2014年, 第33卷, 第11期 刊出日期:2014-11-14
  

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    综述和述评
  • 陈国呈,蔡立清,周勤利,顾红兵,雷电
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 1-12.
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    为了可持续使用能源和保护地球环境,世界各国都在积极开发利用可再生能源。但可再生能源大量并网后会引发哪些新问题?未来的能源格局将如何变化?各国都还在探索之中。本文以富士电机的案例为基础,介绍该公司在新能源开发利用、微电网、智能电网、智能社区、能源管理、通信网络、电力稳定、供需平衡等方面的一些构想,从中导出电力电子的未来走向。 
  • 论文报告
  • 袁义生,胡盼安,伍群芳
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 13-19.
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    提出一种Flyback变换器与Boost变换器相结合的非隔离型高增益直流变换器。该变换器中的Flyback变换器变压器原边电感和Boost变换器电感共用,Flyback变换器的开关管和Boost变换器开关管共用,Flyback变换器的输出和Boost变换器的输出串联,变压器漏感能量能够回馈到Boost变换器的输出,从而获得高增益高效率特性。电路具有结构简单、开关器件电压应力减少的优点。详细分析了拓扑工作原理、电压增益与效率特性。制作了一台100kHz开关频率/80W负载/24V输入/200V输出的实验样机,样机在轻载下可达到916%的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。
  • 李欣哲,林明耀,付兴贺,韩愚拙
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 20-23.
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    接功率控制是三相电压型PWM整流器的一种有效控制策略,开关表作为直接功率控制的功率内环,根据瞬时功率差值变化决定开关状态。为了克服基于开关表的传统直接功率控制开关频率不固定、有功功率和无功功率解耦效果不理想的缺点,本文在分析PWM整流器模型和瞬时功率基础上提出了一种基于空间矢量调制的电压型PWM整流器直接功率控制方法。该控制结构由PI调节器和空间矢量调制模块组成,除了具有传统直接功率控制结构简单、功率因数高、动态响应好和电流畸变小的优点外,通过空间矢量调制,还具有开关频率固定、便于滤波电感设计的优点。通过Matlab/Simulink软件仿真和实验结果验证了控制方法的正确性和可行性。
  • 李光宇,袁立强,赵争鸣,汪书苹
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 24-28.
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    进一步提高大功率高效交流电机的效率是电机设计中的难点问题,电机外风扇的优化已成为其中的关键之一,传统计算方法在准确性和适用性方面已无法满足要求。本文以具体的YKK355-630系列高压电动机中的径向式离心风扇与改进的后倾式离心风扇为对象,对比分析了流体动力学计算和传统计算方法的结果。结果表明,应用计算流体动力学进行风扇优化设计相较于传统计算方法更加具有适用性,是设计与优化高效交流电机风扇与风路的有效方法。本文最后给出了外风扇优化结果及其特性曲线,分析表明其大大减小了风扇损耗,提高了电机的效率。
  • 雷加智,王珂,成燕,李勋,孙波
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 29-34.
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    基于微电网中储能系统,设计了一种新的蓄电池充电电路,介绍了蓄电池充电电路的特点及控制策略。详细介绍了全钒液流电池(VRB)的工作原理,根据全钒液流电池的特性及全钒液流电池的一阶阻容模型,运用小信号模型分析法和状态空间平均法建立了蓄电池恒流充电时的数学模型,提出了一种基于蓄电池一阶阻容模型的DC-DC双向变换电路的建模方法,然后利用数字控制系统参数优化的方法,设计了DC-DC双向变换电路的数字控制器。最后,基于DC-DC双向变换器的电池充放电控制策略及全钒液流电池的仿真模型,利用MATLAB搭建了系统的仿真电路,并搭建了2kW蓄电池充电电路的实验样机,仿真和实验结果表明,设计的蓄电池充电电路及其控制策略是可行的。 
  • 陈仕龙,谢佳伟,毕贵红,张杰,束洪春
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 35-43.
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    利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理能够实现线路全长保护。提取故障暂态量的特征频带对基于此原理的特高压直流输电线路暂态保护的研究非常重要。结合云广特高压直流输电系统实际参数,利用PSCAD/EMTDC建立云广±800kV特高压直流输电系统仿真模型。根据云广特高压直流输电系统边界实际参数,得出线路边界透射系数阻带。分析各种类型故障信号的频率特性,得出位于边界透射系数阻带内的故障信号主能量频带。故障信号特征频带是主能量频带内,满足衰减规律——线路及边界对故障信号的双重衰减效果要强于单个线路对信号的衰减的故障信号所对应的频带,特征频带内的故障暂态量能准确反映故障位置,可以提取特征频带内的暂态量作为线路暂态保护的故障信号。
  • 杜学龙,仇天骄,张晓颖,马学良,尹凡,郭健,邹军
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 44-49.
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    接地电阻是接地系统安全运行的重要参数之一。本文通过仿真验证,给出了盾构接地系统(基于盾构结构的接地系统)接地电阻的简化计算公式。简化电缆隧道中盾构接地系统,建立相应的有限元仿真模型;通过仿真研究隧道中钢筋层数、钢筋个数、水泥层电导率、水泥层厚度对接地电阻的影响;根据仿真结果将求解复杂的隧道接地系统接地电阻的问题等效为求解埋地圆柱导体接地电阻的问题,并给出埋地圆柱导体接地电阻的简化计算公式。数值计算表明,简化公式计算精度满足工程要求,可用于计算电缆隧道中盾构接地系统的接地电阻。 
  • 牟春晓,李鹏波,杨佳俊,贾欢,徐建政
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 50-55.
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    风电与负荷的不确定性给电力系统的经济调度带来了困难,如何处理风险,综合考虑经济发电与旋转备用计划是经济调度中需要解决的问题。风电场出力预测主要影响系统的负荷运行备用容量,因此要通过配置备用来应付系统中的不确定性因素。本文通过备用的效益与成本在目标函数中的相互牵制,自动为系统配置合适的备用,并引入{0,1}变量将非线性约束转化为由一组线性约束条件来表达,转化后的数学模型为标准的二次混合整数规划问题,算例分析表明本文模型的有效性和实用性。
  • 殷毅,杨杰,钟辉煌,刘金亮,李志强,黄俊
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 56-60.
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    利用高压电容放电开关试验平台,对两个氮气气体开关在266nm脉冲激光触发作用下开关的工作特性进行了研究。实验结果表明:两个开关的延时、抖动随激光能量的增加、欠压比的增大而减小。激光能量55mJ时,每个开关电压抖动时间达到了亚纳秒量级,但是两个开关的延时时间差大于1ns;当激光能量大于8mJ时,两开关导通的延时时间差达到了亚纳秒量级,可认为两开关同步导通。
  • 田霄,贺建军,喻寿益
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 61-64.
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    针对电能质量信号参数变化快、数据采集量特别大的特点,论文对电能质量信号的压缩感知采集方法进行了研究,并根据电能质量信号检测的具体要求,改进了观测矩阵中轮换矩阵的构造方法,针对信号特征提高了低频段信号的权重,可以在较高压缩比条件下重构得到准确的信号。在不同压缩比条件下,对论文中提出的算法进行了仿真,并以谐波畸变电压信号为例,同采用高斯随机矩阵和传统轮换矩阵的算法进行了比较,仿真结果表明本方法压缩比高,信号重构效果好,性能稳定,优于传统轮换矩阵。
  • 新技术应用
  • 王春芳,陈杰民,李聃,孙会
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 65-69.
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    针对无线电力传输系统效率低、功率因数低的问题,设计了一款数字家电用无线电力传输电源。该电源的主电路由开关输入网络、谐振耦合网络和高频整流网络三部分组成。其中谐振耦合网络的原、副边线圈采用SP补偿法。采用互感模型法对主电路进行了分析,给出了主电路的等效电路图。推导了电压增益,并给出了电压增益随谐振网络参数变化的曲线。制作了一个额定功率为1000W的样机,采用频率查表模糊控制法对输出电压进行控制。进行了效率和功率因数随原、副边线圈位置变化的实验,实验结果验证了该设计方案及控制方法的可行性与有效性。
  • 苗新法,杜丽霞
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 70-74.
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    对互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提,基于虚拟仪器的互感器校验仪是当前较为常见的一种实现方式。首先,本文介绍了校验仪的硬件部分,其由信号转换箱、采集卡及工控机构成;其次,分析了电网工作频率在495~505Hz范围内的波动对校验算法精度的影响。最后,在对电网每周期频率进行准确测试的基础上,采用FFT算法和“内插公式”对基波的幅值和相位进行准确测试,实现了对每个交流电工作周期的比差和角差准确测试的要求。算法的最大幅值误差不超过 0.013%,最大相位误差不超过 0.3′。 
  • 王媛媛,袁俊,曾祥君,黄跃
    电工电能新技术. 2014, 33(11): 75-80.
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    为提高小电流接地故障选线方法的鲁棒性和精度,应用统计学理论并结合工程实际,借助判别分析方法将稳态故障信息和暂态故障信息进行融合处理。研究结果表明,经过训练后的判别分析模型误判率为0,利用该模型对另外4组待测样本数据进行测试,测试结果与实际情况吻合,验证了该接地故障选线方法的高效性和实用性。