2015年, 第34卷, 第8期　刊出日期：2015-08-20

  

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论文报告
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  永磁同步电机改进无差拍电流预测控制

  冯景欢， 夏长亮， 王贺超， 阎彦

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 1-6.

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  针对永磁同步电机在弱磁过调制工况下产生的电流谐波大、转矩波动大等问题，提出了改进无差拍电流谐波抑制策略。本文对比分析了在模型参数不匹配的情况下改进前后无差拍控制系统的稳态误差，并且分析了改进无差拍控制算法在弱磁过调制区域对电流谐波的抑制作用，同时证明了改进无差拍控制系统的稳定性。实验结果证明了该策略的有效性。
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  无轴承永磁薄片电机不同转子结构的对比研究

  李发宇， 朱熀秋， 祝苏明， 钱建林

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 7-12.

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  转子结构影响电机的气隙磁通密度，从而影响无轴承永磁薄片电机可控性、转矩脉动以及径向悬浮力等性能。本文从无轴承永磁薄片电机不同的永磁转子结构(表贴式、表面嵌入式、Halbach阵列以及平行充磁环形转子)出发，对其机械强度、磁场分布等进行对比分析。基于麦克斯韦张量法提出了无轴承永磁薄片电机在任意极对数下的数学模型，运用Ansoft对其计算精度进行验证分析,并对具有不同永磁转子结构的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力与悬浮力绕组电流之间的关系进行对比分析，得到不同永磁转子结构的优缺点。样机试验验证了仿真结果的正确性，研究结果对无轴承永磁薄片电机转子的参数优化设计具有参考价值。
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  一种双电感双极性增益变换器研究

  张梦娜， 许建平， 陈章勇

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 13-18.

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  研究了一种具有双极性增益特性的变换器。通过调节占空比可以得到正极性电压增益或负极性电压增益，该变换器可以作为功率因数校正变换器，省去了前端二极管整流桥，从而减小了导通路径损耗，提升了效率。论文分析了该双电感双极性增益变换器工作于电感电流连续模式时的工作模态，分析了正负电压增益情况下的直流稳态特性。分析结果表明该双电感双极性增益变换器能够实现双极性增益，具有输入电流连续等优点。最后，搭建实验平台验证了理论分析的正确性。
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  用于网格状金属切割的等离子切割电源控制策略研究

  陈桂涛， 刘春强， 孙强， 钟彦儒

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 19-24.

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  为解决金属网格切割过程中精确控制弧电流的问题，在分析金属网格切割弧转移过程、建立电弧模型的基础上，提出一种基于电弧负载模型的弧电流指令前馈的复合控制策略。控制策略外环为电流环，实现等离子电弧电流及能量控制；在电压内环引入基于电弧负载模型的弧电流指令前馈控制，通过前馈控制的快速性迅速建立弧柱电压，达到维持电弧稳定的目的。仿真和实验结果表明，提出的控制策略能够快速响应网格状金属切割时引弧过程及非转移弧和转移弧之间的快速切换需求，实现弧电流的快速精确控制。
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  基于机组组合的风电消纳能力研究

  李鹏波， 罗荣钧， 牟春晓， 徐建政

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 25-31.

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  电力系统消纳风电能力的准确掌握，对于风电场建设规划以及辅助实际运行的调度决策意义重大。风电消纳的效率分析给电网高效利用风电提供了理论支持，风电消纳效率主要是用来衡量扣除电网消纳风力发电的成本后,风电对于电网净减排的贡献率。本文以目前我国的电源结构作为切入点，采用机组组合的生产模拟方法，从成本上分析了电网消纳风电的费用构成。基于二次规划模型，从理论上推导出了电网消纳风电效率与系统运行方式、机组参数和电网消纳风能比例等因素有关。最后通过实验仿真验证了理论的有效性和实用性。
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  光伏阵列系统级分布式功率优化控制研究

  孙航， 杜海江， 季迎旭， 杨博

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 32-37.

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  在光照不均匀的工况下，光伏阵列的输出功率会受到很大影响，采用分布式MPPT控制可取得较好的效果，但关于系统级分布式功率优化的研究较少。本文考虑到系统的保护和安全、在对光伏组串中各光伏模块进行限压保护及直流母线采取卸荷保护的基础上，详细分析了分布式功率优化控制的工作机理和算法的实现过程，并利用仿真对算法进行验证以及和集中式MPPT控制进行比较，结果证明分布式MPPT优化控制不仅可以更好地提高光伏组串的发电量，而且可以保证系统安全可靠运行。
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  基于等效电路极化支路和特征量的油纸绝缘变压器老化诊断

  彭积城， 蔡金锭

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 38-43.

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  回复电压法可以用于诊断油纸绝缘系统的绝缘状态，应用回复电压极化谱特征量构建的扩展德拜等效电路可以辅助分析油纸绝缘的老化状况，准确求解出等效电路参数是该项研究的关键。本文应用混合智能算法—粒子群遗传算法求解极化等效电路中的参数。将混合智能算法求解获得的回复电压极化谱与粒子群求解所得的结果进行对比，计算结果表明，应用混合智能算法求解获得的回复电压极化谱能更好地与现场测试的回复电压极化谱相吻合，从而说明粒子群遗传算法能更准确地计算出等效电路参数。在参数求解的基础上，本文还对油纸绝缘老化状况与极化支路数及支路时间常数的相互关系进行了探讨，结果表明，变压器油纸绝缘状态越差，极化支路数越多，对应支路的时间常数越小。同时提出综合利用极化支路数及较大时间常数这两个特征量来初步评估油纸绝缘状况。
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  短间隙磁控放电离子电流特性及影响因素研究

  胡上茂1, 姚学玲2, 陈景亮

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 44-50.

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  传统Penning磁控放电理论测量真空间隙要求真空间距大于10mm，无法测量现有短间距1～7mm触发真空开关内部真空度。因此，本文实验研究了在短间隙1～7mm条件下，磁控管放电离子电流特性及其影响因素。实验结果表明，Penning磁控放电下随着气压由10-4Pa向10-1Pa增加时，离子电流波形由三角波逐渐向方波转变，并非呈一方波不变。在电场和磁场满足Penning磁控放电着火条件下，离子电流峰值只受电场影响，与磁场无关；离子电流脉冲宽度只受磁场的影响，与电场无关。离子电流峰值与电荷随气压的变化呈幂函数变化。
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  弧形轨道结构下电流分布特性的仿真研究

  王盟, 赵莹, 袁伟群, 严萍

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 51-55.

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  解决轨道烧蚀问题是电磁轨道发射技术走向实际应用的关键点之一，轨道和电枢中电流的分布均匀性是造成烧蚀的主要原因之一。本文试图通过增大轨道和电枢的接触面积以达到改善接触电流分布的目的，于是提出弧形轨道结构。在不考虑速度趋肤效应的条件下，利用有限元分析软件掌握了电流密度分布规律。结果表明：一弧和多弧轨道结构可以有效地改变轨道和电枢接触面上的电流密度分布，实际发射过程中加以利用可以更好地控制电流密度的分布，有效减少电枢尾部的烧蚀。
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  盆式绝缘子存在自由金属颗粒时的电场分析及其对沿面闪络的影响

  高有华， 王彩云， 刘晓明， 王珊， 齐安智

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 56-61.

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  为研究气体绝缘全封闭式组合电器（GIS）中盆式绝缘子表面存在自由金属颗粒时的沿面电场分布及其对沿面闪络的影响，建立了800kV盆式绝缘子三维结构模型，采用有限元法对盆式绝缘子存在大小、位置及形状不同的自由金属颗粒时分别在工频电压、雷电冲击电压及快速暂态过电压（VFTO）作用下的电场进行了分析。给出了不同情况下盆式绝缘子的沿面电场分布、沿面法向和切向电场强度分布曲线及电场强度最大值。通过与不存在缺陷时的闪络场强作对比分析，为GIS的绝缘设计提供参考。
新技术应用
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  永磁交流伺服驱动系统共模EMI噪声的预测及抑制

  余伟， 王世山， 虞振洋， 周峰

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 62-68.

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  永磁交流伺服驱动系统中高du/dt、di/dt在系统中寄生参数作用下感应出的电磁干扰，随着开关频率的不断提高，已逐渐影响到其在高精密场合下的可靠运行。电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)模型的研究，是电磁干扰分析、预测及其抑制的基础。本文研究出一种永磁交流伺服驱动系统共模EMI噪声的预估方案：针对典型系统中的智能功率模块(IPM)装置，通过分析开关管状态切换过程中IPM桥臂中点电位的跳变，等效出共模噪声源模型；在阐述共模干扰传播路径的基础上，利用不同方法提取了传播通道中所涉及的各主要部件(变流器、屏蔽线缆及永磁同步电机)的高频参数；在150kHz～30MHz频段内，对其共模EMI噪声进行了实际测量，与仿真结果的对比验证了本文所建模型的正确性。根据样机实测EMI噪声，对于超出电磁兼容标准部分，提出了通过设计平面EMI滤波器滤除的方案，最终通过实验对该新型滤波器噪声抑制效果的有效性进行了验证。
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  变压器电磁耦合模型中动态电感的计算方法

  史海涛， 王建元， 蔡国伟， 潘超

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 69-74.

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  变压器瞬时电感参数计算是备受关注的研究内容。本文结合变压器直流偏磁问题，基于能量平衡原理计算动态电感。建立变压器电磁耦合模型，求解时变非线性磁场，利用局部线性化方法获取系统能量，从而计算动态电感；通过电路求解时域电流，并回馈磁场实现耦合。在此基础上模拟变压器直流偏磁电磁特性，分析在不同直流扰动下动态电感与非线性励磁的对应关系，并总结其规律。搭建实验平台，对比实测数据与计算结果，验证本文所采用方法的准确性。
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  超高压线路下方畸变电场测量与计算研究

  李慧慧， 杜志叶， 甘艳， 周涛涛， 安晨帆， 阮江军

  电工电能新技术. 2015, 34(8): 75-80.

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  由输电线路跨越居民区而引起的电磁环境问题越来越受到关注，因此民房附近工频畸变电场的测量与计算成为研究重点。目前对房屋周围畸变电场研究多侧重于理论计算，而实际测量主要针对单一分量，且工频探头距房屋有效测量距离并不明确。本文采用EFA-300电磁场分析仪对某条500kV超高压输电线路附近房屋周围各个分量的工频电场进行测量，并通过ANSYS软件进行3D建模分析，其仿真结果与测量结果比较吻合，验证了测量与计算的有效性。基于仿真结果总结了房屋附近工频畸变电场的分布特征，并通过结果对比发现该房屋没有良好接地，存在安全隐患。多次研究结果显示该三维电场测量仪的有效测量位置应距房屋表面05m及以上。