电工电能新技术

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大力加强我国海洋石油勘探开发安全与陆上油气储运安全工作的建议

严陆光，卢强，宋振骐，戴金星，刘光鼎，侯保荣，孙振纯，姜标，黄常纲，沈沉，谭宗颖，胡国艺，姜伟，刘峰松，谢光锋，冯霞，王友华，王静，何玉发，刘欣

电工电能新技术. 2012, 31(2): 1-10.

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保证我国石油天然气可靠安全的供应是我国可持续发展的基础。海洋石油勘探开发安全与陆上油气储运安全是我国能源工作的重要方面。本文叙述了安全工作的重要性，海洋石油勘探开发安全与陆上油气储运安全的现状，与安全相关的科技问题及主要工作建议。

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雷电冲击电压波形K因子零相位数字滤波器设计

司文荣，傅晨钊，黄华，金珩，李彦明

电工电能新技术. 2012, 31(2): 11-14.

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针对最新版 IEC60060-1《高电压试验技术，第一部分: 一般定义及试验要求》中叠加过冲和振荡的标准雷电冲击波形的数字处理程序，其引入与频率相关的试验电压因数 k( f) ，介绍一种设计等价于 k( f) 对应转移函数的 K 因子零相位 IIR 数字滤波器的方法。对零相位数字滤波原理进行了分析与仿真实验。基于 IEC60060-1 中定义的试验电压因数 k( f) ，给出了设计 K 因子零相位IIR 数字滤波器的推导过程，以及可用于开发冲击电压测量软件的时域滤波差分方程。最后对最新版 IEC61083-2《高压冲击试验测量用仪器和软件，第二部分: 对软件的要求》附带的 TDG 2. 04 中几种典型雷电冲击电压波形进行了滤波处理与参数提取，验证了该方法的可行性和准确性。为研制冲击电压测量系统提供了一种实用的数字滤波技术。

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双向无损蓄电池均衡系统的设计与实现

张金龙，夏超英

电工电能新技术. 2012, 31(2): 15-18.

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针对磷酸铁锂蓄电池在串联使用时各单体间存在的电压差的问题，本文结合当前流行的均衡策略具体设计实现了一套双向无损均衡系统。硬件方面，本系统通过资源的有效配置实现了信号控制电路与均衡电路的集成; 软件方面，则设计了一种模块分组均衡的策略。实验结果表明，该系统可以有效降低电池单体间的不一致性，并具有较快的均衡速度和良好的均衡精度。

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一种 35kV 大容量无功补偿与谐波抑制综合系统

孙娟，罗安，帅智康，张久林

电工电能新技术. 2012, 31(2): 19-22.

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为解决广西某变电站的谐波和无功等电能质量问题，本文提出一种 35kV 大容量无功补偿与谐波抑制综合系统，采用无源滤波器与有源电力滤波器混合的结构，无源部分补偿无功功率，有源部分和无源部分共同抑制谐波。本文分析了综合系统的拓扑结构和补偿原理，提出了电压外环、电流内环的双闭环控制策略，保证综合系统有源滤波器的直流侧电压稳定和实现谐波抑制与无功补偿功能，并对无源滤波器组和有源滤波器分别采取了有效的保护措施，现场运行结果验证了系统的有效性。

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电磁发射系统 C 型固体电枢的电流密度分布特性及其机理分析

曹昭君，肖铮

电工电能新技术. 2012, 31(2): 23-26.

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为得到 C 型固体电枢的电流密度、焦耳热分布特性，在假设电枢与轨道之间是不分离接触、理想全接触的前提下，基于数值仿真分析了 C 型电枢的电流密度和温度场分布特性及其产生机理，并进一步探讨了电枢结构尺寸变化对电流密度特性分布规律的影响及其影响机理。得出了集肤效应与邻近效应对电枢的特性分布有重要影响。

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基于热电耦合的 10kV XLPE 地下电缆群温度场数值计算

王巧玲，杨玉平，梁永春

电工电能新技术. 2012, 31(2): 27-30.

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利用有限元计算了地下电缆的焦耳损耗和温度场分布，利用迭代法实现地下电缆温度场和电磁场间的耦合计算，提高了地下电缆温度场计算的精度，利用迭代法确定地下电缆的载流量。本文对地下直埋多芯电缆群的温度场进行了计算，并给出了相应的载流量。耦合计算结果比非耦合计算结果更接近试验结果，完全满足工程实际的需要。

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基于 CZT 的电力谐波参数高精度估计

秦媛倩，唐轶，杨洛

电工电能新技术. 2012, 31(2): 31-34.

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提出了一种基于 CZT 的电力系统谐波参数高精度估计方法。利用 CZT 实现频谱细化的特点，首先从复杂信号中提取基波分量，将其减去。然后对剩余信号加 5 项 Rife-Vincent 窗，进行 FFT分析。最后根据提取基波频率求出各次谐波频率，对 Rife-Vincent 窗函数在频域插值。仿真验证表明 5 项 Rife-Vincent 窗抑制频谱泄露效果很好，在非同步采样的情况下，对含有 30 次谐波的复杂信号进行仿真分析，结果与传统双谱线插值算法有几乎相同的估计精度，但计算时间约节省了一半。

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热电发电装置的动态模型及分析

袁义生，熊晶

电工电能新技术. 2012, 31(2): 35-38.

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建立以热电发电器件为核心构成的热电发电装置的数学模型。通过运用热力学第一定律，分别建立了热冷端散热器和热电发电器件的动态数学模型和相应的等效电路模型。在简化一些小热容器件的基础上，建立了完整的热电发电装置的动态等效电路模型。根据所建模型分析了 Seebeck 效应输出电压在输入热量波动下的源响应特性和在负载电阻波动下的负载响应特性。最后建立了小型试验装置，测试了装置的源响应曲线和负载响应曲线，并与建立动态等效电路模型的仿真结果相比较，试验和仿真吻合，证明了模型的有效性和分析的正确性。

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中小功率并网逆变器中滤波器的分析和设计

陈小宇，罗利文

电工电能新技术. 2012, 31(2): 39-41.

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小功率并网逆变器输出含有较多的谐波，直接并网会给电网带来一定的谐波污染。传统的无阻尼 LCL 型滤波器存在零阻抗谐振带，很难滤除谐振频率附近的谐波，同时也会影响电流跟踪的精度。在无阻尼的 LCL 型滤波器基础之上，设计了带阻尼的滤波器; 并且利用仿真软件分析了阻尼电阻值对系统损耗和滤波效果的影响。对样机输出电流进行傅里叶分析可知阻尼型滤波器能够显著地减少输出电流谐波含量，同时提高电流跟踪精度。

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五桥臂逆变器驱动双异步电机调速系统的调制方法研究

刘嘉，梅杨，王莉娜，孙凯

电工电能新技术. 2012, 31(2): 42-46.

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在电力机车、电动汽车以及一些工业应用中，常需要两台或者两台以上的电机并联运行。因此，系统中需要多个逆变器。为了降低成本，针对两台电机独立控制的需求，本文研究了采用五桥臂逆变器拓扑的控制系统，并提出了一种适用于五桥臂逆变器的改进型七段式 PWM 调制方式。该调制方式基于传统的空间矢量脉宽调制技术，通过将控制周期进行分区来实现对两台电机分别独立控制的目的。便于数字信号处理器实现是该调制方式的一大特点。仿真和实验结果验证了该调制方式的可行性和有效性。

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基于电流矢量的三电平逆变器死区和管压降补偿策略

宋文祥，张旭

电工电能新技术. 2012, 31(2): 47-51.

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在电机控制过程中，死区和管压降的存在导致逆变器输出波形畸变。为了消除电压和电流的畸变，死区和管压降补偿是必要的。本文给出了一种简洁高效的三电平电压型逆变器死区补偿方法，用以改善电机的输出波形，详细分析了死区产生机理，利用电流矢量对死区进行准确补偿。根据 PWM 状态和电流矢量的位置分析功率器件压降的变化，结合电流方向进行补偿。最后基于F2812DSP 芯片的三电平逆变器实验平台对该方法进行了开环和闭环实验研究，验证了理论分析的正确性和实际可行性。

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有源电力滤波器直流侧电压优化控制研究

徐锋，程汉湘，何绍洋

电工电能新技术. 2012, 31(2): 52-55.

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首先通过分析有源电力滤波器直流侧电压波动对系统补偿效果的影响，并且做了相应的实验，进一步证明了直流电压控制效果越好，对系统谐波补偿更有利。然后针对此问题，在直流侧采用两种电压控制方式，通过分析实验数据，得出优化的 PI 控制方式，系统电流补偿效果更好。

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基于改进型电流控制策略的单相并网逆变装置研究

曾晓生，杨苹

电工电能新技术. 2012, 31(2): 56-59.

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单相并网逆变装置的性能主要取决于其控制技术，传统的并网电流瞬时值单环 PI 控制虽然能够获得快速的动态性能，但不能保证输出电流幅值的精度且系统会受电网电压影响。针对以上问题，本文提出了并网电流平均值外环和瞬时值内环的双环控制策略，提高了系统的精度，并在内环加入电网电压前馈环节，消除了电网电压的干扰。通过仿真实验和样机对比实验证明了所提方案的有效性。

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考虑线路有功传输约束的静态电压稳定分析

初壮，王亮亮，蔡国伟

电工电能新技术. 2012, 31(2): 60-63.

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在求解电压稳定临界点的过程中，考虑了线路有功传输的系统静态安全运行约束，将电压稳定临界点的求取转变为非线性规划问题，建立以求解负荷裕度为目标函数的数学模型。采用对初值要求不高的非线性原对偶内点法求解已知负荷增长方向上的电压稳定临界点，该方法能够考虑各种等式和不等式约束条件，具有较强的鲁棒性。比较了考虑线路有功传输约束与不考虑约束两种情况下的支路功率，找到其中的薄弱支路。最后通过 IEEE-30 节点系统的仿真计算，验证了该模型及算法的有效性。

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微网优化运行研究进展与展望

刘文胜，毛晓明，陈志勇

电工电能新技术. 2012, 31(2): 64-68.

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微网将多种分布式电源、负荷、储能装置集成在一起，可以灵活地并网或孤岛运行，在节能降耗、提高供电可靠性等方面具有巨大潜力。如何实现微网优化运行是微网研究的关键问题之一。本文对微网优化运行研究进展进行综述，概括和分析相关数学模型和优化算法，讨论多目标优化处理方法，探讨模型和算法的应用前景。最后，结合研究现状中存在的不足，对进一步的研究动向进行展望。

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磁调制式直流漏电流互感器

王尧，李奎，郭志涛，岳大为，牛峰

电工电能新技术. 2012, 31(2): 69-73.

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针对现有磁调制式电流互感器结构和电路复杂的不足，提出一种单磁芯结构的磁调制式直流漏电流互感器。该互感器基于 Atmega16 单片机，通过检测二次绕组输出信号的直流分量来测量直流漏电流的大小和方向。其电路简单、测量精度高，并具有 RS485 通讯接口，可与上位机构成直流系统接地故障巡回监测系统。经试验验证，本文设计的磁调制式直流漏电流互感器的测量误差小于 3% ，能够满足直流系统接地故障巡回监测的要求。

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用于检测电气设备电晕的盘锥天线的研制

刘孝全，周泽宏，崔玉家，黄昊，周茂，姚陈果

电工电能新技术. 2012, 31(2): 74-78.

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为实现对变电站内电气设备电晕放电的检测，研究并设计了宽频带、高增益和水平面( H 面)全向性的天线作为电晕检测的传感器。通过分析盘锥天线的辐射特性和特性阻抗，确定其设计为电晕检测天线具有优势，用离散化方法加工出的盘锥天线，在 10MHz ～ 1GHz 以上具有良好的频率响应特性，平均增益 4dB 以上，在变电站检测试验中表现出良好的电晕放电信号接收能力。基于该天线可以开发出固定式或车载式电晕监测和定位系统，该系统可以监测整个变电站设备的电晕情况并且其工作不与设备发生接触。

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GLBest-PSO 算法在热工过程模型参数辨识中的应用

郝超，徐志成

电工电能新技术. 2012, 31(2): 79-82.

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过程对象的数学模型，对热工控制系统的设计和分析有着重要的意义。为了达到精确建模的目的，提出了一种基于全局-局部参数最优的粒子群优化算法的辨识方法。将过程模型的每个参数作为群体的一个粒子，利用粒子在空间进行高效并行的搜索来获得最佳参数值，提高了辨识精度和效率。对典型热工过程进行辨识表明: 该方法对过程模型的阶次不敏感，对不同输入信号均能得到满意的辨识精度和效率，模型输出与实际输出基本一致，辨识效果较好。

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电弧炉电能质量数据在线监测系统

滕志军，王中宝，赵龙，李国强

电工电能新技术. 2012, 31(2): 83-87.

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简要阐述了关于电弧炉电能质量的测试方法，对 ZigBee 技术作了简单介绍，设计完成了各相关部分的软硬件，并针对电弧炉做了电能质量测试工作。测试结果及传输实验表明，监测系统安装调试简便，工作稳定性高，电磁兼容性好，具有较高的应用推广价值。

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单相非隔离型并网光伏逆变器研制

毛行奎，毛洪生，裴昌盛，张锦吉

电工电能新技术. 2012, 31(2): 88-92.

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针对输入宽范围光伏电池电压，提出了一个采用准两级式主电路拓扑和双 CPU 控制的单相非隔离并网逆变器系统方案，并建立基于 Simulink 的光伏发电系统仿真模型。其中，为满足宽电压范围光伏电池的最大功率跟踪 MPPT，系统的 MPPT 放在单相逆变桥级实现。仿真和实验结果表明，样机性能指标优良，系统采用的改进变步长扰动观察法可以减小 MPPT 时的振荡，采用基于电感安匝特性曲线插值求电感的方法，可以有效满足无差拍并网电流控制对输出滤波电感模型精度要求较高的特点，克服粉芯类磁芯电感随电流变化大的缺点。

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电动自行车快速充电器的研究

朱世盘，王春芳，张志勇

电工电能新技术. 2012, 31(2): 93-96.

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由于传统的蓄电池充电方式一般没有去极化措施，这会影响蓄电池的充电时间、容量和使用寿命，针对这些问题设计了一种具有定电压正负电流脉冲输出的开关式蓄电池快速充电器。而这种充电技术对开关变换器的稳定性提出了更高的要求，需要设计合理的控制器及补偿网络。此设计的主电路采用双管正激变换电路。针对正激电路在连续工作模式下的两种工作状态，建立了小信号模型，并根据得到的 Bode 图设计了控制环路的反馈补偿网络。最后，通过 Matlab 仿真和实际测试证实了设计的合理性。该设计基本能够解决电动自行车快速充电器所存在的问题。

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2012年, 第31卷, 第2期　刊出日期：2012-04-10

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