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中国电机工程学报 2008年第03期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志高电压技术

串长及布置方式对高海拔覆冰绝缘子串直流冰闪电压的影响1-5

摘要：高海拔覆冰地区绝缘子选择是特高压肖流输电工程面临的技术难题之一，国内外对此研究甚少。该文在人工气候室模拟高海拔和覆冰环境，试验研究了XZP-210直流绝缘子串在轻覆冰时的冰闪特性，分析了冰闪电压与串长和布置方式的关系。结果表明：在不同污秽程度和气压下，轻度覆冰绝缘子串的正、负极性直流闪络电压与串长基本呈线性关系，但存在小于10％的非线性度，且污秽越严重或气压越低，非线性度越小；绝缘子串的布置方式对冰闪电压有明显影响，水平布置时冰闪电压最高，V型串次之，垂直串最低：气压对水平布置的绝缘子串冰闪电压影响最为严重，V型串次之，悬垂串最小。

喷口型面及尺寸对SF6高压断路器介质强度恢复特性的影响6-11

摘要：SF6高压断路器的喷口对断路器开断过程中吹弧气体的流动特性起着控制作用，从而成为灭弧室的心脏。该文以252kVSF6断路器为研究对象，研究了改变喷口喉部下游仰角、长度对灭弧室吹弧气体流动特性、介质强度恢复特性的影响；应用激波理论和拉伐尔喷口中流速与截面比的关系，研究了局部“放-收”型面及2段型面对吹弧气体的控制作用及对介质强度恢复速度的影响：比较了在不同的喷口尺寸及型面下介质强度的恢复速度，得出喷口下游的型面对开断过程中介质强度恢复速度影响显著的结论。这对SF6高压断路器喷口的优化设计及灭弧室小型化设计具有重要的实际意义。

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

一种基波串联谐振式混合型有源滤波器12-22

摘要：提出一种基波串联谐振式混合型有源滤波器，利用大容量无源滤波器实现谐波抑制和无功补偿；采用有源滤波器改善系统滤波效果并阻尼无源滤波器与系统阻抗之间的串、并联谐振。在介绍该混合型有源滤波器的拓扑结构和主要特点的基础上，分析基于检测电网电流控制策略时的工作原理；研究谐波参考信号的产生及其跟踪控制算法；讨论基于DSP的数字化控制器实现问题。相关实验结果及工程应用效果均证明该基波串联谐振式混合型有源滤波器对于同时进行谐波抑制和无功补偿的可行性。

使用进化硬件的自适应形态滤波器设计23-28

摘要：针对电力信号监测中可能遇到的各种干扰，提出了一种基于进化硬件的自适应电力系统形态滤波器的设计方法。不仅滤波算法可自适应调节，而且结构元素形状和尺寸也可自动调整。以遗传算法作为优化工具，在Xilinx XCV2000-E现场可编程门阵列上对滤波器结构和参数进行在线优化。对典型噪声的在线滤波结果表明，该滤波器能够根据噪声的不同自适应调整结构和参数，因而鲁棒性好，适用范围广，滤波性能比均值滤波器和中值滤波器更好，且该滤波器是采用硬件实时实现的，便于在嵌入式系统中应用。

浮点协处理器设计及其在电力电子数字控制平台中的应用29-34

摘要：由于定点数字信号处理器（digital signal processor,DSP）存在字长效应和运算能力不足的问题，在一些电力电子应用场合不得不采用浮点DSP。为了解决定点DSP的电力电子数字控制平台的计算瓶颈问题，该文提出了用现场可编程逻辑阵列配置浮点协处理器的方法来提升平台的计算能力。该文给出了浮点运算单元的详细设计过程，并提出了一种更为简单的浮点除法算法实现方法，该算法的误差分析表明：最大绝对值误差不超过2个最小位。仿真和实验验证该浮点协处理器的运算速度可达2．5千万次浮点运算。用快速傅里叶变换算法测试运算效率的实验表明：浮点协处理器的运算效率比DSP算法运算效率快5倍之多。

变换器传输线建模方法的数字仿真35-39

摘要：针对变换器的平均分析法无法分析变换器瞬态过程和分布参数对系统动态性能影响的问题，研究了基于变换器传输线建模技术的数字仿真方法，提出了电路元件电容、电感、开关器件和开关变换器的数字离散仿真模型，并进行了实验研究。这种离散建模技术以传输线理论为分析基础，得到的变换器数字仿真模型只与系统组成结构有关，而与系统中的开关状态无关。实验结果表明，与原有的分析变换器暂态过程的离散分析方法相比，该方法使用简单，物理概念明确，由于采用无源线性网络作为建模基础，变换器传输线建模方法的数字仿真算法具有无条件的数值收敛。

新型单级隔离型软开关功率因数变换器40-46

摘要：提出一种兼具软开关和箝位的新型单级隔离型功率因数校正（power factor correction，PFC）变换器拓扑。该变换器能满足电气隔离的应用要求，提升单级隔离型PFC的功率等级。与传统单级结构相比，新拓扑输入电流校正效果明显，功率因数接近1。比较理想地解决了限制单级PFC功率等级的变压器漏感和直流母线电容应力问题。筘位电容被充分利用简化了零电压过渡（zero voltage transition，ZVT）技术在隔离型变换器中的应用，既改善了半导体器件的开关环境、优化系统电磁兼容，又提高了变换效率。实验制作一台87kHz，1kW的样机。实验结果表明，这种变换器的效率基本能够达到93％（半载以上），功率密度提高，适合于中大功率应用场合。

双级矩阵变换器的过调制策略47-52

摘要：针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题，在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下，该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略。该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制：整流级采用常规电流空间矢量合成法；逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区。根据过调制程度要求的不同，又将过调制区域分为过调制区域I和过调制区域II，各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出。论文从理论上分析了过调制策略的原理。仿真和实验结果表明，双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制，谐波畸变率比较小，输入输出电流波形质量好。

n阶谐振开关电容变换器潜电路图论分析法53-59

摘要：介绍了谐振开关电容变换器中普遍存在的潜电路现象，然后针对n阶谐振开关电容变换器结构复杂、难于直接找到潜电路路径等问题，提出利用图论分析潜电路路径的方法。该方法将n阶谐振开关电容变换器的拓扑简化为有向图，根据连接矩阵算法计算节点问的所有通路，并通过增加虚拟节点实现回路路径的计算，再根据路径判据剔除虚假路径，从而区分正常路径和潜电路路径。最后，文中以降压式开关电容变换器为例，用实验验证了该方法的可行性。

输出本质安全型Buck—Boost DC—DC变换器的分析与设计60-65

摘要：在RL-Ui平面上，根据电感取值的小同，将Buck—Boost变换器划分成4个工作区域。对变换器的输出短路释放能量进行了分析，指出Buck—Boost变换器的输出短路释放能量为短路后电源和电感向负载转移的能量与电容的储能之和，且如果变换器在负载电阻最小和输入电压最低时处于连续导电模式（continuous conduction mode，CCM），则该时的输出短路释放能量就是变换器在其整个动态工作范围内的最大输出短路释放能量，将其与对应的最小引爆能量相比较作为变换器输出本质安全的判断依据。根据电气指标要求，得出了电感及输出滤波电容的最小设计值；以满足输出本质安全要求作为限制条件，得出了电感和电容的最大设计值。给出了设计实例，实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。

分布式供电系统中源变换器输出阻抗的研究66-72

摘要：随着功率电子变换技术的发展，构建大型电力电子供电系统越来越多地采用模块集成的方式。美国海军提出的电力电子积木的概念对模块级的系统集成做出了很大贡献。该文提出一种新颖的系统集成的观点，即从系统级的高度将分布式供电系统中的源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗作为标准化研究的对象。该文以分布式供电系统中常见的移相全桥DC—DC变换器为例，对输出阻抗进行了模型验证，并详细分析了输出阻抗的特点。为了便于将来制定出Buck类DC—DC模块的输出阻抗的标准，通过实验揭示了移相全桥DC—DC变换器的输出阻抗随功率等级、开关频率和控制方式变化时的规律。

开关点预置的四桥臂三相逆变器73-76

摘要：提出以四桥臂三相逆变器作为变速恒频电源变换器的主电路拓扑，省去了三相三桥臂逆变器中所需的中点形成变压器，减小了变换器的体积和重量。在三相三桥臂采用的开关点预置最优正弦脉宽调制（sine pulse width modulation，SPWM）控制方案的基础上，提出了适用于四桥臂三相逆变的开关点预置最优SPWM控制方案：ABC三桥臂的开关角预置仅消除不含零序谐波的低次奇次谐波，通过对Ⅳ桥臂的预置来抵消前三桥臂所含的低次零序谐波。并在主电路中引入中线电感，减小了第四桥臂的开关电流。仿真和实验结果表明：该变换器不仅具有开关频率低，输出总谐波含量小以及直流电压利用率高的优点，且在不平衡负载时有较好的输出电压对称性。

使用平均电流控制的逆变器并联系统77-82

摘要：研究了基于平均电流控制的逆变器并联系统。通过分布在各模块中的平均电路，对各模块的电流给定信号进行平均后产生共享的电流基准信号，由此实现负载均分。推导了带负载电流前馈补偿的并联系统的数学模型，其等效传递函数与单台逆变器相似；通过理论分析、仿真和实验对有、无负载电流补偿两种控制方式下的并联系统外特性和均流性能进行了对比分析。实验结果表明并联系统具有动态响应快速，均流性能好的特点。

中国电机工程学报杂志电机与电器

开关磁阻电机转子动力学建模与分析83-89

摘要：开关磁阻电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统，因此转子动力学性能是高速开关磁阻电机设计必须关注的问题。该文计算了开关磁阻电机偏心转子在各种电流和偏心度下的不平衡磁拉力，并在该基础上根据了开关磁阻电机不平衡磁拉力所特有的脉冲性，建立了开关磁阻电机转子动力学模型，通过仿真分析了转子转速、支承结构和转子轴结构对临界转速的影响，得出转子中心运动轨迹。通过转子的不平衡响应分析，得出了电磁力对转子偏心有增大的趋势。仿真结果为高速开关磁阻电机的设计提供参考依据。

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究90-95

摘要：提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机，介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析，用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性，设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性，并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向，实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制，有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足，在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。

新型异步电机无速度传感器控制方法96-101

摘要：针对一般速度自适应磁链观测器速度辨识方法在低速发电状态下的不稳定问题，提出了一种新的基于观测器的异步电机无速度传感器控制方法。应用鲁棒控制理论、利用Matlab的LMI工具箱求解2个双线性矩阵不等式（BMIs）得到观测器的增益矩阵，并结合Lyapunov稳定性理论推出速度自适应律。将该速度辨识方法应用到牵引电机直接转矩控制系统中，进行了Madab仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该方法在全速度范围各种工况下都能稳定工作，准确辨识转速，克服了已有速度辨识方法在低速发电状态的不稳定问题。

水轮机调速器参数仿真寻优策略102-106

摘要：针对不同工况下水轮机调节系统的控制要求，从计算机仿真的角度，讨论水轮机调速器参数优化的目标和意义。利用过渡过程和ITAE（integral of time—weighted absolute error）准则，着重对单机工况下的参数优化策略进行研究。通过分析PID控制系统优化模式之间矛盾产生的机理，即扰动抑制性能和稳定性能在本质上的不相容性，确立了优先保证稳定性的参数优化策略，据此提出首先通过给定值跟随优化模式确定参数KP以保证稳定性，再通过扰动抑制优化模式确定参数KI、KD以优化扰动抑制性能的二次参数优化法，并对斯坦因经验公式进行了相应的修正。仿真结果证明该方法可很好地缓解该工况下稳定性与抗负荷扰动能力的矛盾，是可行和有效的。

中国电机工程学报杂志电工理论与新技术

变电站瞬态电磁场耦合二次电缆数值方法研究107-111

摘要：提出瞬态电磁场耦合细线问题的三维时域有限差分（finite—difference time—domain，FDTD）数值方法的一种改进模型。基于电磁散射理论推导出有限长直细导线终端以及拐角附近的电磁场分量的离散方程。利用改进模型计算电磁脉冲激励下双导体传输线终端负载上的电流电压响应，并进行实验验证。结果表明计算结果与实验结果吻合较好，说明改进的三维FDTD数值模型对研究瞬态场线感应问题是有效的，可用于变电站瞬态电磁场对二次电缆干扰问题的研究。