一种交错并联型三电平双降压式全桥光伏并网逆变器
摘要：提出一种新颖的交错并联型三电平双降压式全桥光伏并网逆变器。保留了三电平双降压式全桥逆变器转换效率高、开关损耗低等优点，交错并联技术的引入，不仅使得逆变器输出电流纹波在不提高功率管开关频率的情况下进一步减小且频率增加一倍，从而减小了并网电流的总谐波失真，而且提高了系统的功率密度，降低了功率器件的电应力和热应力。提出交错并联的两路逆变共用两个工频开关管，弱化了控制的复杂性，提高了系统的稳定性和可靠性，且使得系统更易扩展。详细分析逆变器的工作原理，设计试制一台2kW原理样机，实验结果验证了原理的正确性及系统的性能优势。三电感双Buck逆变器
摘要：双Buck逆变器（dual buck inverter，DBI）不存在桥臂直通的问题，·且功率开关管和续流二极管分离，便于实现续流二极管的最优选取，因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。但是，传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波，磁性元件利用率偏低。为了解决这个问题，提出一种三电感DBI（three．inductor DBI，TIDBI），通过从原始的电感中分离出一个交流滤波电感作为主导的滤波电感，并将两个直流滤波电感耦合，从而提高磁性元件的利用率，有效地降低了滤波电感的体积和重量。详细分析TIDBI的工作原理，给出滤波电感的设计原则。最后通过实验结果验证理论分析的正确性。一种高光效可独立调光的LED均流电路
摘要：发光二极管（light—emittingdiode，LED）的伏安特性易受温度影响，且个体问存在差异，当多条LED支路并联连接于同一电压源时，会出现不均流现象。电流大的LED支路老化加速，光效衰减，甚全过早熄灭，严重影响了LED照明的可靠性。针对此问题，提出一种最小导通电流幅值反馈控制的脉宽调制（pulse widthmodulation，PWM）均流电路，该电路在常见的PWM均流基础上，自动调整LED支路的供电电压，使得LED支路中存在至少一条支路的均流占空比为1，其他支路的占空比尽可能大，有效提高LED光源的发光效率。此外，在该均流电路上，可容易实现LED支路的独立调光，无需增加电路和成本。最后，以Buck变换器驱动3条LED支路为例，搭建实验样机。实验结果证明了所提出的均流电路可有效实现LED支路均流，提高LED发光效率，并具有独立调光功能。永磁同步发电机无速度传感器控制
摘要：基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制需要对估计的反电动势进行低通滤波和补偿，这增加了系统复杂性，并使估计的转子位置受转速估计误差影响严重。为此，提出了一种基于有效反电动势的全阶滑模观测器。该观测器具有二阶低通滤波的特性，可滤除估计的有效反电动势中含有的高频滑模噪声，无需再外加低通滤波器。然后可采用锁相环直接获得转子位置，实现无速度传感器控制。此外，该方法可以通过合理设计滑模增益，提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。基于矢量控制的异步电机预测电流控制算法
摘要：该文提出一种基于异步电机间接矢量控制的预测电流鲁棒控制方法。分析了传统间接矢量控制中电流环比例积分控制器带宽提升受限制的原因，提出基于同步旋转坐标下异步电机数学模型的预测电流控制方法，以提高系统带宽和动态性能。为了增强预测电流控制器的鲁棒性，分析了预测电流控制器使系统不稳定运行的原因，引入鲁棒控制因子来增强系统鲁棒性，降低预测电流控制器对电机参数的敏感度。实验结果表明，与传统的比例积分控制器相比，该文提出的预测电流鲁棒控制能有效增强系统的鲁棒性，提高系统响应速度并且优化系统动态特性。低开关频率下异步电机电流环的数字控制
摘要：电流环数字摔制在异步电机矢量控制系统中占有非常重要的地位，其性能的优劣直接影响电机转矩与磁链解耦控制效果、输出转矩响应速度，甚至牵引变流器一异步电机系统稳定性。而在大功率传动系统中，为降低开关器件损耗，牵引变流器开关频率通常较低，从而产生较大数字控制延时，加剧电机定子电流励磁分量与转矩分量之间的耦合程度。为解决上述问题，文章全面分析异步电机耦合因素，结合零极点对消原理提出一种改进型离散电流控制器，在离散时间域下，不仅确保电流环系统具有良好的动态响应，而且可以实现定子电流转矩分量与励磁分量的有效解耦。模型仿真与实验验证了改进型离散电流控制器的有效性与可行性。新型混合励磁磁通切换型磁阻电机的变结构磁路模型
摘要：为使磁通切换型磁阻电机（flux switching motor，FSM）兼具节电效果与励磁调节能力，提出一种新型单相混合励磁磁通切换型磁阻电机（hybrid excitation flux switching motor，HEFSM），其由励磁绕组与永磁体共同提供励磁磁动势，结构独特，磁路复杂。同时，提出一种适用于该电机静态特性分析的磁路模型建模方案，包括适用于结构变化的气隙及铁心磁阻确定方法，同时避免了重新列解磁路方程，求解方程时对磁化曲线进行插值处理，使得铁心的磁导率为非线性，更加贴合实际情况。设计制作了样机，进行了有限元仿真与实验研究。仿真、实验结果与所建模型计算结果对比表明，所建立的模型能够较好的反应电机的实际特性，为该类电机的设计、分析提供了参考。试运行期间风电机组平均故障间隔时间的估计
摘要：试运行期间平均故障间隔时间（mean time between failures，MTBF）是反映风电机组可靠性的重要指标，但由于此期间的运行故障数据样本少且故障停机随机性较强，现有MTBF分析方法的误差较大。针对此种小样本估计问题和故障的随机性，提出了一种利用多台机组运行信息的MTBF估计方法。其基本思路是：根据风电机组安装及其故障数据的特点，构造具有相同配置的多台故障停机的随机截尾数据，对机组的可靠度进行Kaplan—Meier非参数估计；基于这种初步估计结果，再进行二参数威布尔（Weibull）分布拟合，并根据Weibull分布的性质计算得到机组的MTBF。该文利用北方某风电场的试运行数据，对2012年11月投产的20台风电机组进行了MTBF分析计算，结果表明该方法能够有效提高机组试运行期MTBF估计的精度。车载电源性能测试平台驱动电机调速系统控制策略研究
摘要：纯电动汽车电源性能测试平台是研究电动汽车综合性能的必备条件。为研究纯电动汽车电源性能，提出由直流电机-飞轮组成的车载电源性能测试方案，直流电机用来模拟电动汽车驱动电机，飞轮用来模拟电动汽车的负载和惯量。建立了驱动电机直流调速系统的控制模型，运用Simulink和Psim软件对驱动电机的直流调速系统进行联合仿真，分析并比较了PID控制和模糊-PID控制两种控制策略下驱动电机的直流调速效果；建立了基于dSPACE的车载电源性能测试硬件在环测试平台，以简单循环工况为直流调速系统的参考转速，通过实验对两种控制策略下的仿真结果进行了实验验证。仿真和实验结果均表明模糊-PID控制策略在控制精度和动态性能方面优于PID控制策略。用于模拟游梁式抽油机电动机动态负荷的测试系统设计及应用
摘要：抽油机电动机（beam pumpingmotor，BPM）负荷具有周期性动态变化特点，对于此类工况下的电动机能效检测通常采用标准井测试方法，该方法存在负载单一、通用性差等局限性，难以灵活地模拟油田复杂的负荷特性。为解决这一问题，以国内外油田广泛应用的游梁式抽油机为例，建立了抽油机系统（beam pumping system，BPS）数学模型并分析了模型参数对仿真误差的影响；在此基础上，提出一种通过调整平衡配重及井下摩擦力参数值大小来补偿模型误差的技术手段，并通过遗传算法（genetic algorithms，GA）对上述参数进行优化求解；进一步基于该模型开发出一套室内BPM模拟加载测试系统，该系统采用由四象限变频器与伺服电机组成的能量回馈式单元作负载，仅通过改变上位机BPS模型参数便可实现不同动态负荷的精确模拟。与现场测试结果对比表明，该系统可模拟抽油机空载、轻载及重载工况下的动态负荷特性，误差低于2％，系统节电率达87％。文中研究成果可为油田电机选型及能效动态评估提供重要技术支持。混合型直流真空断路器触头技术——现状与发展
摘要：基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器（hybrid direct current vacuum circuit breaker，HDCVCB）是直流开断技术的有效方式之一，其参数设计及开断能力决定十真空灭弧室的特性。介绍了混合型直流真空断路器的典型拓扑结构及其工作原理，对真空电弧理论和真空灭弧室触头结构的研究概况进行了阐述。分析了直流分断中电流波形与交流中的正弦波不同、电流下降率大、燃弧时间可控等特点，得到了其分断能力与换流电流投入时电弧形态和电极状态密切相关的结论。对不同触头结构下的真空电弧形态演化规律，不同条件下的真空灭弧室的强迫换流分断特性与介质恢复规律等实验研究工作进行了综述，最后对直流真空灭弧室的研发进行了展望。高压气体断路器弧后电流特性的实验研究
摘要：弧后介质热恢复特性对断路器开断能力有着显著的影响，该文旨在通过实验手段研究不同因素对高压气体断路器弧后电流特性的影响。首先以126kVSF6断路器为原型设计了实验样机，之后在不同触头分开时电流相位.（20°、50°、80°），预期短路电流值I（12、18kA）及腔体充气压力P（0．5、0．6及0．7MPa）下进行了一系列开断实验，利用高分辨率的零区设备采集零区电弧电流。结果表明：间隙电弧重燃概率随0增加而增大，当I=18kA且P=O．5MPa时，护为20°时间隙未发生击穿，而分别为50°和80°时弧隙击穿且弧后电流的上升速率分别为1．03和2．08A／ps；弧后电流及其上升速率随，的增大而增加，当口=800且P=0．6MPa，I为12、18kA时所对应的弧后电流上升速率分别为1和2．05A／μs；当日=80°且，=12kA时，弧后剩余电流随着P的增大趋向于减小。气体的热开断能力与临界弧后电流存在对应关系，一定程度上可以考虑将弧后电流的临界值作为弧后热击穿的判据。MMC-HVDC直流单极接地故障分析与换流站故障恢复策略
摘要：直流母线单极接地故障是模块化多电平换流器高压直流输电fmodular multilevel converter based HVDC，MMC．HVDC）的典型故障，分析其故障特性对于故障的诊断、保护的设计及相关参数的优化具有工程意义，另外，故障清除后的恢复也是需研究的重点问题。针对典型交流接地方式，建立了避雷器不动作时直流单极接地故障暂态分析模型，分析了接地装置参数对故障特性的影响，同时定性分析了避雷器动作对故障特性的影响。针对换流站的故障恢复问题，深入分析了上、下桥臂电容电压的再平衡机制，分析表明其再平衡速度取决于桥臂电阻、调制度等参数，并基于理论分析，设计了一种附加控制器以加速电容电压再平衡，降低其对系统和控制参数的依赖。最后基于PSCAD／EMTDC搭建双端MMC—HVDC仿真模型，验证了故障特性分析和故障恢复策略的正确性和有效性。高压直流下激光触发空气间隙放电的实验研究
摘要：随着激光诱导等离子体和空气放电应用结合的日益紧密，激光诱导放电的基本物理过程也得到了广泛的研究。围绕直流高压条件下的纳秒激光诱导放电，研究了不同实验条件（激光入射方式、激光焦点位置）对击穿延时和抖动的影响，并利用ICCD快速照相观察了等离子体的发展过程。结果表明：激光径向入射时，激光焦点偏电极侧有利于击穿延时和抖动的降低；相同激光能量条件下，间隙电压由35kV提升至45kV，平均击穿延时由108μs降为4．8μs：相对于径向入射，轴向入射激光烧蚀电极表面并发射电子，可诱导产生一条平直的放电等离子体通道，间隙的平均击穿延时达到亚μs量级（800ns）。长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究（1）—试验研究
摘要：长空气间隙在负极性操作冲击电压下具有非线性放电特性。为了研究典型长空气间隙的负极性放电特性，利用7500kV冲击电压发生器产生20／2500Its和80／2500Its两种负极性操作冲击电压波，开展了间隙距离为1～10m的棒-棒间隙、棒-板间隙和棒-线间隙的负极性放电特性试验研究，并与其他学者的试验结果进行对比分析。试验结果表明：随着间隙长度的增加，棒-棒间隙、棒-板间隙、棒-线间隙的50％放电电压都趋于饱和，但棒一板间隙的饱和趋势最为明显；当间隙长度为4m时，棒-板间隙与棒-棒间隙的50％放电电压大小关系发生翻转；间隙的平均击穿场强随着间隙距离的增大而减小。该研究揭示了1-10m长空气间隙的负极性操作冲击放电特性，加深了对长空气间隙放电特性的认识。基于正逆问题分析方法的变电站接地网研究综述
摘要：接地网对对系统的安全运行起着重要的作用。接地阻抗和变电站地电位升（ground potentialrise，GPR）对变电站内设备安全性有直接影响；同时，接触电压、跨步电压、网孔电压和转移电压触摸对站内工作人员安全非常重要。变电站接地网的研究核心问题是如何满足IEEE／GB标准规定的安全阈值。此外，土壤参数、不等间距布置、垂直电极和季节性变化是影响设计和故障定位的主要影响因素。从正逆问题研究的角度来看，正问题主要集中于接地网设计，逆问题则是研究接地网被严重腐蚀后对接地网故障支路的定位。该文对己发表的接地网主要研究成果进行综述，其中，重点介绍了中国学者在变电站接地网故障定位方面的研究进展。根据本课题组在接地嘲研究中所得成果，提出一个新的研究视角来揭示变电站接地网的IF问题和逆问题问的内在联系，可以为接地网逆问题中病态的故障诊断方程提供额外的信息。感应电能传输系统死区开关特性的研究
摘要：摘要：目前，在寻求最大功率输出的控制方法中，通常采用变频方式使系统工作在谐振点附近。然而，对于大功率感应电能传输（inductive power transfer，IPT）系统来说，开关管的工作频率较低，死区时间相对较长，如果控制不当，会在谐振点附近的死区范围内出现电压与电流波形畸变，极易造成开关管的损毁，导致系统停机，从而降低了系统的稳定性能。因此，首先研究在高频逆变电压超前、滞后于原边谐振电流以及谐振点附近情况下谐振变换器的开关特性，分析产生电压与电流波形畸变的机理，通过理论推导给出避免波形畸变的运行条件。最后，通过相位滞后控制策略稳定系统的输出，并搭建25kW、气隙20mm的大功率IPT试验平台，通过试验验证理论分析的正确性。管内电缆导体绞缆序列比对耦合损耗作用的优化计算
摘要：建造中的国际热核试验堆以及国内准备建设的聚变工程实验堆上的管内电缆导体（cable．in—conduit conductor，CICC），将运行在快速励磁的大电流复杂磁场中，这使得中心螺线管线圈（centralsolenoid，CS）上的CICC导体会受到约12T磁场的冲击。因此，现有的CICC己采用铌三锡（Nb3Sn）导体，Nb3Sn导体应变敏感性不仅导致电缆临界性能的退化，而且导体中各级绞缆扭距序列对耦合损耗影响很大。为此，对目前ITER项目建议的CS磁体上多种导体的绞缆结构，开展了不同扭距序列对耦合损耗作用的探索。研究分析显示：扭距长度不是决定多级绞缆CICC导体耦合损耗数量大小的唯一因素；当导体中各级绞缆的扭距序列比接近1时，耦合损耗会极大减小。测试数据与数值模拟结果对比分析表明：通过合理选择扭距序列比可以优化计算CICC导体的耦合损耗。
