电工电能新技术

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储江龙，李玉玲，杨仕友

电工电能新技术. 2014, 33(4): 1-5.

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功率放大器作为无接触电能传输系统的功率输入源，是该传输系统的关键构成部件。为了提高整个无接触电能传输系统的效率，适应不同传能线圈结构，以及保证线圈距离变化下稳定的运行，本文设计了一款高效的E类功率放大器。设计中采用矩量法（MOM）来获取功率放大器版图的S参数，对功放进行电磁分析，同时，考虑了设计中的电磁兼容问题并制作了一款屏蔽盒。论文给出了E类功率放大器的设计步骤和ADS软件仿真结果，并进行了实物制作。实测结果显示，设计的功率放大器能够输出的最大功率附加效率为93%，同时输出功率增益和功率分别达199dB和439dBm。考虑不同谐振频率的线圈结构时，能够获得19dB的功率增益和89%以上的功率附加效率；
对于不同内阻和不同线圈距离的线圈结构，测试结果也有60%以上的功率附加效率。实验结果证实了设计的正确性和可行性。

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ICPT系统中信号反向传输技术机理研究

刘洋，王智慧，唐春森，孙跃，等

电工电能新技术. 2014, 33(4): 6-10.

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针对感应耦合式电能传输（ICPT）系统中的信号反向（即从系统的副边向原边传输信号）传输问题，提出一种基于反射阻抗调制的信号反向传输方法。该方法根据被传输信号调节副边谐振补偿电容的容值进行信号调制，在原边检测电流包络形状特征，进行信号复原。文章分析了副边对原边的反射阻抗对原边电流的影响，并用实验验证了方法的可行性。

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高效率准谐振Buck变换器设计与研究

王金龙，张方华，张帅

电工电能新技术. 2014, 33(4): 11-15.

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电感电流临界连续工作模式（BCM）Buck变换器，在电感电流下降到零时，输出滤波电感和开关管并联电容谐振即准谐振(Quasi Resonant)(QR)。在开关管两端电压谐振到零的时候开通开关管，则可以实现零电压零电流开通(ZVS/ZCS)。本文通过详细分析输出电感与开关管并联电容的谐振过程，得出开关管两端电压为零的时间，并且通过设计延时电路，以保证输入电压变化时依然能够实现零电压和零电流开通(ZVS/ZCS)。在开关管关断时由于开关管两端并联了谐振电容，可近似认为是零电压关断。而且 Buck变换器工作于BCM模式时输出滤波电感体积小，动态响应速度变快，二极管自然关断，没有反向恢复损耗。最后设计了一台3kW的原理样机，最高效率可以达到987%。

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异步电机模型预测直接转矩控制方法

阮智勇，宋文祥，朱洪志

电工电能新技术. 2014, 33(4): 16-20.

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针对传统直接转矩控制存在转矩和定子磁链脉动大的问题，给出一种新颖的模型预测直接转矩控制方法。在逆变器驱动异步电机模型基础上建立了离散时间内部预测模型，以转矩和磁链偏差平方和作为价值函数，并根据该价值函数对每个开关矢量作用时的偏差平方和进行在线评估，选择使价值函数最小的电压矢量，也就是最优电压矢量作用于逆变器。仿真结果表明，本文所给出的模型预测直接转矩控制方法相比于传统的直接转矩控制，能够有效降低转矩和磁链脉动，减小电流谐波畸变，同时继承了传统直接转矩的快速响应特性。

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直接冷却IGBT功率模块散热性能研究

孙微，刘钧，苏伟，邰翔

电工电能新技术. 2014, 33(4): 21-25.

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电力电子设备元器件的温度是影响电力电子设备性能和可靠性的关键因素之一。在IGBT功率模块散热方面，目前的研究热点之一是在模块的设计阶段应用直接冷却技术，将散热鳍片集成在功率模块的铜基板上。这种结构使IGBT模块在安装固定时不再需要通过导热界面材料来连接模块铜基板和支撑底板，因而使模块的总热阻大大降低。本文对自主研发的二合一直接冷却IGBT功率模块进行了仿真试验研究，并对比了传统间接冷却模块的散热性能，试验结果表明直接冷却模块的热阻最高降低了33%，而且温度场分布也更加均匀。仿真结果与试验结果一致，证明了仿真模型的准确性。

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直流模块式光伏并网控制系统设计与实现

黄建明，吴春华，许富强

电工电能新技术. 2014, 33(4): 26-31.

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在分析共直流母线并网系统的基础上，研究并设计一种直流模块式光伏并网控制系统，采用前级共直流母线的直流并联模块，后级集中并网逆变的结构，提高系统可靠性及灵活性，减小功率器件应力，增强系统冗余性，重点介绍了并网逆变控制器的数学模型及相应控制器设计方法。最后，设计一台实验样机进行实验研究，实验结果验证了方案的可行性及控制器设计方法的正确性。

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极化去极化电流技术用于诊断XLPE电缆绝缘老化状态

李陈，雷勇，周凯，颜嘉俊，等

电工电能新技术. 2014, 33(4): 32-35.

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研究了一种非破坏性的极化去极化电流（PDC）测量方法用于诊断交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘老化状态。在阐述了该方法的基本原理后，通过在实验室搭建平台，对进行了加速水树老化试验的电缆和在现场运行的老化电缆分别进行PDC试验。并利用最小二乘法，对测得的去极化电流曲线的低频部分进行线性拟合处理，通过比较拟合直线斜率比值，来分析各电缆绝缘去极化电流的变化规律，反映了去极化过程的差异。试验结果表明，通过对XLPE电缆进行PDC试验及对去极化电流测量曲线的分析，可以对电缆的绝缘老化状态进行合理地诊断。

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基于交叉小波变换的变压器振动信号分析

王峰¹，苑津莎²，李中²

电工电能新技术. 2014, 33(4): 36-40.

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分析变压器各测点上振动信号频谱之间的相关性，去除其他测点信号的频谱干扰，对于准确提取表征变压器工作状态的特征参数、实现变压器的在线监测具有重要意义。本文应用交叉小波变换在时-频域空间中分析变压器上不同测点振动信号间的相关性，得出振动信号间的相关性随时间和频率变化的规律及信号间相关性强的频谱成分，再与原信号的频谱成分相比较后可提取出该信号独立于其他测点信号的频谱成分，为振动法在线监测变压器的运行状态提供参考。

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基于WPSO的电力系统暂态稳定紧急控制

王义红¹，秦晓辉¹，周勤勇¹，王一兵²

电工电能新技术. 2014, 33(4): 41-47.

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在标准粒子群优化算法（SPSO）的基础上增加小波变异操作，形成一种新的混成粒子群优化算法（WPSO）。基于WPSO，针对特高压电网1000kV与500kV的暂态稳定紧急控制问题进行协调优化，该处暂态稳定包括了暂态电压稳定和暂态功角稳定，给出了不同特高压断面潮流对应的切机策略表，WPSO具有比SPSO更好的全局收敛特性并可以取得更高质量的最优解，在特高压电网试验示范工程进行的仿真验证了所提新方法的有效性。

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带蓄电池储能装置的静止同步补偿器（STATCOM/BESS）的概况综述

李宁宁，纪延超，王建赜，刘一琦

电工电能新技术. 2014, 33(4): 48-53.

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带蓄电池储能装置的静止同步补偿器（STATCOM/BESS）可以快速补偿系统所需要的有功功率和无功功率，可以灵活地解决电力系统中的一些电能质量问题，并且也可以平抑新能源发电的波动性。本文主要针对STATCOM/BESS中各种类型直流侧储能电池接入方式、主电路拓扑结构及其在电力系统中的应用进行总结分析。

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从调度模式经济性角度评估电网风电出力接纳能力

江岳文，温步瀛

电工电能新技术. 2014, 33(4): 54-60.

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随着风电并网容量的增加，电网出现了一定程度的弃风。调度模式直接影响电网接纳风电的能力。本文分别构建了综合考虑系统运行成本和弃风量最小的调度模式、系统运行成本最小的调度模式以及弃风量最小调度模式的模式。提出利用分层优化的思想求解，外层采用基于分段断点的动态规划法安排机组的启停，内层采用多智能体粒子群算法求解系统运行的相关指标。通过算例计算，从调度经济性角度分析不同调度模式下电网最佳风电出力接纳水平。

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水树老化XLPE电缆绝缘的修复技术及微观结构分析

周凯，熊庆，赵威，刘凡，等

电工电能新技术. 2014, 33(4): 61-66.

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为解决城市电网中的电缆绝缘老化问题，本文从电缆的缆芯压力注入一种有机硅液体以延长老化后交联聚乙烯（XLPE）电缆的寿命，对其实现方法、效果和微观结构变化进行了研究。讨论了水树的生长和修复原理，并对渗透的微观过程进行了分析。将新电缆试样进行水树加速老化形成明显的水树，通过修复液压力注入进行修复，修复后试样的阻性电流迅速下降，击穿电压提高。通过SEM（扫描电子显微镜）和XPS（X射线能谱分析）观察电缆切片，发现了水树区的胶状填充物，其成分为Si和Ti的氧化物。对现场运行电缆进行了绝缘修复实验，修复后介质损耗正切值明显下降。通过实验和微观分析说明，该方法对老化电缆的绝缘有较明显的改善作用，水树空洞生成的填充物具有良好的填充和绝缘性。

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基于HCPL-316J的IGBT过流保护研究

苏伟，钟玉林，刘钧，温旭辉

电工电能新技术. 2014, 33(4): 67-70.

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针对IGBT模块由于电流超出安全工作区而损坏的问题，设计了一种基于HCPL-316J驱动芯片的低成本高可靠性IGBT驱动电路，详细分析了过流保护时驱动电路的工作过程，之后通过Pspice软件建立了驱动电路的仿真模型，最后通过实验验证了驱动电路过流保护理论分析和仿真模型的正确性。

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YJKK系列中型高压电动机绕组温升的工程计算方法

夏云彦，孟大伟，何金泽，夏云双

电工电能新技术. 2014, 33(4): 71-75.

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针对YJKK系列箱式紧凑型中型高压电机起动温升在工程中难以准确计算的问题，对电机起动时绕组的发热和散热过程进行分析，从工程实用的角度出发，建立了相互关联的电机通风网络模型和发热散热计算模型，对电机发热和散热情况进行计算。以时间为步长，根据在每个时间段内电机的生热量和散热量来计算电机绕组温升。用所建立的模型对YJKK500-4， 2500kW电机带不同负载时绕组的温升进行计算，仿真结果与实验结果吻合，满足工程中实用要求。

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蒸发冷却技术应用于大型电子设备冷却中的材料相容性研究

张鹏^1,2，阮琳²，熊斌²

电工电能新技术. 2014, 33(4): 76-80.

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随着电子芯片功耗不断增大，散热问题已经成为电子设备，特别是大型高密度电子设备发展的瓶颈问题。中国科学院电工研究所自主研发的蒸发冷却技术，其利用冷却介质的相变潜热带走热量，冷却能力较传统风冷等冷却技术有很大优势。其在电子设备上的应用首要问题之一是冷却介质与电力电子器件材料之间的相容性问题。本文详细介绍了蒸发冷却介质与电子设备材料相容性实验研究情况，并对实验结果进行了分析，为蒸发冷却介质与IT设备材料的相容性筛选提供了指导，这将为未来蒸发冷却技术应用于大型电子设备的冷却提供重要技术支撑。

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2014年, 第33卷, 第4期　刊出日期：2014-04-21

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