日前购电策略并输出Pareto最优解集;最后,在多种场景下,对改进的IEEE 33节点算例进行对比分析。结果表明,通过所提出的优化调度方法,可以有效降低售电公司在偏差电量考核上的支付,并在提高系统运行稳定性的同时,实现售电公司运营收益的最大化。

电工技术学报杂志电压与绝缘

高频正弦电应力下气-固绝缘沿面放电现象及特征分析3275-3284

摘要：沿面放电是高频变压器中常见的一种故障类型。为研究气-固绝缘在高频正弦电应力下的沿面放电现象及特征,搭建了针-板电极高频沿面放电实验平台。采用恒压法开展实验,获得了不同阶段的放电发展形态、放电特征参量、放电谱图和表面损伤状况。研究结果表明:沿面放电表现出很强的极性效应,正半周期放电次数和放电幅值均大于负半周期;高频电应力下聚酰亚胺沿面放电发展经过电晕放电-流注放电-沿面闪络,没有火花放电现象,且沿面闪络对薄膜的破坏远大于工频电应力;绝缘表面伴随着凸起和“晶状固体”生成,畸变电场结构,影响放电发展,导致在放电的不同阶段,放电幅值、次数、相位谱图均呈现出特定的变化规律。