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中国电机工程学报 2007年第09期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志电机电工

氧化铝陶瓷绝缘子真空沿面闪络过程中的陷阱机制1-5

摘要：采用热刺激电流法（TSC）研究了不同烧结温度和掺有不同添加剂的氧化铝陶瓷的陷阱能级密度分布特性以及在负脉冲电压作用下的真空中表面带电和沿面闪络特性。研究发现，氧化铝陶瓷的陷阱分布与其真空中的表面带电和沿面闪络特性之间存在一定的内在联系，即材料中的陷阱密度越大，其表面电荷密度越高，且沿面闪络电压越低。上述结果表明，氧化铝陶瓷在真空沿面闪络过程中，除了电介质的二次电子发射作用外，载流子的入陷、脱陷机制也起着相当重要的作用。

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性及有效爬电系数的比较6-10

摘要：人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关。国内虽对污闪特性研究较多，但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。文中在人工雾室中对五种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究。根据试验结果分析和计算了五种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明：在人工污秽试验条件下，不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异，盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异；三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压；不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关，玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子，且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加，而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。

复合材料的陷阱参数对其在真空中高压脉冲下沿面闪络特性的影响11-17

摘要：长期以来真空沿面闪络现象一直制约着真空绝缘材料性能的提高，极大地限制了高功率脉冲设备的小型化和实用化进程。该文针对环氧基复合材料引入真空绝缘的背景，研究了脉冲电压作用下，复合材料的表面陷阱状况对其沿面绝缘特性的影响。通过对Simmons等温电流理论的进一步推导，完善了利用表面电位衰减测量材料表层陷阱能量分布的理论和方法，并分析了填料浓度对于材料表层陷阱的影响机制。在已有的二次电子发射雪崩（SEEA）闪络模型基础上，强调了深电子陷阱在沿面闪络过程中的作用，并定性分析了此过程中的物理机制和影响因素。复合材料中的深陷阱对于抑制材料表面的内二次电子发射有一定的作用，通过提高深陷阱的密度可以在一定程度上提高沿面闪络电压。

植物油-纸绝缘的电老化寿命试验研究18-22

摘要：植物绝缘油具有高燃点和高闪点，几乎可完全生物降解以及良好的电气性能，是目前国际上重点研究的环保型液体绝缘材料。油纸绝缘结构因其稳定的性能而在电力设备中得到广泛的应用，因此评估植物油-纸绝缘的寿命具有重要意义。采用逐步升压法对植物油-纸绝缘模型进行加速电老化试验，利用双参数Weibull分布对试验数据作统计分析，反幂函数和指数函数拟合试验数据并求得电压耐受系数；同时进行矿物油-纸绝缘模型的加速电老化寿命试验，对比分析了2种油纸绝缘的加速老化性能。试验结果表明，由于植物绝缘油的介电常数比矿物绝缘油的高，使植物油-纸绝缘结构的电场分布比矿物油-纸绝缘结构的均匀，因此植物油-纸绝缘的电老化性能优于矿物油-纸绝缘。

基于正交设计的杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析23-27

摘要：采用正交设计方法对杯状纵磁触头的杯厚、杯指数等7个触头设计参数进行实验设计，用三维有限元方法对实验方案进行磁场特性分析，其中磁场特性包括纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值。通过对实验结果进行方差分析，得出了触头设计参数对磁场特性影响程度的定量关系，由此找出影响杯状纵磁触头磁场特性的显著因素与非显著因素。对显著因素和实验结果进行回归分析，得出杯状纵磁触头磁场特性与显著因素关系的回归方程。采用正交设计方法，大大减少计算次数，提高计算质量。得到的结果可以为真空灭弧室的研究和设计提供参考。

基于小波包的多尺度主元分析在传感器故障诊断中的应用28-32

摘要：由于传统的基于小波变换的多尺度主元分析（MSPCA）方法在检测高频类故障时的分辨能力不足，该文提出了基于小波包的MSPCA模型，并应用于传感器的故障诊断。首先对传感器数据进行正交小波包分解，得到小波包最佳分解树。根据最佳树的各个节点系数在对应的尺度上建立主元分析模型，根据这些主元分析模型在残差子空间利用平方预报误差统计量进行传感器故障检测，采用传感器有效度指标对故障传感器进行分离。最后以火电厂锅炉系统的传感器为例对设计的模型进行了验证，通过对传感器周期性干扰故障这种高频故障的诊断实例验证了基于小波包的MSPCA方法的有效性，其检测性能要优于基于小波变换的MSPCA模型。

单相变压器直流偏磁试验与仿真33-40

摘要：6台单相变压器组成三相组式变压器，分别对变压器开路、低功率三相四线制对称负载、低功率三相四线制不对称负载、低功率三相三线制不对称负载和额定功率下三相四线制对称负载5种情况下的变压器一次绕组电流、一次和二次绕组电压就不同直流入侵情况下进行了测量。研究变压器以上5种工作状态下，直流入侵导致的励磁电流和一次绕组电流畸变和谐波分布、一次绕组电流峰值和各次谐波与直流电流的关系曲线、不同运行方式对直流偏磁的影响。试验发现，变压器直流偏磁将导致空载电流畸变，空载电流峰值及各次谐波随直流电流的增加直线上升。谐波阶次越低，增加速度越快。变压器负载情况下，功率越大，奇次谐波随直流的变化增加速度越慢，偶次谐波增长速度基本不受负载的影响。利用非线性磁滞回线与励磁电流波形的关系，对试验模型进行了仿真计算，同时得到了变压器铁心无直流偏磁和有直流偏磁下的磁滞回线。计算模型建立在Jiles-Atherton理论基础上，计算与试验吻合较好，验证了变压器非线性模型的有效性和正确性。

闪电甚高频宽频包络亚微秒辐射特征41-45

摘要：利用时间分辨率为0．1μs的快天线电场变化和126MHz（带宽6MHz）甚高频（VHF）辐射资料，对甘肃平凉地区雷暴过程中闪电辐射特征进行了分析研究；并引入脉冲丰度这一概念，对地闪各特征阶段VHF辐射脉冲进行定量分析。统计分析发现：在地闪首次回击前，各特征阶段脉冲丰度有明显不同，回击过程脉冲丰度最高，并且其VHF辐射脉冲幅值远大于其余阶段；而在回击之后，有时仍存在很强的VHF辐射，其辐射脉冲幅值甚至超过了回击过程和梯级先导过程；云闪的初始阶段VHF辐射会有间歇性变化，其脉冲序列持续时间一般很短，活跃阶段VHF辐射脉冲较丰富，云闪末尾阶段VHF辐射脉冲稀少。最后对这些现象进行了理论探讨，认为地闪各特征阶段脉冲丰度的明显不同，是地闪各阶段放电强度以及放电机制的不同造成的。

变电站开关操作对屏蔽电缆电磁干扰的预测46-51

摘要：研究变电站瞬态电磁场对屏蔽电缆的电磁耦合问题，对于提高变电站内二次设备的抗电磁干扰能力具有极为重要的意义。文中将矩量法与传输线理论相结合，应用场线耦合理论计算变电站开关操作产生的空间电磁场对站内屏蔽电缆的电磁干扰。通过与国际上通用的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行比较，验证了计算方法的正确性，同时克服了EMTP只能处理屏蔽电缆与母线平行放置的不足。最后，将该计算方法应用于500kV变电站开关操作时，在屏蔽层不同接地方式的屏蔽电缆上产生的电磁干扰的数值预测，获得了一些有益的结论，可为工程应用提供一定的理论依据。

内插式永磁无轴承电机转子位置／位移综合自检测52-58

摘要：为实现无轴承电机的低成本与实用化，解决运行控制中电机转子位置／速度及径向位移的检测，提出了一种基于脉动高频电压信号注入法的转子位置／位移综合自检测方法。通过从转矩绕组注入脉动高频电压信号，利用电机空间凸极效应和转矩绕组与悬浮绕组间的互感特性，同时实现对转子位置／速度和径向位移的有效观测。电磁场分析结果表明，该方法可实现位移检测信号在水平、垂直方向的解耦以及转子位置和位移检测信号间的解耦。应用该检测方法构建了内插式永磁型无轴承电机无传感器运行的矢量控制系统，系统仿真运行表明，该自检测方法能在全速范围内准确观测出转子的位置／速度和位移，并能在大负载扰动条件下实现无传感器方式的稳定悬浮运行。

基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机无传感器控制59-63

摘要：提出一种基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机（IPMSM）无传感器控制策略，拟用于永磁无轴承电机地无位置／速度传感器运行。定义了包含传统反电势及定子电感位置信息的扩展反电势（Extended EMF，EEMF），以此建立静止坐标系中的IPMSM新型数学模型。通过滑模观测器对两相静止坐标系中分量EEMF的估算检测出转子的空间位置；基于Lyapunov函数分析观测参数的收敛性；采用模型参考自适应算法得到了转子的估算速度。实验运行验证了该无传感器控制策略的有效性。

计及偏心及洛仑兹力的永磁型无轴承电机建模与控制研究64-70

摘要：对转子偏心情况下永磁型无轴承电机中2种磁悬浮力的产生机制进行了深入的理论分析和数学建模；特别揭示了转子偏心、转矩绕组磁场对悬浮力控制及悬浮绕组磁场对转矩控制的耦合影响；提出一种实用的悬浮力及转矩控制方案，并通过在一台表面贴装无轴承永磁同步电动机上进行的实验验证了其有效性和实用性。实验结果表明考虑转子偏心和洛仑兹力的影响有效的提高了无轴承电机悬浮运行时的稳态精度和动态响应速度，极大的拓宽了其应用领域。

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华北电力大学电气与电子工程学院学院本部教师招聘启事70-70

中国电机工程学报杂志电机电工

永磁式双凸极电机新型调速系统71-76

摘要：在用有限元法对6／4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上，详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式，提出了转矩内环的新型调速控制方式，设计了转矩观测器，构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方式可减少因自感和磁链非线性畸变产生的换相转矩脉动和稳态转矩脉动，并将其与电流控制方式进行了比较，验证了新型调速系统的正确性。和传统电流控制方式相比，新型转矩内环控制方式在低速时转矩脉动较小，转速比较平稳。

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略77-82

摘要：提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。

平面弯曲内嵌式形状记忆合金电机的位置控制系统研究83-86

摘要：SMA电阻与温度存在严重的非线性，导致平面弯曲型ESMAA位置控制精度较低。采用两片应变片互补对称的配置方式设计了曲率传感器；结合电机形变分析模型对具体操作进行了规划，形成可达空间上的系列操作点，计算弯曲曲率，进而得到加热电流脉宽；采用B样条算法，完成了电机的路径规划，形成电机的连续运行路径。在分析比较P^＋、PI^＋控制算法基础上，充分考虑电机的非线性因素，选取了分段多模式PI控制策略，实现电机的精密位置控制。阶跃实验表明，ε=2m^-1，Kp=0．05，K1=0．006，Umax=0．8，T=15．4ms，目标曲率18m^-1时，上升时间约0．55s，超调量小于2．0％，稳态误差小于0．5m^-1，满足控制精度要求。

汽轮发电机状态监测中定子温度标准值的确定87-91

摘要：为了便于运行人员实时监测发电机定子各部位的温度，需要确定发电机在各种运行状态下的温度标准值。为此，研究了基于发电机定子三维温度场的温度标准值的确定方法。根据传热学和流体力学的基本原理，提出了汽轮发电机定子三维温度场的数学模型，模型中考虑了温度场与流体场的耦合。采用热平衡原理对定子温度场的偏微分方程进行离散化处理，与冷却介质温度的计算相耦合，形成联立方程组。求解联立方程组即可求出定予的三维温度分布，从而确定发电机定子任一部位温度的标准值。计算了一台QFSN-220—2型汽轮发电机在不同运行工况下定子的三维温度场，与实测值比较，结果表明该模型以及计算方法是正确的。

非同期并列时汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动分析92-98

摘要：将逐步积分法的思想与传统传递矩阵法相结合，提出了增量传递矩阵方法。基于多段集中质量模型和增量传递矩阵法，并结合Riccati法，建立了汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动瞬态响应求解模型。利用该方法，针对某200MW汽轮发电机组的120°和180°两种非同期并列情况，进行了机组弯扭耦合振动响应特性研究，分析表明：汽轮发电机组的120°和180°两种非同期并列情况下的弯振和扭振响应特性基本相似；非同期并列主要激发出工频和前两阶固有频率扭振，弯振除工频主分量外，第一阶固有频率也被激发出来；180°同期并列时的暂态电磁力矩峰值比120°非同期并列时低，相应的扭振和扭矩响应也小于后者。