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中国电机工程学报 2007年第36期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志电机电工

交流特高压输电线路关键技术的研究及应用1-7

摘要：过电压与绝缘配合、耐污特性、防雷特性、线路环境、设备研制、运行维护等是关系1000kV交流特高压输电线路设计、建设和可靠运行的关键技术。该文介绍了1000kV交流特高压输电线路关键技术的研究成果，并阐述了在交流特高压试验基地的应用和试验考核情况。关键技术的研究成果为特高压工程建设提供了必要的技术参数，并为特高压线路的安全可靠运行提供了技术支撑。

复合土壤模型下HVDC系统单极大地运行时的电流分布8-13

摘要：土壤结构模型决定了HVDC接地极极址选择、布置形式和地表电位的分布，对分析HVDC单极运行对变压器产生的影响有重要作用。该文利用土壤水平分层和垂直分层后的格林函数，通过镜像法，根据其物理意义推导出在复合分层土壤结构中地表电位的解析公式。海洋在面积上远大于陆地，电阻率很小，对地表电位有影响，会降低靠近海洋附近土壤的电位。根据复合土壤模型和交流电网模型计算得到变压器中性点流过的直流电流，和实测值相符合。靠近海洋层的地表电位受到海洋的影响将下降至接近零电位，导致更多的直流电流从靠近海洋的变压器中性点流出，影响了变压器的正常运行。

土壤结构对流入变压器中性点直流电流的影响14-18

摘要：当直流输电系统单极大地回路运行时，会在直流接地极附近的中性点接地变压器中流过较大直流电流，从而导致变压器直流偏磁等一系列后果。采用复合分层土壤结构模型，基于特定的计算模型，对直流接地极流入直流电流时引起的地中电流场分布和地电位分布进行计算，分析流入变压器中性点的直流电流。同时通过改变土壤结构模型参数，分析不同土壤结构配置下流入变压器中性点直流电流的变化。研究表明，土壤结构对流入变压器中性点的直流电流影响较大，因此在精确计算流入变压器中性点的直流电流时应考虑土壤情况的复杂性。研究结果为实际工程中直流接地极附近变电站选址提供理论参考。

基于紫外光脉冲检测技术的绝缘子电晕特性研究19-25

摘要：首先介绍了利用光电倍增管检测绝缘子电晕产生的紫外光来研究绝缘子电晕特征的研究方法。检测实验表明，电晕紫外光脉冲与电流脉冲有着很好的对应关系，可以采用紫外光作为电晕放电检测特征量。利用该方法检测绝缘子电晕时发现，对于干燥的绝缘子，绝缘子电晕光脉冲中仅含有正电晕脉冲，而当绝缘子表面存在水珠时，光脉冲中明显检测到了负电晕脉冲的存在。该文同时开发了一个自动判断负电晕的时问问隔程序，它能反映负电晕脉冲在电晕中的分布情况。大量的试验证明，如果水珠电晕存在时，绝缘子将会产生大量的负电晕，这也说明水珠将会加剧负电晕，引发负脉冲幅值更快的增长。

复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较26-30

摘要：为满足我国特高压直流工程建设的需要，该文通过人工污秽试验，对3种超、特高压直流复合绝缘子短样及4种不同型式瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了比较分析。结果表明：复合绝缘子的污秽影响特征指数口为0．267-0．291，小于瓷和玻璃绝缘子；其沿面50％闪络电压梯度和爬电距离有效系数均高于瓷和玻璃绝缘子；复合绝缘子耐污性能优于瓷和玻璃绝缘子，污秽越严重，其耐污性能越明显；绝缘子伞裙结构和型式对其污闪特性有重要影响。

SF6高压断路器喷口中的湍流及其对介质恢复特性的影响31-35

摘要：在流体力学中，当流体遇到流路复杂的情况会产生湍流。断路器喷口的形状结构对吹弧气体中湍流的产生和发展具有最直接的影响。该文从宏观角度，选择不同的湍动模型，在改变喷口型面结构下，通过数值模拟，分析湍流的产生及湍流对SF6高压断路器吹弧气体流动及介质恢复特性的影响。光滑喷口壁面吹弧气体的流动表现为层流；凸凹不平的喷口壁面吹弧气体的流动表现为湍流；对存在有湍流的不同喷口，湍流发展得越充分，越有利于控制超音速流的发展，从而有利于提高介质强度恢复速度。

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器36-40

摘要：为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。

轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力研究41-45

摘要：基于分析一对永磁环间隙的磁能及磁导，根据具有线性退磁曲线的稀土永磁材料特性和磁通连续原理，通过虚功原理法，得到轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力解析数学模型。模型表明：轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力与磁环剩磁感应强度的平方成正比，近似与磁环的平均半径及磁环径向宽度成正比；轴向磁力随磁环轴向长度的增大而增大，随磁环轴向间隙、径向偏心及磁环相对磁导率的增大而减小。经验证，模型计算值和实验值基本吻合。该模型显式表达了轴向磁力与各参量间的关系，使得永磁轴承设计和优化简便易行，解决了轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力数值计算复杂的问题。

外转子双凸极永磁电动机的有限元分析46-51

摘要：在双凸极变磁阻电机基础上，提出了一种外转子结构的双凸极永磁电动机并确定了其结构尺寸。针对该电机在不同转子位置角、不同电枢电流分别工作在单拍和双拍时的空载、负载以及电枢磁场单独作用的情况进行了基于场量的有限元数值计算，并进一步得出了该电机的静态参数特性曲线。分析表明，相对于双凸极变磁阻电机而言，由于该电机高磁阻高矫顽力的永磁体的存在，电机电枢磁链只能通过相邻极闭合而不能穿过磁钢匝链到其他相，使得绕组电感特性发生了变化。电枢磁通对永磁磁通增磁或去磁特性改变了永磁磁链的流向。电机由半周期控制运行模式变为全周期控制运行。

基于部分电感模型的回路耦合干扰分析52-56

摘要：电力电子系统中回路之间的电磁场耦合是电磁干扰主要传播方式之一，为了准确预测系统级的电磁干扰，需要对回路耦合干扰进行定量计算。基于部分单元等效电路（partial element equivalent circuit，PEEC）的部分电感理论，建立了典型电力电子系统回路耦合电磁干扰的模型，主要包括导线之间空间磁场形成的互感耦合和接地回路之间共地阻抗耦合的模型。在实验室中构建了物理对象研究平台，分别对差模电流和共模电流产生的回路耦合干扰进行了测试，实验结果与计算结果对比证明了方法的正确性。

平板导体涡流场并矢格林函数的快速计算57-62

摘要：用积分方程法求解平板导体中含有裂缝的涡流场时，需要大量计算并矢格林函数中包含的广义Sommerfeld积分（generalized Sommerfeldintegrals．GSI）。将矩阵束方法推广应用于涡流场中广义Sommerfeld积分的计算，将极点的求解转变为矩阵广义特征值问题的求解，分别用奇异值分解方法和最小二乘法确定极点和留数，讨论了不同采样间隔和矩阵束参数对极点分布的影响。该方法将GSI转化为有限项级数之和，极大地加速了并矢格林函数的计算。根据涡流无损检测中的几组典型数据，比较了用该文方法和直接数值积分法计算并矢格林函数的精度和求解速度。大量计算表明，在场点与源点距离小于5倍透入深度时，该文方法计算误差均在2％以下，计算速度较之数值积分法提高100倍以上，为用积分方程法快速计算涡流场奠定了基础。

YBCO涂层导体工频下过电流失超特性63-67

摘要：为了探索YBCO涂层导体在液氮温度77K和50Hz工频下的电力应用，实验研究YBCO涂层导体在不同过流冲击条件下的失超特性。YBCO涂层导体与电阻并联，再与变压器串接，电流冲击由晶闸管控制导通和关断。当晶闸管开通后，超过临界电流10倍以上的工频脉冲电流通过YBCO涂层导体持续数十至数百毫秒，记录样品上的瞬态电压电流波形。实验结果表明，在第1个半周波内，基材电阻率大的样品具有明显的限流效果，丽基材电阻率小的样品没有明显的限流作用。

风电场动态分析中风速模型的建立及应用68-72

摘要：考虑风电场内机组间尾流效应的风速模型能较准确地描述风速扰动下风电场输出功率的波动，使研究结果更具有实际意义和价值。该文分析了风力机背面风速的计算方法，提出应用风电场及场内风电机组通常可得到的数据，根据在某风向上游风力机对下游风力机的遮挡及遮挡面积的不同，建立考虑机组尾流效应的风速模型，此方法适合于由任何台数风电机组组成的大型风电场风速建模。将输出风速与电力系统分析程序，DIgSILENT／PowerFactory相连，形成了以风速为基础的风电场与电力系统相互影响研究的计算程序，分析了尾流效应对风电场输出特性的影响。

注入式混合型有源电力滤波器能量倒灌及防治措施73-78

摘要：能量倒灌严重的威胁着注入式混合型有源电力滤波器（injection type hybrid active powerfilter，IHAPF）的安全运行，但是目前对这方面的研究很少。该文在分析注入式混合型有源电力滤波器的基础上着重探讨了能量倒灌的起因及危害，建立了能量倒灌的等效电路，得出基波谐振支路对谐波电压分压过大是造成能量倒灌的根本原因；并进一步提出了对电网谐波电流与接入点谐波电压复合控制以及注入支路的优化设计两种防治能量倒灌的方案，依此为某铜箔厂研制了注入式混合型有源电力滤波装置。仿真及现场运行状况验证了理论分析的正确性。

一种高性价比并联混合有源电力滤波器79-84

摘要：分析了传统的并联混合型有源电力滤波器的优缺点，在此基础上提出一种新型的并联混合有源电力滤波器，其有源部分不承受基波电压和不流过基波无功电流，进一步减小了有源滤波部分的容量和逆变器直流侧电压，并兼具较大容量的无功静补偿能力。同时提出一种新的控制方法和控制器结构，控制系统由5个控制环组成。在控制电路中，5个反馈信号，即负载电流、电源电流、逆变器输出电流、电源电压和直流母线电压，计算逆变器的参考电压信号。为了证明提出的有源滤波器的性能，利用PSCAD／EMTDC进行了仿真验证，仿真和实验结果表明该装置滤波和无功补偿效果较好，而且这种混合有源电力滤波器的性能价格比较高，因而具有良好的工程推广应用价值。

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略85-91

摘要：阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理，提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论，基于这一理论，提出一种统一电能质量调节器（unified power quality conditioner，UPQC）的综合控制策略，此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法，详细分析了控制策略的原理，推导出p-q-r坐标下的相关运算公式，给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示，将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统，可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿，使负载获得额定端电压，同时提高电源侧功率因数，表明这种控制策略是可行、有效的。

基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制92-96

摘要：电力电子电路作为开关型切换系统，其连续时间变量与离散事件相互混杂、相互作用，因此也是一个混杂系统。运用混杂系统的相关理论，给出了对二阶DC／DC变换器在连续工作模式（continuouscurrentmode，CCM）下统一的混杂系统模型。运用Lyapunov直接法分析系统稳定性，根据稳定条件，提出了一种新型的类滑模控制策略，并以Boost电路为例进行了仿真和实验研究，验证了该方法的有效性，同时提出了改进措施，以满足实际应用需要。因此，与传统的状态空间平均法相比，基于混杂系统理论构建的模型中没有线性近似处理，理论上可以得到比较精确的模型，实现对电力电子电路进行更好的分析与控制。

一种适合UPS应用的新型零电压开关双向DC-DC变换器97-102

摘要：电流一电压型双向DC-DC变换器采用相移技术可以实现功率器件的软开关，但是电流源型变换器存在关断电压尖峰和变压器两端电压不匹配时引起环流损耗增加。为解决这些问题，该文提出一种新的相移加PWM控制有源箝位型零电压软开关（ZVS）双向DC-DC变换器，在电流源型变换器中加入有源箝位支路和PWM控制技术，能够有效抑制电压尖峰和降低环流损耗，同时实现了全负载范围的ZVS。该文分析了这种新型变换器的工作原理，并在一台1．5kW的原理样机上进行验证，最后给出了试验结果。