电工电能新技术

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看准方向,坚定信心,大力促进我国大规模非水可再生能源发电的前进

严陆光

电工电能新技术. 2009, 28(2): 1-6.

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基于我国廿一世纪上半叶积极构建能源可持续发展体系的需求及非水可再生能源发电的发展现状，分析了美好的前景与面临的困难与问题，为大力发展风电、光伏发电与太阳热发电，以及未来综合能源基地的建立，提出了一些有关的认识、见解与建议。

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真空冲击电压下氧化铝陶瓷沿面闪络现象的发展过程

于开坤，张冠军，郑　楠，田　杰，刘国清

电工电能新技术. 2009, 28(2): 7-11.

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真空沿面闪络的发生与发展的过程是电气与电子领域众多学者长期以来所关注的问题，这一复杂的放电现象至今还不能完全从机理上给予说明。本文采用电气、光学联合检测的方法，利用增强型电荷耦合器件(ICCD)对真空冲击电压下氧化铝陶瓷沿面闪络现象的动态发展过程进行了研究，考察了在试样表面溅射金属薄膜电极对闪络发光现象的影响。从闪络的电压、电流和发光波形看出，闪络发生时的电流和发光峰值出现时间一致，并滞后于电压截断点。从ICCD图像可以发现，在试样表面发生完全闪络之前其表面已经出现预闪络发光通道，而沿面闪络发光的最强阶段出现在闪络发生之后的几十纳秒，此时电流出现最大值，能够发现在电极的边缘位置发光最为强烈;溅射电极之后试样的沿面闪络电压有所降低，闪络发生时的发光强度提高，在闪络发生时电极之间的材料内部可能出现体内的复合过程。

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神经系统感应式电刺激方法的研究

张广浩，江凌彤，吴昌哲，霍小林，宋　涛

电工电能新技术. 2009, 28(2): 12-15.

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植入式电刺激器由于体积较大给患者活动带来诸多不便，而磁刺激由于磁场衰减快使其很难应用于深部神经刺激。本文提出了一种感应式电刺激的方法，将一个很小的感应线圈埋入皮下，线圈两端接有与神经相接触的电极。刺激时，在体外放置一个与感应线圈同轴的激励线圈，激励线圈在脉冲电流的作用下产生脉冲磁场，使感应线圈中产生感应电动势并在两电极之间的神经上形成电场，从而使神经兴奋。本文通过理论推导，有限元软件仿真和实验的方法对比了采用感应式电刺激和直接磁刺激两种方法时作用在神经上的电场强度大小，结果均表明在增加感应线圈后受刺激神经上的电场强度明显提高。

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真空中高功率微波下介质材料击穿破坏的实验研究

郝西伟，张冠军，秋　实，侯　清，黄文华

电工电能新技术. 2009, 28(2): 16-19.

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介质窗材料的击穿破坏限制了高功率微波(HPM)的产生和传输，严重阻碍了高功率微波技术的发展。为认识微波下介质材料的击穿破坏现象和机制，本文针对常见的几种介质窗材料(PTFE、PMMA、LDPE及HDPE)在真空中开展了微波击穿破坏实验。实验采用X波段微波源，其输出微波的频率为9·4GHz，功率为1GW，微波模式为TE11。研究了不同材料的微波击穿破坏特性，并针对PTFE介质材料考察了表面加工槽及打磨处理对其微波击穿的影响。对微波破坏后样品进行形貌分析，发现破坏通道与微波电场有着密切的关系，材料的表面加工处理对击穿破坏有显著的影响。通过对不同破坏程度样品的研究，提出了介质材料在微波作用下的破坏发展过程，即破坏初期为材料表面的点状破坏，随着破坏程度的加深，形成贯通的树枝状破坏通道，且破坏通道从材料的表面向内部延伸，最终导致材料的失效。

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基于ANSYS的空气电弧放电等离子体温度数值模拟

胡　辉，杨　旗，包　斌，何俊佳，李　劲

电工电能新技术. 2009, 28(2): 20-23.

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吸入一氧化氮(NO)疗法因其具有疗效快、非创伤性及高选择性等优点，在临床救治新生儿急性肺损伤和持续肺动脉高压等相关疾病方面逐步得到广泛应用。电弧放电是产生NO的一种新方法。因此，研究控制空气电弧放电合成NO的等离子体参数，对实现电弧放电合成医用NO在临床上的应用具有重要意义。本文根据磁流体动力学理论，建立了脉冲电弧放电等离子体轴对称数学模型，运用ANSYS软件，对电弧放电等离子体温度场分布和电流密度进行了数值模拟。结果表明，当电流增大时，阳极附近温度增大，阳极电流密度增大;当弧长增加时，阳极附近温度增大，阳极表面电流密度增大，阴极电流密度略变小。温度的升高，有利于NO的合成及抑制NO2的生成。

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充中性气体RBWO中等离子体引起的脉冲缩短现象研究

葛行军，钱宝良，钟辉煌，刘金亮，徐启福，张　军

电工电能新技术. 2009, 28(2): 24-28.

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针对严重制约强流加速器能量向高功率微波高效转化的脉冲缩短现象，设计了一种吉瓦级、紧凑型、同轴引出电子束相对论返波振荡器(RBWO)，利用KARAT2·5维全电磁粒子模拟程序研究了器件内部充中性气体时，碰撞电离所产生的等离子体对输出微波性能的影响，探讨了导致脉冲缩短的机制。模拟结果表明:充入一定浓度中性气体时，碰撞电离产生的等离子体在电子束传输的路径上形成离子通道，有效中和电子束径向空间电荷力，有利于电子束的传输及束-波作用，但必须控制在一定密度范围内，否则会引起输出微波脉冲缩短;等离子体密度随着充填中性气体密度的增加而增加，且与中性气体的核电荷数相关，等浓度时核电荷数大的气体更易导致输出微波脉冲缩短。

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电流体动力等离子体发生器特性实验研究

刘　勇，李清泉

电工电能新技术. 2009, 28(2): 29-32.

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电流体动力(EHD)等离子体发生器产生的常压等离子体可把电能转化为周围气体的动能，从而加速表面气流的流动。目前EHD等离子体发生器能量转化的具体物理过程仍没有得到合理解释而等离子体发生器的沿面闪络问题亦制约着其性能的进一步提高。本文分别测量了对称结构EHD等离子体发生器在空气和氮气环境下的电气和EHD特性，讨论分析了EHD等离子体发生器的能量转化过程。实验结果表明对称结构EHD等离子体发生器可工作在“推”模式下，且负离子在能量转化过程中似乎起到重要的推动作用。另外，本文研究了表面封装对等离子体发生器沿面闪络的影响。实验结果表明封装后等离子体发生器的沿面闪络得到明显抑制。

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表面粗糙度对绝缘材料真空闪络特性的影响

郑　楠，于开坤，刘国清，张冠军

电工电能新技术. 2009, 28(2): 33-36.

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在高电场作用下，在真空、气体或液体介质中常常会发生沿固体绝缘表面的破坏性放电现象，即表面闪络，而发生闪络的电压往往远低于固体和氛围介质本身的击穿电压，其中尤以真空中的闪络现象最为严重。本文针对真空条件下PTFE和可加工陶瓷在冲击电压下的沿面闪络现象进行了观测和研究。发现改变绝缘材料粗糙度对其闪络特性有明显的影响，并对这些现象进行合理解释。

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图形学在频响数据诊断变压器绕组变形中的应用

许　渊，刘有为，毕建刚

电工电能新技术. 2009, 28(2): 37-40.

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为提高频率响应分析法诊断变压器绕组变形的诊断效果，根据变压器绕组频率响应分析法的数据特点，将数学形态学方法引入变压器绕组故障诊断，以图形表示频率响应曲线间的差异，用数学形态学方法处理这些图形得到关键图块，计算关键图块的形态参数，根据关键图块的数量和形态参数判断变压器绕组状态，为通过频率响应特性试验判断变压器绕组变形提供了一种新的数据分析方法。

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四象限级联型多电平变换器的PWM整流器控制

王　剑，李永东

电工电能新技术. 2009, 28(2): 41-45.

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分析了四象限级联型多电平变换器的功率单元中，H桥逆变器输出功率的脉动对PWM整流器控制尤其是对其直流母线电压的影响。提出外环控制器为直流母线电压反馈与负载功率前馈相结合、内环电流控制为比例积分加谐振(PIR)调节器的PWM整流器控制策略。实验表明该控制策略即使在直流母线电容容量很小时，仍然能得到较为稳定的直流母线电压，验证了控制策略的有效性。

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阵列式集成电感四相VRM的研究

陈　超，李洪珠，付兴武

电工电能新技术. 2009, 28(2): 46-49.

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为了提高VRM的输出动态响应和降低稳态纹波，提出了一种用于四相VRM的阵列式集成电感。在不考虑漏磁通影响的情况下，分析阵列式集成电感参数对VRM性能的影响;建立了磁件的等效电路，对阵列式集成电感与分立电感四相VRM进行电路仿真比较，仿真结果验证了理论分析的正确性。试验结果表明阵列式集成电感四相VRM动态响应性能较好。

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增强型轨道炮电感梯度及其影响因素

刘守豹，阮江军，张亚东，苏　毅

电工电能新技术. 2009, 28(2): 50-53.

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电感梯度对轨道炮性能有着重要影响。为了实现对增强型轨道炮电感梯度的数值计算，推导了电枢受力公式，介绍了二维时谐涡流场的控制方程，建立了计算电感梯度的二维有限元模型，对一种典型结构增强型轨道炮的电感梯度进行了精确计算，讨论了电感梯度受时谐分析频率和外轨道尺寸影响的规律，给出了不同影响因素下轨道内部电流密度和空间磁力线的分布图，并据此解释了电感梯度变化的原因。根据分析结果给出了增强型轨道炮的优化设计方案。

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脉冲电压对电机定子绝缘影响的试验研究

韩　冬，付祥波，宋暾

电工电能新技术. 2009, 28(2): 54-57.

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变频电机定子绝缘承受来自逆变器的连续高压脉冲方波，其失效机理同工频正弦电压作用下具有很大的差异。本文以匝间绝缘用的电磁线为试验对象，研究了脉冲电压幅值、脉冲上升沿时间、脉冲频率、占空比以及温度对绝缘失效时间的影响。结果指出:高频正弦电压下的电晕老化绝缘失效机理并不适合于连续高压脉冲下的失效。脉冲电压造成电磁线表面变色的针孔状损伤或者大面积的炭化是导致绝缘失效的直接原因。在高频下，脉冲陡上升沿加速了绝缘的失效。

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注入式混合有源滤波器直流侧电压抬升问题研究

雷　振，罗　安，赵　伟

电工电能新技术. 2009, 28(2): 58-62.

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分析了一种并联谐振注入式混合有源滤波器，这种新型混合有源电力滤波器能够补偿一定的无功，注入支路采用基波谐振的方法大大降低了有源滤波器的容量，使其适用于高压系统。在介绍了系统滤波原理的基础上，分析了实践过程中发现的直流侧电压抬升现象产生的原因，并分析了直流侧电压的抬升过程，提出了从减小死区时间、针对直流侧电压采用滞环比较器、回灌电流前馈控制以及控制直流侧电容以PWM整流的方式吸收或释放适当功率几个方面采取措施抑制这种现象以保护电路器件的方法，现场应用结果证明了研究结论以及提出解决措施的正确性。

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一种电动自行车用无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法

杨　旭，瞿文龙

电工电能新技术. 2009, 28(2): 63-67.

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本文提出了一种用于电动自行车的无位置传感器无刷直流电机转子位置信号的检测方法。本文所有测量电压的参考电位为电源的负母线。高速下通过比较电机的交流虚拟中点与直流虚拟中点，得到反电势的过零点;低速下将电机的交流虚拟中点电压与负母线电位进行比较，得到反电势的过零点。再将反电势的过零点延迟30°电角度即可获得无刷直流电机绕组换相所需要的转子位置信号。该方法具有扩展速度范围的优点。由于不必对检测信号进行滤波，不但省去了滤波电路，同时消除了滤波电路带来的相移问题。文中对该检测方法的原理进行了详细介绍，并通过实验验证了该方法的有效性。

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基于交流斩波逆变器的交直交矩阵变换器研究

岳　舟，朱建林，杨　玲

电工电能新技术. 2009, 28(2): 68-72.

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本文在矩阵变换器和交流斩波逆变器的基础上提出了三种新颖的交直交型矩阵变换器，称之为交流斩波式矩阵变换器(AC ChopperMatrixConverter， ACCMC)。阐述了这类矩阵变换器的电路拓扑结构、工作原理，然后通过仿真研究和样机实验证明了该电路的可行性和有效性。该电路的电压传输比可达1·0，甚至更高，这就突破了传统的矩阵变换器电压传输比最大为0·866的限制，且输出电压波形的失真度很小，因此具有很好的研究意义和应用价值。

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基于在线网络拓扑分析的变电站操作票专家系统

李　玲，罗　安，赵　伟

电工电能新技术. 2009, 28(2): 73-77.

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本文提出了一种基于在线网络拓扑分析的操作票专家系统。该操作票专家系统采用产生式表示法和树状网络表示法相结合的形式表示知识库，并把邻接表应用到网络拓扑关系中，采用Hash查找法搜索邻接表，并根据在线SCACD实时数据，确定需操作元件，然后采用正向推理搜寻知识库，形成与实际运行方式和操作任务相符的操作项。应用结果表明该系统设计方案可行，智能程度高，稳定可靠性强。

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Progress of Journal‘Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy’

秦洁等

电工电能新技术. 2009, 28(2): 78-80.

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2009年, 第28卷, 第2期　刊出日期：2009-04-10

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