电工电能新技术

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王邦柱，戴少涛，滕玉平

电工电能新技术. 2014, 33(7): 1-5.

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明确决定高温超导直流电缆最大制冷距离的因素是进行电缆系统参数配置的基础问题。本文建立了顺流制冷方式下制冷系统的热力学-流体力学物理模型，用解析的方法研究了在电缆及其制冷系统稳态情况下的外部热损耗、流量等因素单个作用时分别对电缆最大制冷长度的影响。结果表明外部热损耗和制冷距离呈负相关关系；仅在一定范围内制冷距离随流量增大而延长；内外流换热效果对制冷距离影响不大；在一定流量下增大壁面粗糙度会减小制冷距离且流量越大粗糙度的增加对制冷长度的减小效果越明显；一定范围内增大内杜瓦管半径能延长制冷距离。本文对结果产生的原因做了解释并指出了结论对工程实践的意义，本文的分析方法和结论对于长距离应用的高温超导直流电缆系统配置有参考价值。

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基于LabVIEW的高温超导电缆交流损耗测试系统设计

陈晓宇，诸嘉慧，方进，栗会峰，等

电工电能新技术. 2014, 33(7): 6-10.

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交流损耗是影响超导设备设计和运行的一个重要因素。为了研究冷绝缘高温超导电缆交流损耗的变化规律，提出了一种基于虚拟仪器（LabVIEW）的高温超导电缆交流损耗的测量方法，并搭建了交流损耗的测试系统。通过美国国家仪器公司的数据采集系统获取超导电缆内外导体层的端电压和各层电流信号，基于互相关算法求出每层端电压和电流信号的相位差，在消除接头电阻的影响后计算得到交流损耗。在50Hz和60Hz的情况下，测量了02m长、110kV/15kA的高温超导电缆模型样缆的交流损耗。结果表明在对数坐标下，交流损耗随传输电流增大而线性增大，将频率归一化后，不同频率下电缆的损耗曲线基本吻合，单位周期的交流损耗值相同。研究的结果对于高温超导电缆研究和应用具有一定的参考价值。

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大型风电场的等值模型及其改进研究

李芸，王德林

电工电能新技术. 2014, 33(7): 11-17.

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随着风电场规模的日趋扩大，其随机变化功率对接入电网的影响也越来越受到重视。风电场并网的仿真研究中，通常将数十台甚至上千台风力发电机等值简化为由几台风电机组成的风电场模型。因此，如何在多方面因素的影响下建立符合实际情况的风电场等值模型极为重要。本文分析了风电场风速的实际状况，运用同调等值法，结合风速产生的尾流效应和时滞效应，对大型风电场中不同型号的双馈风力发电机（DFIG）进行了区域划分，将同一区域的风电机等值为一台风电机。最后，基于Matlab/Simulink仿真平台，验证了在不同风速情况、故障情况下的等值效果，证实了本文等值方法的正确性，为风电场并网研究提供了一种可靠的参考模型。

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分散式风电场DFIG与SVC协调无功控制策略

厉伟，颜宁，邢作霞，张博

电工电能新技术. 2014, 33(7): 18-22.

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针对具有动态无功调节能力的双馈风力发电机组组成的分散式风电场，提出了一种并联无功补偿方案，综合利用风电场安装的SVC无功补偿装置及双馈机组的无功调节能力来实现无功优化。由风电场电压控制点的电压偏差推算出风电场的无功功率需求，根据此时双馈风机和SVC无功补偿装置实际无功发生能力，以网损最小为目标函数进行无功分配，通过此分配方法既可以发挥双馈风机无功调节能力又可以减小风电场能的损耗。仿真结果表明采用所提策略能够充分发挥分散式风电场的快速无功调节能力，有效抑制风速扰动、负荷变化、电网故障等因素引起的电压波动，维持接入地区电网的电压稳定性。

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大功率电力电子设备用微槽道系统实验研究

胡晓，林贵平，王宇鹏，叶青，等

电工电能新技术. 2014, 33(7): 23-27.

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为同时满足大功率电力电子设备高热流密度散热及被冷却表面低温的要求，设计搭建了闭式真空微槽道制冷系统，对去离子水在负压下进行了实验研究。微槽道散热器包含17条尺寸为06mm(W)×2mm(D)×20mm(L)的微槽道，材料为无氧铜。实验工况为进口压力Pin=389～1668kPa，流量V=32 ～20L/h，质量流速G=42～262kg/m2s，热流密度q″=66～220W/cm2。实验结果表明IGBT壳温随压力的减小而减小，平均换热系数随压力的减小而增大，验证了负压两相系统的优势，在发热面温度低于80℃的情况下实现了热流密度100W/cm2。

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动态电压调节开关变换器的定频导通时间控制

徐杨军，许建平，王金平，何圣仲

电工电能新技术. 2014, 33(7): 28-32.

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对动态电压调节(Dynamic Voltage Scaling, DVS)开关变换器的定频导通时间(Constant Frequency Turn-On Time, CFOT)控制技术进行了研究，在恒定导通时间（Constant On-Time，COT）基础上，通过引入输入电压前馈和输出参考电压反馈环路，实现不同输入、输出电压条件下DVS开关变换器保持开关频率恒定。研究结果表明，CFOT控制不仅继承了传统COT控制环路设计简单、无需误差放大器及其相应的补偿网路、瞬态响应快的优点，而且消除了输入、输出电压变动对开关频率的影响。

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模型预测控制三相逆变器的研究

韩金刚，马治远，赵铭，汤天浩

电工电能新技术. 2014, 33(7): 33-37.

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模型预测控制利用系统离散模型预测负载电流，根据评估函数选择电压矢量，进而选择最优开关状态。评估函数用来判断最优电压矢量和开关状态，以达到最佳预测效果。本文在静止坐标系下分析三相逆变器的模型预测控制（MPC）原理，讨论了评估函数、参数误差、采样频率对模型预测控制的影响，最后通过dSPACE/DS1104作为控制器搭建了MPC实验平台。结果显示，相比于其他控制策略，模型预测控制具有控制简单、动态响应好、效率高等优点。

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基于LCC的超声波电机驱动电路理论分析与实验研究

傅平

电工电能新技术. 2014, 33(7): 38-42.

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对使用基于LCC超声波电机的驱动电路进行了初步探讨。文中首先描述超声波电机的单相等效电路；接着描述基于LCC的超声波电机驱动电路的基本原理，并由此得到驱动电路的数学模型。由于超声波电机运转时等效电路参数会发生变化，而参数的变化对电机动态性能（特别是品质因数）的影响较大。当使用基于LCC的驱动电路在其几何谐振频率附近工作时，可以有效克服由品质因数变化引起的输入电压幅值和相位的变化。最后仿真和实验证明此电路的有效性。

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交直流复合场针板模型局部放电发展过程中相位分布的特点

王琼，齐波，陈波

电工电能新技术. 2014, 33(7): 43-48.

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换流变压器是直流输电系统中整流和逆变环节的核心设备，其运行状况直接影响着系统运行的安全可靠性。换流变阀侧绕组所处电场环境复杂、相应绝缘要求严苛，且其在工程应用中故障率较高；所以，通过对复合电场局部放电发展过程中绝缘介质劣化严重程度的研究，可为换流变压器的故障诊断提供依据。本文以放电发展过程中放电谱图在各个统计时间段内所呈现出的相位特征作为绝缘介质劣化程度的外在表征，从能量转化的角度建立数学模型，定性解释放电谱图中所呈现的相位分布特点及其与绝缘介质劣化程度之间的关系。本文认为，相位分布可以作为研究交直流复合电场中局放发展过程中绝缘劣化程度的特征量之一，放电相位的分布与绝缘介质劣化程度之间存在对应关系；试品在局放发展过程中，因其在不同劣化程度下的等效阻抗不同，所以在外施交、直流电压共同作用下呈现出了不同的阻抗特点，这是放电相位分布发生改变的原因。

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同轴场域SF6/N2混合气体电晕放电特性的仿真研究

李锰，汪沨，张盈利，李卓

电工电能新技术. 2014, 33(7): 49-54.

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采用SF6/N2混合气体绝缘介质的气体绝缘金属封闭输电线路(GIL) 作为电缆和架空线的有效补充，将在电力发展中起到重要作用。为更好地理解其放电特性，建立了同轴电场中流注电晕放电的二维流体模型，综合考虑了SF6/N2混合气体放电过程中空间光电离与阴极光发射作用，采用有限元-通量校正传输法(FEM-FCT)求解。仿真表明：流注电晕对空间电场有均匀作用，外施电压幅值低时流注电晕经过一段时间后会消失，幅值高时流注电晕容易发展为不稳定放电；SF6/N2混合气体起始放电时间较SF6气体迟，但绝缘性能较差；空间光电离作用强于阴极光发射的作用。

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高温超导磁悬浮轴承的研究进展

余志强，张国民，邱清泉，胡磊，等

电工电能新技术. 2014, 33(7): 55-61.

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当永磁体在高温超导体附近时，部分磁力线进入超导体内，由于磁通钉扎作用,永磁体无需控制而稳定悬浮，这种悬浮特性称为无源自稳定性。这种特性的重要应用之一就是高温超导轴承。由于具有无源自稳定性、无摩擦、低损耗等优点，高温超导轴承越来越受到国内外关注，成为研究的热点，已经应用在飞轮储能、高速旋转机械等重要领域。本文介绍了高温超导悬浮轴承的工作原理，比较了轴向型和径向型高温超导轴承的结构特点，详细地说明了国外研究进展和国内的发展现状，探讨了高温超导轴承当前的研究热点和应用领域。

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基于权值的引力搜索算法在电力系统最优潮流计算中的应用

肖儿良，林蔚，毛海军，鞠军平

电工电能新技术. 2014, 33(7): 62-66.

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引力搜索算法是由Esmat Rashedi教授提出的新型启发式算法。本文将基于权值的引力搜索算法应用于电力系统最优潮流计算中。为对该算法的实用性进行研究，将其应用于标准IEEE30节点和标准IEEE57节点系统，并与粒子群和遗传算法进行比较。实验结果表明，改进的引力搜索算法能够有效地解决电力系统中的最优潮流问题。

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超高压输电线可听噪声预测方法研究

李永明，王玉强，徐禄文，沈婕

电工电能新技术. 2014, 33(7): 67-72.

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为了研究输电线的可听噪声，本文建立了灰色理论、径向基函数（RBF）神经网络、灰色RBF神经网络和小波神经网络四种预测模型，并分析了每种方法的特点。每种预测模型都考虑了影响输电线路可听噪声的环境、地理位置、导线、线路结构参数等14个因素。结合实例，利用各种方法对输电线可听噪声进行了预测。利用灰色理论进行预测时，首先通过灰色关联分析计算了每个因素的关联度，然后选择灰关联度大于08404的6个因素建立了GM（1,7）预测模型。通过计算分析，灰色预测的结果最差，嵌入型灰色RBF神经网络和小波神经网络的预测精度较高，其平均相对误差分别为2222%和2853%，因此它们可以用来预测输电线的可听噪声。组合预测方法的预测精度比单一预测方法的精度好，并且组合的方法可以提高预测的稳定性。

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固态平板Blumlein线中的GaAs光导开关导通电阻实验

谌怡，王卫，刘毅，夏连胜，等

电工电能新技术. 2014, 33(7): 73-76.

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为了研制紧凑型脉冲功率系统，开展了基于固态Blumlein线的GaAs光导开关（PCSS）导通电阻的初步研究实验。结合2mm厚固态平板Blumlein线，利用高功率脉冲激光二极管触发GaAs光导开关，在脉冲偏置电压下，GaAs光导开关非线性导通，经Blumlein线输出223 kV高压脉冲至负载，满足紧凑型脉冲功率系统的设计要求。通过偏置电压、输出电压以及Blumlein线阻抗估算光导开关的导通电阻约41Ω。另外，研究了GaAs光导开关非线性导通模式下的导通电阻与偏置电压和激光能量的关系。

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一种新型电压均衡方法在串联储能系统的应用

李洪珠，王旭生，陈淑涵，祁鳞

电工电能新技术. 2014, 33(7): 77-80.

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超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器拓扑结构复杂，电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多。采用一种基于Boost拓扑结构的电压均衡充电系统，由于其单开关、单电感的Boost电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性，提高了系统可靠性。分析了电路的均衡过程，利用推导的等效电路分析了电压均衡原理，并给出了恒电流输入-恒压充电方法。通过对3个超级电容组成的串联系统进行试验，结果验证了充电系统具有均较高的效率。

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2014年, 第33卷, 第7期　刊出日期：2014-07-21

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