电工电能新技术

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窦真兰，王晗，凌志斌，蔡旭

电工电能新技术. 2011, 30(3): 1-5.

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在不具备风场环境或风力机的实验室的情况下，建立风力机输出特性模拟实验平台，对风力发电系统的研究具有重要作用。本文考虑涡流的影响，对叶素进行权系数分配，采用叶素理论建立风轮转矩模型，并根据风力机和直流电动机具有较大相似特性，利用控制直流电动机的输出转矩来模拟风力机的特性，搭建了交流励磁变速恒频风力发电系统实验平台。实验不仅验证了风轮转矩模型的正确性和实时性，体现了虚拟风力机在风速变化时模拟输出风轮转矩的快速跟随性能，而且证明了变速恒频风力发电系统控制策略的正确性，为风力发电系统的研究提供了完整有效的实现方案。

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基于变频控制的串联谐振 DC/DC 变换器的研究

陈良亮，尹宏旭，周斌，张浩，丁志刚

电工电能新技术. 2011, 30(3): 6-9.

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串联谐振 DC/DC 变换器具有电路结构简单、在全输入和全负载范围内可实现开关管的ZVS、功率转换效率高等优点，是目前开关电源研究的热点之一。本文分析了基于变频控制的串联谐振 DC/DC 变换器的工作原理，阐明了变换器在三种不同开关频率下的工作特性，定量地给出了不同工作状态下变换器的输入电压、输出电压、开关频率以及谐振电感等参数之间的关系式。在一台 1. 5KW 原理样机上的实验结果表明，该变换器变换效率最高可达 96. 3% ，所有开关管实现ZVS，不同工作状态时变换器输入输出电压等参数关系与理论分析一致。

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改进的 Hilbert-Huang 变换在船舶电网谐波检测中的应用

苏玉香，刘国平，沈晓群，叶继英

电工电能新技术. 2011, 30(3): 10-14.

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本文首次将改进的 Hilbert-Huang Transform( HHT) 方法用于船舶电力系统谐波检测中。 HHT 方法在分析船舶电网谐波时存在模态混叠现象，不能有效得出各次谐波分量，本文采用基于Fourier 变换的 empirical mode decomposition( EMD) 方法，根据 Fourier 谱进行频带滤波，然后再利用EMD 分解得到准确的 intrinsic mode function ( IMF) ，最后进行 Hilbert 变换得到各次谐波分量的瞬时频率和瞬时幅值。有效解决了 Fourier 变换不具备时频局部特性以及 HHT 方法存在的模态混叠问题，实现了真正意义上的时频分析。在 MATLAB/Simulink 平台上建立船舶电网谐波源模型，仿真谐波电流信号，应用改进的 HHT 方法进行分析，并与小波包变换方法相比较，仿真结果表明改进的 HHT 对船舶电网谐波检测效果非常好。

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斜极面交流接触器动态特性与优化设计研究

鲍光海，张培铭

电工电能新技术. 2011, 30(3): 15-18.

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采用 ANSYS 有限元软件对平极面铁心的交流接触器动态特性进行仿真计算并通过高速摄像机进行了机构动态特性的非接触测试验证，证明仿真计算的正确性。在此基础上计算了斜极面铁心交流接触器在不同斜角度下的吸力特性，对平极面交流接触器与斜极面交流接触器静态特性进行比较分析。最后采用基于遗传算法的人工鱼群优化算法对斜极面交流接触器进行动态优化计算，优化结果表明，斜极面交流接触器线圈、铁心的体积比平极面有大幅度的减小，而且其动态特性比平极面交流接触器更好。

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包含静止无功发生器的电力系统鲁棒 H ∞ 控制

张敏，蔡创文，刘伟，周少武

电工电能新技术. 2011, 30(3): 19-23.

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针对包含静止无功发生器的电力系统存在的非线性和不确定性，提出了一类混合不确定系统的一般描述及其鲁棒 H ∞ 控制器的设计方法。将这一方法应用于包含静止无功发生器的多机系统中，用以设计系统的静止无功发生器和发电机励磁控制器。对所给系统给出了仿真实验结果，论证了控制器的有效性。

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考虑磁阻率张量的三维磁场有限元分析

孙景峰，杨庆新，张闯，李永建

电工电能新技术. 2011, 30(3): 24-27.

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在变化的磁场中，磁材料的磁阻率表现为一个三维二阶张量。在数值计算过程中通常把这个张量简化为标量或矢量，但在对计算精度要求比较高的时候，这个张量就应该被充分考虑。本文针对磁阻率张量，结合六节点三棱柱单元，推导了相应的有限元方程组。在新方程组中磁阻率张量中的非主对角线元素得以充分体现。基于这个方程编写了有限元计算程序，并利用有限元软件Femap 做前处理与后处理，实现了对三维磁场的有限元分析。仿真结果表明，当磁阻率张量被设为不同形式时，磁场的分布会有一定程度的变化，且张量中各个元素所起的作用亦不相同。

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永磁同步直线电机直接进给系统鲁棒 PID 控制研究

李满华，陆华才，孙驷洲

电工电能新技术. 2011, 30(3): 28-31.

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针对高速机床永磁同步直线电机进给单元模型摄动大、扰动力复杂的特点，在建立了进给系统 SISO 的频域模型的基础上，利用 H ∞ 控制理论派生出闭环增益成形方法，对进给系统的频域模型设计了一个鲁棒控制器。仿真和实验表明该非线性控制器跟踪误差、速度响应等性能远优于传统的内嵌式 PI 控制器，对系统的模型摄动和外界干扰具有较强的鲁棒稳定性。

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飞轮及柴油发电混合储能系统应用于微网的仿真研究

黄宇淇，董琴，诸嘉惠

电工电能新技术. 2011, 30(3): 32-37.

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性能及维护上的固有缺陷使蓄电池储能这种方式难以满足未来智能微网对储能系统的要求。本文利用飞轮储能系统具有无限次数的大功率充放电和柴油发电机组低成本、持续发电的特性，将飞轮及柴油发电混合储能系统应用于微网中; 当微网正常并网运行时，通过控制飞轮储能系统及并网逆变器，可稳定网侧输入功率，起到平抑微型电源功率和负荷波动的作用; 在主电网永久故障时，飞轮储能系统向微网短时提供大量功率，同时启动柴油发电机组，待其稳定运行后并入微网。理论分析及仿真实验表明，在微网中应用飞轮及柴油发电混合储能系统是经济的、高效的，可有效提高微网抗灾变能力，提高供电可靠性。

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注入功率空间上电力系统小扰动稳定域的实用边界

郝正航，陈卓

电工电能新技术. 2011, 30(3): 38-42.

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基于注入功率空间上小扰动稳定域的定义，提出了多机电力系统小扰动稳定域的实用边界计算方法。首先分析了二机电力系统小扰动稳定域的特点，发现其边界具有固定的规则形状; 然后，引入分群和二机等值的方法，对多机系统先分群和等值，再搜索 Hopf 分岔集。由于全部分群子空间上的 Hopf 分岔集和原系统的 Hopf 分岔具有映射关系，所以等值简化系统的 Hopf 分岔集可作为原系统小扰动稳定域的“实用边界”。最后，通过对一个 4 机示例系统的“实际边界”和“实用边界”的计算对比表明，“实用边界”和“实际边界”具有较好的一致性。

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高压交流架空线路工频电场对人体的影响

王杰，张小青，王涛，陈灏，盛财旺，刘峰

电工电能新技术. 2011, 30(3): 43-46.

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本文主要讨论了高压交流架空线路下人体对地感应电位和人体接触电流的算法。文中首先把人体简化等效为一个等值圆柱，用等效电荷法导出了单相架空线路下人体对地电位的计算模型。在此基础上，进一步将模型与算法推广到三相高压交流架空线路的情况。然后本文运用所推出的模型与算法计算出人接触架空线路下的导体时通过人体的电流。本文推出的模型与算法具有计算步骤简单，计算量小，便于工程运用等优势。

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螺旋线圈电磁发射器径向受力仿真与电枢设计

杨栋，沈志，刘振祥，杨丽佳，蒋雅琴，欧阳建明

电工电能新技术. 2011, 30(3): 47-50.

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通过数值仿真，根据螺旋线圈电磁发射器( HCEL) 驱动线圈的径向磁场分布，提出一种“D”形截面电枢并确定其最佳受力位置。计算表明，相同线度的“D”形电枢比矩形电枢加速度更大，即在炮长( 弹丸加速长度) 相同的情况下，“D”形电枢比矩形电枢具有更高的出口速度。以“D”形电枢为例，分析了弹丸线圈与驱动线圈上的轴向、径向受力分布。结果表明，弹丸线圈与驱动线圈的径向力主要为向外的膨胀力，在炮结构的工程设计中应在线圈外围进行加固。

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反激式变换器电磁辐射的 FDTD 仿真与分析

赵全斌，付琦，和军平

电工电能新技术. 2011, 30(3): 51-54.

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开关电源电磁辐射发射容易超出 EMC 标准限值，有必要对其形成机理、特性和预测进行研究。本文在建立电容、变压器、PCB 引线、半导体开关等元器件模型基础上，对 Flyback 开关电源进行了时域有限差分( FDTD) 建模，仿真研究了其在开放空间中远场电磁辐射的分布和规律。仿真结果表明开关电源输入 /输出电缆是电磁辐射的主要影响因素，并验证了共模电感对远场电磁辐射的抑制作用。

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抑制电压波动的风电机组自抗扰控制仿真研究

赵辉，李斌，岳有军

电工电能新技术. 2011, 30(3): 55-58.

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由于风具有随机性和间歇性等特点，风力机的输出功率变化很大。而风力发电引起电压波动和闪变的根本原因是并网风电机组输出功率的波动。为提高风电机组控制系统的鲁棒性，本文将自抗扰控制技术( ADRC) 引入到风电机组转矩控制中，将转矩尖波信号归到未知扰动中，在风速突变的情况下保持输出转矩稳定。采用非线性状态误差反馈控制率( NLSEF) 抑制转子电流波动，从而抑制转矩扰动。MATLAB/Simulink 仿真证实该方法能在发电机输出侧有效抑制扰动，提高了风电机组动态性能，有利于改善供电质量。

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电力系统抗差状态估计研究综述

亓俊健，何光宇，梅生伟，顾志东

电工电能新技术. 2011, 30(3): 59-64.

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状态估计是电力系统能量管理系统的重要组成部分。传统加权最小二乘估计不具备抗差性，为此产生了抗差估计理论。本文介绍了抗差估计的定义、目标及基本类型，综述了电力系统抗差状态估计的经典方法和新方法。经典方法主要包括 M 估计、GM 估计、高崩溃污染率估计等; 新方法包括新息图状态估计、最大相关熵估计、最小信息损失状态估计、最多赞成状态估计、最多约束满足状态估计、最大合格率状态估计、最大正常测点率状态估计等。各种新方法通过增加有利于估计的信息提高了估计的抗差性，促进了电力系统状态估计的研究。文中分析比较了各种方法的优缺点，并对今后电力系统抗差状态估计的研究进行了展望。

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中压电缆终端高频电热老化试验装置的研制及分析

周凯，吴迎霞，陶霰韬，赵威，李旭涛

电工电能新技术. 2011, 30(3): 65-69.

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中压电缆终端被广泛应用于柔性交流输电和作为逆变器和电机的连接中，这些电缆终端可能会遭受到高频谐波电压的冲击，从而导致其绝缘迅速失效。本文研制了模拟电网高频谐波电压和工频大电流的电热老化试验装置。首先，通过信号发生器和功率放大器产生低压大电流信号，再通过高频变压器升压获得高频高压; 同时通过工频试验变压器产生工频高压，将工频高压和高频高压同时施加到样本上，形成叠加; 并分别在两侧加以滤波器阻止高频和工频高压串入到低压系统;最后通过 CT( 电流互感器) 施加 150A 左右的大电流模拟实际工况。通过实验和红外热成像结果分析，该装置有助于高频电压下的电缆终端绝缘老化研究。

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HEV 再生制动控制策略的研究

仇秋飞，朱伟，赵云飞，吴叶青

电工电能新技术. 2011, 30(3): 70-74.

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制动能量回收是电动汽车的一个重要特性，也是电动汽车能实现经济性的重要方面。分析了制动能量回收过程中的限制因素，然后通过对整车系统结构以及再生制动控制策略的设计，削弱并解决了这些因素对制动能量回收的限制，以达到设计目的。最后进行道路试验，试验结果表明:在多模式驱动下该新型混合动力的再生制动系统可以回收总能量的 25% ，延长了续驶里程。

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基于伪动态的混沌人工鱼群算法在多阶段输电网络规划中的应用

聂宏展，王毕元

电工电能新技术. 2011, 30(3): 75-79.

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与传统输电网络规划不同，多阶段输电网络规划需要考虑时段因素，在何阶段搭建何种路线使全局规划方案最优。多阶段规划的难点是阶段之间的过渡，后面阶段的决策要根据前面阶段的决策来定，对于大规模输电网规划经典的动态规划方法无法解决。利用伪动态规划的思想处理多阶段问题，这样减少了算法的迭代次数和运算时间。将混沌优化算法和人工鱼群算法相结合，摆脱了混沌搜索的盲目性和人工鱼搜索的局限性，使该混合算法效率高、收敛速度快。对巴西南部 46节点系统的计算结果表明，该混合算法具有可行性和高效性。

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基于 ZigBee 的高压带电体温度在线监测系统

滕志军，屈银龙，王中宝，杨旭

电工电能新技术. 2011, 30(3): 80-83.

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在现代电力系统中，高压带电体温度监测已经成为电气设备安全运行所面临的实际问题。本文提出了以 ZigBee 无线传感器网络为核心，以以太网为骨干网，采用 CC2430 芯片为传感器控制核心的高压带电体温度测量方案。试验证明，系统能够实时监测高压带电体温度变化，工作稳定可靠、具有较高的实用性和市场价值。

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优化配置配电网的谐波抑制装置研究

夏向阳，曾小勇，罗时武，徐林菊

电工电能新技术. 2011, 30(3): 84-88.

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针对配电网谐波存在的特点，以配电网各节点谐波电压含有率和畸变率满足限值为要求，本文提出了一种基于改进的模拟退火-粒子群优化算法来配置滤波装置，优化算法中引进一个自适应惯性因子和存储器，能在保证良好的搜索精度时也大大加快算法的收敛速度。仿真结果表明，通过该优化算法提供的滤波装置配置方案能达到较好的滤波效果和经济效益，具有一定工程应用价值。

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2011年, 第30卷, 第3期　刊出日期：2011-07-10

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