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中国电机工程学报 2019年第07期杂志 文档列表

特约主编寄语1851-1851

摘要：在以往诸多工业应用场合中,直线驱动装置或系统大多采用常规旋转电机并通过中间传动装置(例如链条、齿轮箱等)转换为直线运动,其面临体积大、效率低、精度低、噪声大、机械损耗大、维护量大等问题。直线电机通过初、次级电磁感应即可产生直接推力,并获得直线运动,是直线直驱场合的首要之选。

中国电机工程学报杂志直线电机及驱动系统

双边水冷永磁直线电机的磁热耦合分析(英文)1852-1862

摘要：为了产生高加速度,设计一台12槽11极双边水冷永磁直线电机,其需要给绕组提供很高的电流密度。在这种情况下,铜耗和铁耗增加,电机热分析变得必不可少。针对该电机有水冷和无水冷两种模式,全面考虑电机所有材料建立基于双闭环算法的磁热耦合二维有限元模型。通过模型,分析热对流系数和不同频率下铁耗对温升的影响及温升对永磁体性能的影响,分析连续工作制下水流量对电机温升及推力的影响。结果表明,即使在较小的水流量时,电机的推力仍然可提高2倍。其次,分析不同工作制下电机能输出的最大推力。通过样机测试结果验证分析结果。

电磁轨道发射器临界速度仿真研究1862-1870

摘要：针对电磁轨道发射器动力学响应研究存在的问题,推导得到研究电磁轨道发射器动力学响应问题的解析解,建立以Bernoulli-Euler(B-E)梁、三维矩形截面轨道为研究对象的有限元模型;从临界速度解析解、动力学响应解析解、有限元梁模型等方面,对三维有限元模型进行验证;通过对有限元软件的二次开发,实现了轨道电磁排斥力和枢轨接触力幅值随时间、随发射距离的瞬态加载。研究表明:电磁轨道发射器二维梁模型的数值解和推导得到的解析解具有较好一致性;提出三维有限元计算模型对临界速度的计算误差不超过1.2%;解析模型和三维有限元计算模型对动力学响应计算结果振动周期具有较好一致性,轨道变形幅值具有一定差异,在电枢作用区域轨道变形幅值差异最大;动态发射过程轨道变形幅值与电流正相关,临界速度会导致轨道变形明显增大。

直线永磁游标电机的开绕组单位功率因数直接推力控制1870-1878

摘要：直线永磁游标(linear permanent-magnet vernier,LPMV)电机兼具高效率、低成本、高推力密度等优点,适合于长行程应用领域。但是,该类电机功率因数较低。该文提出一种基于飞跨电容的开绕组LPMV电机单位功率因数直接推力控制策略。建立单位功率因数调制策略,解耦电机所需功率流,降低电源逆变器无功压力使之单位功率因数运行。同时,推导矢量调制型直接推力控制策略,固定开关频率,降低推力脉动。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。

双初级耦合直线感应电动机电磁参数计算1878-1886

摘要：为提高可靠性和冗余性,可将直线感应电动机的初级按照上下方向布置m台并联运行,共用1个次级,即使1台初级发生故障,也可通过其他m?1台初级完成预先设定的任务。该文对双初级耦合直线感应电动机(m?2)的模型及参数进行研究,分析双初级的磁场耦合、次级感应涡流耦合等电机特殊结构对电机电磁参数的影响,并推导得到各个电磁参数,尤其是耦合参数的解析表达式,在此基础上对不同工况下的端口电压、电磁推力等性能进行分析计算,并进行试验验证。计算和实测结果表明,端口电压计算和实测误差为11%,推力计算和实测误差为9%,验证该型特殊结构电机电磁参数计算方法的正确性。

直驱波浪能发电系统综述1886-1900

摘要：波浪能发电装置,即利用海浪运动的机械能转换为电能输出的发电装置。波浪能发电机理研究在国内外受到普遍关注,且波浪能发电转换研究也呈现交叉学科多样性,而不仅仅局限于机械设计与控制系统的开发。着重讨论基于直线发电的波浪能转换系统,旨在对近年来国内外直线发电式波浪能转换系统的研究进展作综述,内容包括:发电装置的水动力学理论,直线发电机种类及相关转换、控制系统的归类,进一步分析比较各种研究方法的利弊。此外,归纳了基于直线发电机制的波浪能发电场的考虑条件及研究,为直线发电波浪能场的实际工程应用提供参考。

双交替极横向磁通直线电机的基础研究1900-1908

摘要：提出一种新型双交替极横向磁通直线电机。该结构集成了两种交替极横向磁通电机拓扑,位于初级和次级的永磁体产生的磁通以相同的方向与绕组相交链,通过共用部分铁心和绕组,充分利用了电机内部空间,提高了材料利用率,增大了电机推力密度。通过分析电机内磁场分布,建立电机磁网络拓扑,并计算绕组磁链,推导电机电磁力表达式。通过有限元对理论分析进行验证,得到电机磁链、反电势及电磁推力分布波形。研制一台实验样机,测量样机的反电势,验证新结构电机的原理与性能。

考虑机械气隙的无槽永磁直线电机热分析及改进(英文)1908-1919

摘要：研究自然冷却的无槽管状永磁直线电机(tubular permanent magnet linear actuator,TPMLA)的机械气隙长度,通过约束和引导热量的流通路径来使永磁体的温度达到最低。通常无槽绕组产生的热量必须首先通过周围的空气进行传导,其散热条件比有槽电机更加恶劣。虽然较小的机械气隙可以增强气隙磁密,但是绕组产生的大部分热量将会传到永磁体上,导致永磁体温升,并减小其剩磁,使永磁体有失磁风险。因此,合理的机械气隙长度对于无槽管状永磁直线电机极其重要。建立电机的电磁和热模型,并将结果与有限元方法进行比较。制作3台不同机械气隙的样机,并进行实验。结果表明,机械气隙对限制和引导热流具有重要的作用,通过增加机械气隙长度来降低永磁体温度的方法取得了良好的效果。

中国电机工程学报杂志智能电网

变流器并网系统复电路模态功率分析1919-1933

摘要：复电路可用来刻画变流器并网系统中原分量和对偶分量的耦合关系,且系统振荡等价于复电路发生串并联谐振。该文引入复电路模态功率的概念,将模态功率和特征根灵敏度联系起来,讨论了变流器并网系统的稳定机理和控制器设计原则。首先,提出了广义导纳的模态功率概念,并说明模态功率是RLC电路中功率概念的推广。其次,推导了模态功率与系统稳定性的关系,据此分析了复电路的谐振机理。在此基础上,分析了变流器导纳的实部与系统稳定性的关系,研究表明导纳的实部与系统稳定性没有一一对应关系,但广义导纳模态功率的实部和系统稳定性存在对应的关系。最后,基于模态功率初步给出了变流器导纳的整定方法。数值仿真验证了基于复电路模态功率的变流器并网系统稳定性分析和控制方法的有效性。

考虑线性化网络约束的电-热多能源系统最优能量流分析1933-1944

摘要：随着热电联产(combined heat and power,CHP)元件与可再生能源的广泛应用,配电网与区域供热网之间的联系更加紧密,将热网与电网进行整体规划与建模十分重要。建立联合热-电网综合模型,并提出一种基于线性规划法的最优能量流求解算法,该模型不仅适用于区域辐射状系统,还可以更广泛地应用在大规模网状多能流系统中。通过对电网、区域供热网以及它们之间的耦合元件进行网络拓扑分析,建立网络方程的基本矩阵规划及其线性能流模型。根据不同的网络拓扑结构,可以对网络系数矩阵进行快速修正,以适用所有的网络结构,显示出模型的通用性与实用性。通过将非线性、非凸集规划问题转化为线性规划问题,计算效率大大提高,并避免了传统算法无法收敛的问题。实例系统的计算与分析验证了所提方法的精确性与鲁棒性。

考虑投资风险的含风电系统电源投资扩展规划研究1944-1956

摘要：市场环境和高比例可再生能源是未来电力能源发展的必然趋势。基于此,该文建立了寡头竞争电力市场下含风电系统的电源投资扩展规划双层模型。在上层模型中,发电公司作为投资主体进行发电投资决策并制定其在市场交易中的报价策略,下层模型模拟集中竞价交易模式下的日前市场出清过程。为保障风电公平参与市场化交易,提出了风电在发电市场中的统一报价模型,并采用条件风险价值(conditional value-at risk,CVaR)度量投资规划博弈过程中竞争对手的不确定性给发电公司带来的投资风险。通过下层问题的最优性条件将双层规划模型转化为具有均衡约束的数学规划问题,继而对其进行线性化与求解。算例结果验证了所述模型与方法的有效性。

电池柔性成组储能系统故障冗余控制策略1956-1968

摘要：近些年来,基于柔性成组技术的电池柔性成组储能系统因其输出谐波小、模块化程度高、电池容量利用率高,在新能源发电领域得到广泛关注;与此同时,由于储能系统功率等级高,模块间荷电状态不均衡,系统故障概率相应增大,故障情况复杂。该文提出3种适用于不同故障情况的冗余控制策略,通过故障后改变基波相角或注入3次谐波的方式重构三相调制波,维持故障后系统正常工作,提高了电池利用率,避免直接停机带来的容量损失。对所提出的3种故障冗余控制策略进行比较,得出特定故障情况下的最佳控制策略,最大程度提高故障后系统能量利用率。最后通过仿真模型和10kW样机平台验证了所提出理论的正确性和有效性。

组串式光伏发电系统直流侧可变拓扑及多目标控制策略1968-1976

摘要：针对常规光伏发电系统低光照下发电效率低、谐波含量高等问题,提出一种光伏发电直流侧可变拓扑结构及多目标控制方法,旨在提高光伏系统运行性能。建立了以光伏系统损耗最小和电流谐波畸变最小为目标的多目标函数。控制器控制跨桥开关切换逆变器运行台数在一台到多台之间转换,使目标函数最小,能够有效提高光伏并网逆变器输出利用率,降低逆变器输出电流谐波含量。将常规光伏发电方式与该文策略发电方式实验数据进行对比,验证该文策略的有效性。

中国电机工程学报杂志输变电技术

近似强模式谐振下高压直流输电系统引起的次同步振荡仿真研究1976-1985

摘要：针对高压直流输电系统(high voltage direct current,HVDC)引起的电力系统次同步振荡问题,该文建立了多输入多输出闭环互联系统模型,将系统拆分为HVDC子系统和交流子系统。当2个子系统的开环模式接近时,系统发生了近似强模式谐振,弱化对应闭环模式的阻尼水平从而引发系统的次同步振荡。在此基础上,为了评估近似强模式谐振情况下系统的稳定性,提出一种开环模式分析方法,可根据开环模式信息对闭环模式分布位置进行预估,进而判断系统是否会发生次同步振荡。最后,通过对示例系统的仿真分析验证了开环模式分析方法的有效性,同时分析了系统运行点和控制环节参数对于近似强模式谐振的影响。

非依赖模型精度的多频无源控制用于APF高精度谐波抑制1985-1996

摘要：已知控制对象模型时无源控制具有较多的控制优势,但在无法获得控制对象的精确数学模型时,其很难实现零稳态误差控制,尤其在多频控制场合中这种影响将更加显著。该文提出一种改进的无源控制器应用于未知精确模型的三相混合并联型有源电力滤波器控制时,不仅可实现零稳态误差控制,而且也能实现多频控制和分相控制。采用傅里叶变换实现多频无源控制器的分相直流模型设计;详细讨论并得出控制器耦合支路上的模型参数设定误差是影响无源控制稳态性能的主要因素的结论,提出在控制器耦合支路上辅助设计一种能补偿模型参数误差的补偿器。理论分析和仿真表明,改进后的控制器能实现零稳态误差控制,且具有较强的鲁棒性。实验结果证明了所提控制算法的可行性。

基于虚拟阻抗补偿的数模混合仿真系统功率接口建模方法1996-2005

摘要：该文提出了基于虚拟阻抗补偿的功率接口建模方法,以提高用于模块化多电平换流器高压直流输电的数字物理混合仿真系统的稳定性和仿真精度。在分析电压源型理想变压器法的原理及稳定性条件的基础上,提出在数字仿真系统受控电流源的控制量中加入虚拟阻抗电流补偿的方法。给出基于虚拟阻抗法的数模混合仿真系统稳定性条件,得出虚拟阻抗可能的取值范围。综合考虑系统稳定性和仿真精度,提出虚拟阻抗参数的优化方法。搭建用于简单系统和柔性直流输电系统的混合仿真系统的仿真模型,进行稳态运行条件下不同接口建模方法仿真结果的比较,验证了文中所提方法对于同时提高数字物理混合仿真系统稳定性仿真精度的正确性和有效性。

中国电机工程学报杂志智能配用电

独立海岛终端一体化系统下电动汽车的投放数量规划研究2005-2016

摘要：在综合能源系统与电动汽车技术高速发展的背景下,该文选取独立海岛的能源系统作为典型综合能源系统。针对实际独立海岛能源系统结构,构建以可再生能源发电与补给能源为源端,常规负荷与车辆耗能为终端的一体化系统。以海岛终端一体化系统运行成本最低为目标,考虑系统安全运行约束的同时,结合居民用车习惯的概率模型,模拟居民不同用车心理风险水平下,电动汽车与燃油汽车规划的投放数量。并根据不同规划结果,分析冬季和夏季典型日下系统运行成本与电力平衡情况。结果表明,居民用车心里风险水平对规划电动汽车投放数量以及系统运行成本有很大影响,为电动汽车在独立海岛上推广和发展提供了新的规划思路。

基于稀疏成分分析的多直流馈入城市电网直流落点系统侧谐波阻抗计算方法2016-2025

摘要：多直流馈入城市电网具有高电缆化率,在电网中易产生感容耦合,从而引发谐振与谐波放大。计算直流落点系统侧谐波阻抗对治理上述问题具有指导意义。由于直流落点背景谐波大且落点侧谐波阻抗并非远大于系统侧,现有方法难以求解。为此,该文提出一种基于稀疏成分分析的改进复独立分量算法,在复独立分量法分离出的谐波源信号基础上进行局部搜索,由稀疏成分分析构造稀疏筛选判据,通过稀疏筛选与非高斯性二次筛选找出与真实源信号吻合的局部信号,进而求取系统侧谐波阻抗。该算法在背景谐波较大且落点侧谐波阻抗非远大于系统侧时仍然适用。通过仿真与实际案例验证所提算法的正确性与有效性。