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20期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论与新技术
高能脉冲激励下的电磁超声响应特性4171-4178

摘要:常规电磁超声换能器(EMAT)激发和接收的超声信号幅值较小、信噪比较低,为此设计一种新型无静态偏置磁场的高能超声激励系统,其核心为高能脉冲激励电源。新型高能脉冲激励电源采用LC振荡电路对激励线圈施加瞬态高电压,其在激励线圈内产生上千安电流,远大于常规EMAT激励线圈中电流,可以大大提高超声波信号的强度并有效地减小换能器体积。该文通过研究高能脉冲激发超声波的机理,得到高能脉冲电磁超声换能器在换能过程中磁场、力场、声场的变化规律,设计以激励A0为主模态的Lamb波的高能脉冲电源,并进行高能脉冲激励下的电磁超声实验。实验结果表明,在提离距离小于2mm时,以A0为主模态的Lamb波具有高信噪比,且能对缺陷精确定位,在检测微裂纹缺陷上更具有优势。

安全火花试验电极热场致发射模型和温度效应的数值模拟研究4179-4187

摘要:研究安全火花试验装置的镉盘试验电极温度分布和热场致电子发射特性为研究感性电路分断放电特性和揭示其电弧放电机理奠定理论基础。根据量子理论,热场致电子发射电流密度主要取决于阴极表面温度和外加电场等因素。因此基于椭圆积分法,推导出阴极电子穿透率的数学表达式,得出热场致电子发射电流密度与温度及外加电场之间的关系表达式;综合考虑试验电极的微观表面形貌、发射电流密度、焦耳热和热传导效应,数值计算阴极微凸起的表面温度变化规律。实例模拟仿真结果表明:当镉盘阴极表面温度在熔点和沸点范围内时,热场致电子发射电流密度随外电场和阴极表面温度的增大而非线性增加;在不同外加电场下,阴极微凸起温度随放电时间呈非线性增长,且增长率越来越大;阴极微凸起顶端温度在极短时间(ns级)内上升到熔点,从而引起其顶端局部发生微爆炸电子发射。这为进一步研究感性电路分断放电的微观机理和本安非爆炸性评价奠定了理论基础。

基于能量流理论的谐振式无线电能传输原理分析与验证4188-4195

摘要:对于磁耦合谐振式无线电能传输过程,一般采用电路或耦合模理论来分析。然而这两种方法都存在缺陷,无法深入地描述系统及元器件的时域能量状态,基于此,该文结合电路与耦合模理论提出一种新型能量流模型,进一步完善无线电能传输理论。首先从Series-Series(SS)型补偿结构出发建立无线电能传输能量流模型,然后应用Matlab和Advanced Design System(ADS)软件对该理论进行仿真,将其与电路模型和耦合模模型进行对比,最后搭建实验平台对能量流模型进行了验证,实验结果与仿真结果获得了较好的一致性,证明了能量流模型的正确性。同时表明,相较于电路模型与耦合模模型,能量流模型能够更深层地描述谐振式无线电能传输系统的工作机理,有助于为无线电能传输系统的优化设计提供更加完善的理论基础。

电工技术学报杂志电机与电器
超导限流直流开断技术研究4196-4207

摘要:柔性直流系统、船舶直流系统和轨道交通直流牵引系统普遍存在短路故障电流幅值大、上升率高以及现有直流断路器难以快速可靠开断的问题。超导限流直流开断技术利用高温超导带材的快速限流特性,在短路故障发生后1ms内自动反应,将短路故障电流限制到较低幅值,极大地降低了直流断路器的开断难度和负担。该文首先介绍了直流超导限流器的限流特性,然后研究三种超导限流直流开断技术:超导限流自激振荡式、超导限流强迫过零式和超导限流混合式直流开断技术。仿真分析200kV/30kA超导限流自激振荡直流开断过程,完成了10kV/10kA超导限流强迫过零直流电流开断试验和55V/55A超导限流混合式直流电流开断试验。

表面异物对252kV气体绝缘组合电器盆式绝缘子绝缘性能的影响4208-4216

摘要:针对252kV气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子表面常见的五类异物(金属屑、毛发、纸屑、硅脂和沙粒)对其局部电场的影响建立模型,并利用三维有限元分析软件对其进行仿真计算。为验证理论计算的有效性,搭建一个盆式绝缘子绝缘试验平台。在此平台上,对异物附着在盆式绝缘子表面不同位置(高、中、低电位区)和不同排列方式(线性、片状)下进行雷电冲击、工频耐压及局部放大试验。试验结果表明:当体积很小的单一金属屑附着在绝缘子凸面高电位区时,未引起击穿现象;当金属屑位于绝缘子凸面低电位区时,片状排列较线性排列更容易引起击穿;四类非金属异物则对绝缘子的绝缘性能影响较小;试验中测得沙粒的局部放电量明显高于其他三类非金属异物,表明沙粒类异物长久积累后诱发绝缘故障的可能性会显著提高。

GIS中线形和球形金属微粒的运动行为和危害性4217-4225

摘要:为了研究气体绝缘组合电器(GIS)中线形和球形两种典型微粒污染物运动行为和危害性,在实验室搭建了以实际126kV GIS设备为原型的2∶1缩比实验腔体,记录了球形和线形微粒在腔体内起跳、碰撞、运动与停止的全过程,对微粒的运动行为特征进行了描述和总结,对两类微粒最终停止位置以及不同停止位置处的危害性进行了统计分析,并通过不同微粒初始位置、不同外施电压下的多次重复性实验论证了实验结果的一般性。研究结果表明:球形微粒起跳后,径向起跳高度2mm左右;线形微粒起跳时,一端首先抬起,然后微粒站立跳动,径向起跳高度5mm左右。球形微粒与绝缘子碰撞会弹回,经过充分运动最终全部停止在外侧弱电场区;线形微粒与绝缘子碰撞作用易形成吸附,吸附于绝缘子的线形微粒易引起局部放电和诱发沿面闪络,危害性高于球形微粒。分析了重力、库仑力、电场梯度力及镜像力对两类微粒运动行为的影响,并论证了接触面镜像力所引起的静摩擦力差异是线形微粒与球形微粒在绝缘子表面吸附情况不同的主要原因。

电工技术学报杂志电力电子
交直流配电网逆变器并联控制技术研究现状分析4226-4241

摘要:逆变器是交直流电网互联和可再生能源并网的重要接口。随着直流配电技术的发展和电力系统中可再生能源接入比例的增加,逆变器的并联运行控制成为维持电力系统稳定运行和提高供电质量的关键技术问题。该文首先提出交直流配电网中逆变器并联运行的典型应用场景,接着考虑配电网中逆变器的空间距离跨度大、网络参数无法忽略的特点,建立多逆变器并联运行模型并推导逆变器间环流的计算公式。对已有较多研究的多逆变器并联运行控制方法进行了归纳和总结,尤其是对下垂控制存在的功率耦合、功率均分和电能质量问题以及相应的研究工作进行了分析和评述,最后指出适用于交直流配电网的逆变器并联运行控制方法及其所要解决的关键问题。

考虑杂散电感影响的风电变流器IGBT功率模块动态结温计算及热分布4242-4250

摘要:针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块内部并联芯片间动态不均流导致损耗分布存在差异,传统结温计算方法无法准确反映模块内部热分布的问题,提出考虑模块内部封装杂散电感影响的IGBT功率模块动态结温计算方法。首先,建立考虑杂散电感的IGBT等效电路模型,仿真证明功率模块内部电流分布不均的机理。其次,定量推导杂散电感与开通损耗的关系,提出基于多芯片电热耦合影响的IGBT模块内部动态结温计算方法,并通过实验验证。最后,结合双馈风电机组控制策略,建立计及杂散电感影响的风电变流器功率模块电热仿真模型,并与传统模型进行比较。结果表明,所提模型可准确反映模块内部各芯片结温均值及波动幅值的差异性。

SiC MOSFET的Saber建模及其在光伏并网逆变器中的应用和分析4251-4263

摘要:SiC MOSFET高频、高效、高功率密度的特性符合光伏逆变器的发展趋势,但随之而来的开关振荡问题亟待解决。开关频率提升后,由于开关振荡的存在,可能导致高频下的并网电流波形质量下降,因此需要建立精准的模型来为SiC MOSFET在光伏逆变器中的应用提供指导。目前的SiC MOSFET模型大多基于Pspice的仿真环境建立的,不能用于包含复杂的电路拓扑和控制算法的仿真研究。基于Saber环境提出一种可以将SiC MOSFET与光伏逆变器结合的模型,通过双脉冲实验得出SiC MOSFET的器件特性,对SiC MOSFET的静态特性和非线性电容进行建模。最后将模型运用到光伏并网逆变器中,将仿真结果与搭建的光伏并网逆变器实验平台实测结果进行对比,并对SiC光伏并网逆变器在不同开关频率情况下的性能进行分析和研究,验证了模型的准确性和适用性。

一种高降压比DC-DC变换器4264-4271

摘要:传统双管正激变换器受变压器电压比和开关最小占空比限制,无法适用高降压比场合。针对此问题,该文在此基础上提出一种非隔离新型高降压比DC-DC变换器。该变换器去掉变压器,用一个起能量反馈作用的电感替换整流二极管,在适当的占空比和不使用变压器的情况下,能够实现高降压比。该文分析了变换器的降压原理,梳理变换器在滤波电感电流连续模式下的四种工作状态,推导变换器输出增益的计算公式,给出电流连续模式的限制条件,并与其他变换器进行了性能对比分析。最后,搭建一台实验样机,实现了高达50多倍的降压比,证明了理论分析的正确性。

双有源桥四绕组变压器双向DC-DC变换器4272-4282

摘要:基于传统的双有源桥(DAB)电路在变压器一次、二次绕组均将中心抽头引出,分别连接到两侧分压电容中点处,提出一种具有四绕组变压器结构的双有源桥双向DC-DC变换器拓扑,其采用三重移相控制(TPS),在同时具有升降压增益特性的应用场合下,保留了传统DAB优点的同时,两侧引出的中心抽头在低功率等级下又能够为一次、二次侧最差软开关条件的功率开关管提供零电压开通的反向电流,进一步拓宽了软开关范围。本文首先介绍了改进型双向变换器的拓扑演化过程及基本电路构成,通过对电路进行等效化简,推导出其三角形等效电路模型;其次对电路在TPS调制方式下的工作模式进行分类,并以正向模式(Ⅰ-1)A为例对电路的稳态工作过程进行分析;然后分析变换器软开关特性,在电压增益分别处于升降压特性时,分别以桥内移相角φ1与φ2作为主变量进行控制,能够保证全功率范围下的所有功率管的软开关实现;最后建立了1kW实验样机,验证了上述分析的正确性。

电工技术学报杂志默认
“泛在电力物联网中的分布式建模、优化与控制技术”专题征稿启事4282-4282

摘要:近年来,以电力系统为中枢的能源互联网技术得到了飞速发展。输配电网之间、不同管理部门之间、不同区域或国家之间、一次二次系统之间、不同学科之间、不同能源种类之间的传统壁垒逐步被打破,围绕着电力能源系统的万物互联系统已逐步具备了雏形。在此背景下,国家电网公司正式提出了泛在电力物联网的概念,以电力系统为中心,建立能源领域的泛在物联网平台,引起了国内外学术界和工业界的广泛关注和热烈反响。

电工技术学报杂志电力电子
一种具有平滑模式切换特征的拓扑变换型多谐振直流变换器4283-4294

摘要:提出一种拓扑变换型多谐振软开关直流变换器及其暂态平滑控制方法。首次通过引入辅助开关管,变换器可在三种工作模式间灵活切换,以实现在狭窄频率范围内快速宽范围调节电压增益的运行效果,获得在宽电压增益范围的高效率变换优势。同时,针对模式切换过程中存在的电压波动大等问题,所提暂态控制方法采用驱动信号渐变控制的方式,实现了各模式间的平滑切换,有效平抑切换过程中的电压波动。最后,对基于一台实验样机进行所提变换器拓扑和控制的有效性的相关验证,结果表明:变换器能够在较宽的输入电压范围(80~600V)内维持输出电压的稳定,实现了平滑切换,并且始终保持较高的变换效率(97.2%~98.2%)。通过采用所述暂态控制方法,两次切换过程中的暂态电压波动分别从38.4V降至10.8V,35.2V降至8.4V,实现了平滑模式过渡。

一种无电解电容单级Buck-Boost逆变器4295-4305

摘要:针对中小功率光伏发电系统中电压源型逆变器不能升降压运行、直流侧需要大容量电解电容的问题,提出一种新型无电解电容单级Buck-Boost逆变器。该逆变器具有升降压能力,不仅电路本身不含电解电容,而且其抵抗输入侧低频脉动的能力强,有利于减小输入侧滤波电容值,从而实现整个系统无电解电容化。该逆变器具有成本低、使用寿命长、可靠性高、短路及断路保护简单等优点,符合中小功率光伏发电系统的要求。该文首先介绍该逆变器的工作原理,然后建立其数学模型,并设计闭环调节器。在理论分析的基础上,进行仿真和实验验证,仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

Buck变换器的鲁棒离散积分滑模控制4306-4313

摘要:Buck变换器在受到参数摄动和外部负载扰动时,传统电压PI控制无法获得满意的动态响应和抗扰性,且传统滑模控制多基于连续时间域和电压单闭环设计,不仅在离散实现时存在稳定性问题,而且电压动态特性较双闭环控制差得多。为此,提出Buck变换器的一种鲁棒离散积分滑模(DISM)电压控制策略。首先,在保留传统双闭环控制电流内环的基础上,重建含集中扰动的离散电压模型,设计全局鲁棒性DISM电压控制器,提高了输出电压的动态品质和抗扰性。其次,利用“延迟扰动估计”策略对集中扰动进行在线估计和补偿,使得控制器可工程实现并抑制滑模抖振。最后,给出所提出控制器的稳定性分析和参数设计准则,并与传统电压PI控制进行仿真和实验对比,验证了所提控制器优越性。

牵引逆变器多模式分段同步调制算法FPGA程序设计与实现4314-4322

摘要:大功率牵引传动系统具有低开关频率的特点,在列车运行全速域范围内,牵引逆变器广泛采用多模式调制算法。该文给出了一种基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的多模式调制算法,并加入切换控制算法以保证不同模式之间平滑切换。然后,给出该算法基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的详细设计方案,分析顶层设计逻辑和通信方法。最后,搭建基于DSP(TMS320F28335)+FPGA(SPARTAN XC3S400)为控制器的RT-LAB半实物实验平台,对该多模式调制算法进行了半实物实验研究,并给出多模式调制算法的FPGA实现设计方案。半实物实验结果验证了该算法的正确性和FPGA设计方案的可行性。

电工技术学报杂志电力系统
一种有源电力滤波器的改进自适应谐波检测算法4323-4333

摘要:谐波检测是有源电力滤波器(APF)的关键环节,是保证APF准确补偿谐波的基础。基于自适应滤波的谐波检测算法能够动态调整步长因子并被广泛应用于APF,自适应滤波的性能由自适应算法决定,自适应算法需要平衡稳态精度和动态性能。本文分析了APF主电路负载电流特性,根据负载电流特性结合最小方均差算法(LMS)提出了一种改进的自适应谐波检测算法,保证APF在稳态时具有较好的稳态精度,在发生突变时具有较快的响应速度。最后搭建实验平台对提出的谐波检测算法进行验证,实验结果证明了谐波检测算法的有效性。

基于双谐波线性化的级联H桥静止无功发生装置序阻抗建模与分析4334-4346

摘要:在区域性大规模新能源发电系统中,集成级联H桥静止无功发生装置(SVG)的风电场与电网间频繁发生谐振。为了分析并解决该谐振问题,对级联H桥SVG的频域特性展开研究。由于现有的谐波线性化方法在建立模块化多电平变换器(MMC)序阻抗模型时存在忽略谐波作用、线性化过程复杂等问题,该文根据SVG的谐波特性,提出仅考虑基波与二次谐波影响的双谐波线性化建模方法,推导级联H桥SVG的序阻抗模型,该方法还考虑功率及控制电路中各变量谐波的影响,并引入矩阵的形式来简化线性化的过程与序阻抗模型。此外,在SVG控制小信号模型中还考虑了模块电容电压控制的作用,以提高序阻抗模型的精度。最后通过具体的开关电路仿真和原理样机实验验证了级联H桥SVG序阻抗模型的正确性,并分析与讨论了频率耦合效应的影响因素以及子模块电容的设计。