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中国电机工程学报 2008年第06期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志高电压技术

特高压线路覆冰脱落跳跃的动力计算1-6

摘要：导线脱冰是冰区输电线路中的常见现象，导线脱冰会引起导线的剧烈运动，使导线跳跃上下摆动，这将导致导线档中空气间隙减小，严重时以致相间闪络；同时脱冰跳跃还会对绝缘子串、金具及铁塔产生较大的动态拉力，对其产生破坏作用，在重冰区大档距的情况下，导线脱冰的影响尤为显著。特高压线路由于导线分裂根数较多，截面较大，其脱冰跳跃问题更为严重，特高压脱冰跳跃的分析对于导线排列，铁塔选型，档距配置等都有重要意义。该文首先分析导线脱冰时的非线性动力过程，建立适用于导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型，确定采用中心差分的显式积分作为计算方法。计算得到导线脱冰跳跃的时程响应，并分析了脱冰量（百分比）、档距组合、导线机械参数、均匀与非均匀脱冰等因素的影响。

低气压下特高压直流污秽复合绝缘子覆冰闪络特性7-12

摘要：复合绝缘子耐污性能好，我国在建的云广±800kV直流特高压线路将采用复合绝缘子，但该线路面临覆冰和高海拔的影响。该文在人工气候室模拟高海拔的低气压研究了2种不同伞型结构的染污复合绝缘子直流冰闪特性。结果表明：特高压直流复合绝缘子冰闪电压随冰厚和污秽程度增加均呈幂函数规律下降，2种绝缘子冰厚影响特征指数分别为0．246、0．212，污秽影响特征指数则分别为0．1742、0．1784。而冰闪电压与高海拔低气压之间满足幂函数关系，其气压影响特征指数与绝缘子型式、覆冰状态和覆冰量、污秽程度等有关。在中等覆冰条件下，五三型结构复合绝缘子具有较好的覆冰电气性能。在严重覆冰条件下，复合绝缘子伞裙结构对直流冰闪电压的影响不明显。

覆冰绝缘子交直流闪络场路模型的研究13-19

摘要：该文建立了覆冰绝缘子的交直流闪络场路模型，该模型将覆冰绝缘子的闪络分为空气间隙击穿前电弧的起始、空气间隙击穿后电弧在冰表面的发展和临界闪络判定3个阶段。通过对空气间隙击穿前后覆冰绝缘子电场分布的计算，并结合覆冰绝缘子闪络电路模型中电弧的E-I特性和U-I特性，求取覆冰绝缘子的临界闪络电压和电流，进而求取闪络过程中的U-I特性和I-f特性，并可以避免用电路模型采用简化公式计算覆冰各参量所产生的误差。通过与其他理论模型计算结果和真实覆冰绝缘子的试验结果的比较，对该文所建立模型进行了验证。

冰柱直流放电特性及路径20-24

摘要：冰的电气特性影响输电线路覆冰绝缘子闪络电压。该文选择冰柱为试品，在人工气候室内研究了冰柱直流放电路径和表面闪络特性，从而探讨覆冰绝缘子闪络的一般规律。试验和分析结果表明：电极布置方式不同，沿冰柱放电的路径发生变化。覆冰水电导率和气压是影响冰柱和覆冰绝缘子闪络电压的2个重要参数，随着覆冰水电导率的增加或气压的降低，冰闪电压下降。根据试验结果，文中给出了冰柱闪络电压与覆冰水电导率和气压的关系。冰柱闪络电压的极性效应明显，正极性闪络电压低于负极性的。临界闪络电流随着气压的降低明显减小。

输电线路杆塔疲劳可靠性研究25-31

摘要：结合输电杆塔的结构和环境荷载的概率分布特征，以结构疲劳损伤和设计使用寿命为控制条件，在对杆塔结构进行合理简化与风雨荷载随机分布有效建模的基础上，提出一套完整有效的分析杆塔结构在环境荷载作用下发生疲劳损伤、疲劳破坏的可靠度分析方法。以实际杆塔在模拟环境荷载条件下的疲劳可靠性分析为例，分别采用一次二阶矩法和完全分布法计算疲劳失效概率，并考察峰值分布假定、荷载组合与相关参数对结构疲劳可靠度的影响程度。分析结果表明，疲劳可靠度指标与峰值应力假定和风荷载的相干程度有关；结构失效概率随着风暴发生频次和持续时间的增长而增加，计入雨荷载时尤为如此。

同塔双回高压直流线路地面合成电场的计算方法32-36

摘要：我国计划在实际工程中采用同塔双回高压直流线路，由于该类线路在世界上无工程应用先例，需要研究其地面合成电场的有效计算方法，以满足工程设计和环境保护需求。考虑极导线对地距离不同和极导线布置方案对每一极导线起晕电压的影响及正负极导线起晕场强的差别等因素，提出一种计算同塔双回高压直流线路地面合成电场的方法。利用同塔双回直流模拟试验线段，对极导线按不同方案布置时的地面合成电场进行测试，并采用该文方法对地面合成电场进行计算。结果表明，采用该文方法计算极导线按不同方案布置时同塔双回直流线路的地面合成电场，其分布规律与实测结果基本吻合；地面最大合成电场计算值与实测结果基本一致。

直流电流密度对土壤电阻率的影响37-42

摘要：高压直流输电系统的接地电流在1000A以上，为确保直流接地系统的安全运行，该文对直流电流密度与土壤电阻率的关系进行了研究。首先，利用多孔介质模型分析直流条件下土壤的导电机制，得出土壤电阻率的计算公式以及直‘流电流密度对土壤电阻率的影响规律。然后设计相应的实验进行定量分析，认为离子携带的总电荷数│zi│C，以及离子迁移能力μi是影响土壤电阻率的主要因素，这种影响可以按直流电流密度的大小分为3个区段，第1个区段内土壤电阻率不随电流密度变化；第2个区段内土壤电阻率随电流密度增大而快速上升；在第3个区段，土壤电阻率随着电流密度的上升而快速下降。文中对造成这种现象的原因进行解释，并建立简化数学模型，该模型可以对不同直流电流密度下的土壤电阻率进行近似计算。

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

混合型并联有源滤波器的稳定性43-48

摘要：基于混合型并联有源滤波器的拓扑结构，在采用检测电网谐波电流控制策略时，该文重点研究了系统延时、电网电感和无源滤波器参数对系统稳定性的影响。考虑到谐波治理效果，有源滤波器的放大倍数K应越大越好，但系统中的延时环节、电网电感参数和无源滤波器参数限制了K的范围，决定了有源滤波器实际投入的最大容量。在上述理论分析的基础上，该文提出了一种K值在线自调整技术，使得不论是在轻微畸变状况下还是在严重畸变状况下，都能实现良好的谐波抑制效果，电网谐波畸变程度被控制到很小。

不同调制模式下Boost变换器DCM模态的能量模型与稳定性分析49-54

摘要：给出了Boost变换器断续工作模态（discontinuous conduction mode，DCM）下的能量模型，通过比较基于脉冲宽度调制（pulse width modulation，PWM）模式下能量模型所得到的变换器的输出电压值与参考文献中的结果，证明了此能量模型的正确性。同时，基于PWM和脉冲跨周调制（pulse skip modulation，PSM）模式下的能量模型，分析了不同调制模式下变换器的稳定性。理论分析与仿真结果表明，PWM变换器在反馈电压误差放大因子KEA较大的时候会出现分岔和混沌现象，DCM模态下的PSM变换器在不同的调制度M下也会出现分岔现象，但不会出现混沌现象。文中还给出了PSM变换器倍二分岔的边界条件。

低电压应力零电流开关降压变换器55-61

摘要：提出一种低电压应力的Buck变换器。该变换器能在整个负载范围内实现所有开关管的零电流开关（zero current switching，ZCS）和所有无源开关管的零电压开关（zero voltage switching，ZVS），而且通过无源箝位电路彻底地消除了所有开关管的电压尖峰；此外，所有开关管的电流应力都很小。该文详细分析了该变换器的工作原理以及箝位支路的作用机理，并通过状态空间平均法分析了该变换器的稳态和动态特性，最后在一台1200W的原理样机上进行实验验证，并给出实验结果。

三电平逆变器SHEPWM非线性方程组的求解62-68

摘要：初值对三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制（selected harmonic elimination PWM，SHEPWM）非线性方程组求解过程收敛与否和收敛速度都至关重要。为了提高非线性方程组的求解速度，提出了一种以冲量相等、重心重合为原则的求取非线性方程组初值的方法，使得每一个M下取得的初值往往可以保证大多数M（以0．01为分辨率）值对应的非线性方程组收敛，而且显著加快了迭代的收敛速度。对采用所提方法求得的初值不能收敛的M值对应的方程组求解，采取了以其相邻的M值对应的数值解为初值的有效方法，结合这两种初值方法。以n个开关切换点为例，以0．01为调制度M的分辨率，对M从1．15到0．01范围内的每一点上的非线性方程组，采用Matlab6．5中提供的基于牛顿迭代法的fsolve函数，分别求解，并给出至少一个可以实现的数值解。讨论了三电平逆变器SHEPWM问题的多解现象和简单的优化原则。建立了二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，对所求SHEPWM的解抽样进行实验，实验证明了所求解能够实现基波控制目标并消除选定的低频次谐波，证明该文提出的方法是有效的。

采用波形合成法的级联型多电平逆变器谐波控制69-73

摘要：为改善级联型多电平逆变器输出电压波形质量，对通过控制逆变单元开关角实现级联多电平逆变器谐波控制的方法进行了分析研究。针对解方程组法消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题，提出了一种波形合成消除特定谐波的方法。利用此方法可通过简单的三角公式递推计算获得实现特定谐波消除的开关角。依据理论计算结果进行的例证演示列出了开关角所有可能的取值情况，说明通过逆变器开关角的选择可同时实现输出电压中特定谐波的消除及基波幅值的调节。仿真与实验结果验证了该方法的可行性。

四象限变流器的一种准降压式新型拓扑74-78

摘要：针对传统的桥式四象限变流器直流侧工作电压要求较高的缺点，提出一种准降压式新型四象限变流器拓扑，其直流侧工作电压下限值比桥式拓扑降低近一半，适用于直流电压较低的应用场合。该文运用状态空间平均法对这种新型拓扑进行建模和稳态理论分析。Matlab数字仿真与样机实验结果证实了该拓扑、模型及理论分析的正确性。

三电平高压大容量变频器中的短时间尺度脉冲现象79-85

摘要：大容量变频调速系统中存在相当多的短时间尺度过渡过程，如电力电子器件的开关过程、换流回路的转换等，其作用时间一般在微秒至纳秒级。这些过渡过程将直接影响到电力电子装置运行的可靠性，因此，抛开传统的稳态研究模式，从脉冲的短时间尺度来看待这些过渡过程非常必要。该文以三电平高压大容量变频调速系统为试验平台，在得到大容量变频调速系统中各类波过程数学函数的同时，着力将PWM脉冲进行系统分类，综合考虑各类脉冲产生的原因及其作用效果，分析了最小脉宽对于系统动态和稳态性能的影响。试验结果验证了以上分析的正确性。

单级并联式高功率因数直流不间断电源86-91

摘要：提出了一类单级并联式高功率因数直流不间断电源（uninterruptible power supply,UPS）电路结构与拓扑族。它是由二极管整流桥与具有功率因数校正、不间断供电、快速输出电压调节等功能的并联式变换器构成。也可以看成是由主直流变换器、辅助直流变换器和充电器3个模块构成。以Buck-Boost式拓扑为例，深入分析研究了这类变换器的工作模式、稳态原理特性、控制策略，给出了关键电路参数设计准则。理论分析与试验结果表明，这类变换器具有单级功率变换、对负载真正的在线不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网高频电气隔离、输出电压调节速度快、不需故障检测及模式转换电路、体积重量小、成本低等优点。

中国电机工程学报杂志电机与电器

电机参数误差对永磁同步电机弱磁性能的影响92-98

摘要：在矢量控制的永磁同步电机控制系统中，d轴和q轴电流的控制一般是根据电机数学模型推导的最佳性能轨迹，如恒力矩区的每安培电流最大力矩控制和弱磁区的最大功率控制。文中通过大量的实验，研究了当电机模型使用了不精确的各种电机参数后，对永磁同步电机的性能产生的不同影响。

基于自校正技术的开关磁阻直线电动机的位置控制99-103

摘要：该文提出一种考虑外扰动和饱和特性的开关磁阻直线电动机的自校正位置控制方法，利用自校正方法的参数自调整特点，克服因制造精度、饱和以及外扰动造成的模型不确定所带来的控制精度损失。该文中开关磁阻直线电动机采用单入单出的离散模型描述，利用回归最小二乘法估计参数，并应用极点配置自校正算法进行过程控制。仿真和试验结果证明该方法在参数估计、位置跟踪响应速度和在扰动下的鲁棒性等均有很好的效果。

永磁无刷直流电机直接转矩控制104-109

摘要：永磁无刷直流电机以其效率高、噪音低、易维护等优点在工业控制的各个领域得到了越来越广泛的应用。但是，永磁无刷直流电机存在较大的转矩波动，这就限制了它在高精度系统中的应用。直接转矩控制具有瞬时转矩控制的特点。它直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩，并将此观测值和给定值进行比较，差值经滞环控制器得到相应的控制信号，再综合当前的磁链状态来选择相应的电压空间矢量，实现对电机转矩的直接控制。该文尝试将直接转矩控制方法用于永磁无刷直流电机的控制，以期达到抑制转矩波动的目的。仿真及实验结果表明，该文提出的方法能够较好地抑制永磁无刷直流电机的转矩波动，并且具有很高的动态响应速度。