2015年, 第34卷, 第6期　刊出日期：2015-06-19

  

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  高温超导材料的研发、产业化与经济性能提高

  古宏伟， 董泽斌， 韩征和， 甘子钊， 林良真

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 1-15.

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  20世纪80年代末发现的氧化物超导体超导转变温度达到了90K以上，可以工作在液氮环境中。由于氮气资源的极为丰富以及相对于42K制冷成本的大大降低，使得超导技术的大规模应用变为可能。通过20多年来对高温超导实用成材技术的研发，基于铋锶钙铜氧体系的第一代高温超导带材已经实现了产业化。基于钇钡铜氧体系的第二代高温超导带材也已制备出了单根长度达千米的带材，标志着制约产业化的长度瓶颈已经解决。由于第二代高温超导带材性能更为优越，不需要贵金属，因而具有成本进一步下降的潜力。因此，第二代高温超导带材的产业化有可能在不远的将来就会实现，它将会极大地推动超导技术的大规模应用。
论文报告
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  双端供电模式下高速磁浮列车牵引控制策略研究

  刘金鑫^1,2， 葛琼璇1， 王晓新1， 崔冬冬

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 16-21.

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  双端供电模式是磁浮列车高速稳定运行的一种重要工作模式，本文建立了该模式下磁浮列车的数学模型，并提出了相应的牵引控制策略。在Simulink中搭建了控制系统仿真模型，对比了不同控制条件下磁浮列车的运行情况，仿真结果证明了控制策略的有效性。最后将提出的控制策略在硬件在环的高速磁浮交通实时仿真平台进行了验证，半实物仿真结果表明在所提的控制策略下高速磁浮列车可以可靠运行。
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  基于容差控制的电动汽车动力系统动态负载模拟

  何承坤, 王丽芳, 张仲石, 张俊智

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 22-26.

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  电动汽车动力系统动态负载模拟通过在试验台上再现动力系统受载和运动状态，使得电动汽车动力系统、电池组和整车能量管理策略测试、研究和开发可以在实验室内进行，是经济而高效的台架测试的核心技术。针对该动态负载模拟中模拟精度和控制算法复杂度的协调问题，本文借鉴传统内燃机动态试验台的评价指标，研究分析了电动汽车动力系统动态负载模拟控制器容许的误差范围，据此设计了适当的动态负载模拟容差控制器，并进行了实物对比测试。测试结果表明，所设计的容差模拟控制器能够满足电动汽车经济性评价要求，简便易行利于推广应用。
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  一种大变比电路的新型电容电荷平衡控制策略

  洪翠， 林维明， 郭晓君

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 27-31.

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  为提高负载动态响应特性，针对抽头电感同步整流Buck变换器所实现的大变比降压电路的特点，本文提出一种变结构电容电荷平衡辅助电路控制策略。所提出的控制策略根据电容电荷平衡原理，在负载发生变化时通过辅助电路改变主电路结构，使电感电流变化率适时变化，以克服恒压输出电力电子变换器负载突变时由于电感电流变化率受限而影响输出电容电压变化的不足。通过理论分析表明，所提出的控制策略辅助电路结构简单，无需增加磁性器件；控制逻辑能使变换器在负载扰动下实现快速的输出电容充放电平衡，具有较强的负载扰动抑制能力；控制方法具有快速动态响应、不影响稳态特性且过冲小等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。
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  计及节点相关性的含间歇分布式电源配电网概率潮流

  刘洪， 葛少云, 张鑫, 马康, 刘军

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 32-37.

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  概率潮流计算是分析含间歇式分布式电源配电网运行状态的重要工具。配电网中各节点负荷特性以及气候条件等多个变量均具有较强的相关性，为此提出了节点间注入功率相关性的计算方法，并通过Cholesky分解对节点间注入功率解耦，形成了适用于有源配电网的计及节点相关性的概率潮流算法。通过对改造的部分IEEE 33节点配电网模型仿真计算，验证了该方法的有效性和准确性，并分析了节点相关性对潮流概率分布的影响。
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  配电网单相接地故障的负序电流纵联差动选线方法

  图尔荪·依明， 吴俊勇， 陈占锋， 王晨， 郝亮亮， 吴之林， 何立汉

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 38-44.

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  单相接地是配电网发生几率最高的故障，但单相接地故障选线一直是困扰人们的技术难题。本文首先分析了配电网单相接地故障负序电流的分布规律。在此基础上，提出了一种用于配电网单相接地故障的负序电流纵联差动选线方法，该方法通过比较线路两端的负序电流选出故障线路，具有较强的实用价值。利用35kV配电网的PSCAD模型进行仿真，并且进行了相关的动模实验。仿真结果和实验结果表明，该方法能够正确、可靠地选出故障线路，并能摒弃系统正常运行时固有负序电流的影响，该原理不因接地方式改变而失效，且适用于包括消弧线圈接地在内的所有接地类型配电网。本文最后提出了该方法的优缺点以及今后可在配电网单相接地故障选线方面开展的进一步研究工作。
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  提高双馈风力发电机并网系统暂态稳定性的控制策略

  徐超， 卢锦玲， 张洁， 周进龙

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 45-51.

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  提出了改善双馈感应发电机并网系统暂态稳定性的变频器控制策略。首先，分析了双馈感应发电系统的动态模型和控制原理。其次，在双馈感应发电机有功控制环节中引入暂态功角控制，利用风电机组转速的变化，短时吸收或者释放部分旋转动能，加速系统不平衡能量的衰减，减小系统中同步发电机功角波动；在无功控制环节中引入暂态电压控制，系统故障电压跌落后进行快速无功补偿，支持电网电压的恢复和重建；提出了能够同时改善电网暂态功角稳定和暂态电压稳定的控制策略。最后，在DigSILENT/Power Factory中进行了仿真分析，仿真结果验证了提出控制策略的有效性及其对电网稳定性的贡献。
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  含风/光互补发电系统可靠性与经济性评估

  王凯， 栗文义， 李龙， 邓佃毅

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 52-56.

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  近年来可再生能源发电技术发展很快，含风力发电、光伏发电等可再生能源发电的互补发电系统越来越受到人们的关注。本文选取内蒙古某地区的风速及太阳能辐射量等天气数据，采用基于well-being模型的蒙特卡罗模拟法综合评估了风/光/柴/储发电系统的可靠性与经济性，并分析了风/光发电总量及其容量配置比例对系统可靠性与经济性的影响。结果可为含风力发电、光伏发电的风/光互补发电系统的规划与设计提供参考。
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  家庭用电能效状态模糊综合评估

  曲朝阳， 王冲， 王蕾， 曲楠， 李佳柏

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 57-63.

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  针对家庭用户用电行为特征及家用电器的使用时间段特性，提出了基于智能用电环境下的家庭用电能效状态模糊综合评估方法。首先建立家庭用电指标体系，然后利用粗糙集属性约简法对指标体系进行筛选优化，最后建立基于递阶综合评价方法的能效评估模型。该模型分为基于特征值法和G1群组法相结合的一级指标评估、基于熵权法的二级指标评估以及最终的综合评估三个层次。经实例验证，该方法能较好地检测和评估家庭能耗情况，有效提高居民用电效率。
新技术应用
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  高增益开关电容光伏微型逆变器

  周哲, 王萍1 薛利坤, 杨柳, 王尉

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 64-69.

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  针对光伏组件输出电压较低的问题，提出了一种基于开关电容的光伏微型逆变器拓扑结构。该拓扑由一个高变比的直流升压环节和一个逆变环节组成。升压环节是将交错并联Boost电路和谐振式开关电容升压变换器级联在一起构成的，解决了Boost电路升压不足而开关电容变换器难以实现最大功率点跟踪（MPPT）的缺陷；新拓扑采用准谐振软开关，有效抑制了开关损耗；MPPT采用改进的多级变步长电导增量法，获得了很好的动态特性和稳态特性。仿真和实验均验证了新拓扑的可行性。搭建的110W实验平台，将30V直流电源提升到了334V，获得了良好的效果。
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  一种利用非线性电阻和高温超导空心脉冲变压器转换放电的脉冲功率电源

  张培星， 刘汉军， 桂志兴， 罗文博， 严仲明， 王豫

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 70-75.

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  针对传统电容储能脉冲电流电路存在的问题，本文结合高温超导储能技术，提出了一种利用非线性电阻和高温超导脉冲变压器转换放电的脉冲功率电源。对该脉冲电源的工作过程进行了理论分析，分析结果表明提高非线性电阻的转变电压和脉冲变压器变比能提高系统的效率。为了验证该脉冲电源的可行性，设计了一个采用高温超导Bi2223/Ag带材和铜带绕制的小型脉冲变压器进行实验，实验结果和仿真结果基本一致，验证了该放电模式具有较高的能量传递效率和电流上升率。
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  基于相似理论的电力变压器缩比关系研究

  汪涛, 谢齐家, 张亚东, 杜志叶, 阮江军, 谭丹，朱琳

  电工电能新技术. 2015, 34(6): 76-80.

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  相似理论是试验分析中被广泛采用的应用科学方法，以相似理论为基础确立缩比关系有助于从模型测试结论推导至实际模型结论，采用缩比模型试验用于变压器的设计或者特性研究具有良好的经济意义和价值。本文首先对相似理论的基本定律进行了介绍，然后以电力变压器为研究对象，以尺寸和电流幅值作为基本缩比因子推导得到变压器的缩比关系式，基于Ansoft有限元仿真软件，建立了180匝的变压器原模型和缩比模型，最后进行了电磁场数值仿真比较。研究结果表明，原模型和缩比模型的磁场云图分布规律完全相同，对应时刻及对应位置上的磁感应强度幅值满足缩比关系，验证了本文推导的缩比关系。