2016年, 第35卷, 第1期　刊出日期：2016-01-15

  

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论文报告
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  IRP理论和IEEE Std 1459-2010在变流器驱动电机能效测试中的应用比较

  杨立敏，李耀华，王平，李子欣，崔冬冬

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 1-6.

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  由于变流器输出的非正弦电压电流波形具有多样性和复杂性，传统的功率理论在变流器驱动电机能效测试中已经失去实用性。本文将两种主流的非正弦条件下的功率理论，即瞬时无功功率理论（IRP）和标准IEEE Std 14592010，引入变流器驱动电机的能效测试中，对比分析其实用性。首先基于数学分析，提出了一种考虑铁耗的三相异步电机仿真模型，并以此构建了一个典型的两电平PWM变流器电机驱动系统。以此系统作为算例，通过利用IRP理论、标准IEEE Std 14592010中提供的方法以及电机仿真算例中的内部变量，对电机的有功功率、视在功率进行了对比。结果表明，在变流器驱动电机能效测试中，这两种理论对电机效率的评估效果相同，与通过仿真算例内部变量计算得到的效率相吻合；在视在功率评估上，采用标准IEEE Std 14592010更合适。
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  双向全桥直流变换器的全功率范围软开关控制技术的研究

  王跃，郭海平，高远

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 7-12.

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  双向全桥直流变换器不依靠额外的电路就能实现软开关，具有较高的效率。采用传统的纯移相调制方法，传输功率大，但无法在轻载时实现软开关；采用移相加占空比调制方法，可以在全功率范围内实现软开关，但最大传输功率会随着占空比的减小而减小，小占空比情况下功率输出受到限制。本文研究了双向全桥直流变换器的软开关特性，结合纯移相调制和移相加占空比调制的特点，提出一种新的优化控制方法，该控制方法可实现两种调制方法的平滑切换，在实现全功率范围内的软开关的同时又保证了传输功率的最大化。最后，本文在一台12kW的样机上对提出的控制方法进行了验证，实验结果表明了所提控制方法的正确性。
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  感应电机考虑铁耗的并联模型及对矢量控制的影响

  李耀恒，刁利军

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 13-18.

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  通过对感应电机铁耗电阻的分析，推导出静止两相坐标系下考虑铁耗的感应电机的并联等效电路，并建立了考虑铁耗的感应电机状态模型。与此同时建立并联方式下考虑铁耗的感应电机旋转坐标系下的等效电路，并在稳态时对其进行简化。在旋转坐标系下分析考虑铁耗对矢量控制的影响。通过Matlab/Simulink仿真，验证分析的正确性。依托混合动力动车组地面试验平台对理论分析进行验证，为进一步提升控制精度及深入研究异步电机最优磁链控制提供可靠依据。
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  风电机组转矩的非线性控制

  王晓东，李怀卿，刘颖明，谢洪放

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 19-23.

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  风电机组发电机转矩控制不仅直接决定机组的最大功率追踪效果，而且对传动系统疲劳载荷有明显影响。风电机组发电过程时刻受到风速的扰动，而且机组传动系统具有明显的非线性特性。本文设计了一种非线性转矩控制器，在计算出最优转速后，对风电机组转矩进行控制跟踪最优转速。在考虑机组传动系统柔性的情况下，实现最大功率追踪的同时可减小传动系统疲劳载荷。在FAST软件中针对5MW风电机组仿真，结果表明该方法能够很好地追踪最大功率，且相对传统PI控制输出的功率更加稳定平滑，对传动系统载荷有一定的改善。
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  风力发电机自循环蒸发内冷系统并联回路两相流不稳定性的研究

  李旺，王海峰，顾国彪

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 24-29.

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  自循环蒸发内冷系统具有无泵自循环、冷却效率高、运行安全可靠和基本免维护等特点，非常适合在风力发电机中应用。由于风力发电机的特殊结构，其蒸发内冷系统需要采用具有一定垂直高度差的多通道并联结构。在这种结构中，各通道中的运行参数各不相同且相互耦合、相互影响，诱发系统的不稳定问题，对发电机的安全运行十分不利。本文基于一维均相模型，建立了多通道并联系统的模型，推导了其动阻力平衡方程组。基于平衡方程组，运用静态分岔理论及其DERPAR数值分析方法分析了三通道系统的静态稳定性及其参数效应，为风力发电机蒸发内冷系统的结构设计提供理论基础。
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  基于改进Sage-Husa的自适应无迹卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估计

  杨海学，张继业，张晗

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 30-35.

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  扩展卡尔曼滤波(EKF)算法估计锂离子动力电池荷电状态(SOC)时，由于系统噪声的不确定，可能导致估计算法不精确，并且算法中的线性化处理受电池模型的影响很大。为了解决上述两个问题，本文采用改进SageHusa的自适应无迹卡尔曼滤波法(AUKF)来动态地估计多元复合锂离子电池的 SOC。与EKF相比，改进SageHusa的自适应卡尔曼滤波法提高了SOC估计的精度，并能够实时修正微小的模型误差带来的 SOC 估计误差，实时的工况模拟证明了该算法更适用于多元复合锂离子电池的动态SOC 估计。
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  HVDC换流阀复合等效电路模型研究

  冯维，国建鸿，王海峰

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 36-41.

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  高压直流输电(HVDC)近年来在我国的电力系统中所占比重呈现显著增长，针对HVDC换流阀的相关研究成为其中的重点。晶闸管的结温及其冷却变化影响其工作特性及其使用寿命,然而结温和冷却温度由于模型复杂难以直接测定。因此本文提出通过改良和完善考尔(Cauer)网络模型，将晶闸管自身的热阻抗特性和冷却系统结合成为一个等效电路，分别模拟了晶闸管内的铜、钼、钨、硅等热阻抗体特性以及常用的水冷套阻抗。此外，增加了散热器的暂态阻抗特性分析，补充了晶闸管在暂态过程中散热的情况。计算结果显示新的模型能够更好地反应晶闸管真实的阻抗特性，验证了新模型的精确性。
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  多馈入直流输电系统谐波相互影响的研究

  刘婷婷，文俊，乔光尧，符茜茜，周胜军

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 42-47.

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  首先给出了交流系统各主要元件谐波频率下的数学模型，利用Ward多端等值法推导出多馈入直流输电系统各直流接入点在谐波频率下的节点导纳矩阵，进而可以得到各直流接入点的谐波电压。对上海电网500kV电压等级电网进行了等值并通过计算得到不同运行方式下各直流接入点的电压总谐波畸变率的范围，经分析可知上海地区多馈入直流输电系统谐波相互影响很小，各直流接入点电压的畸变主要受自身直流线路谐波的影响。
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  基于平波电抗器模型的交直流混合激励条件下硅钢叠片磁性能的模拟与验证

  刘洋，景崇友，李琳，聂京凯，范亚娜，程志光

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 48-52.

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  基于一种外叠片框式平波电抗器模型，研究了交直流混合激励条件下硅钢叠片结构的三维瞬态电磁分析方法，考察了叠片框中的局部磁通密度与线圈表面的法向漏磁。提出了一种适合于工程应用的交直流混合激励条件下叠片框的非均匀磁损耗的简化计算方法，该方法通过为划分的各个子区域赋予相应工况的损耗曲线来考虑叠片框中偏磁磁场分布不均匀导致的局部损耗差异。通过对比磁场以及损耗的计算结果与实验结果，证明了磁场分析方法与所提出的损耗计算方法的有效性。
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  应用去极化能量谱评估变压器绝缘老化受潮状态

  黄云程，蔡金锭

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 53-59.

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  近年来，极化/去极化电流法（PDC）作为一种研究电力变压器绝缘老化状态的非破坏性检测方法得到了广泛的应用，但其中对于特征量的提取的研究还处在初步阶段。本文基于时域介电谱理论提取出去极化能量谱，从中提取峰值能量和主时间常数两个重要特征量。然后，利用扩展德拜模型等效电路建立仿真模型，研究两个特征量与老化受潮的关系，并分析能够反映绝缘内部结构的等效电路参数与谱线的内在联系。仿真结果表明，不同极化电压对特征量的提取不产生影响；随着绝缘老化受潮程度的增加，谱线往左上方移动，峰值能量和主时间常数能有效、直观和准确地评估变压器绝缘状态；等效电路参数变化与主时间常数、峰值能量具有鲜明的内在联系，可辅助评估变压器绝缘老化受潮状态。
新技术应用
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  基于TRIZ理论的单级功率因数校正电路拓扑分析

  王尚宁，丘东元，张波

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 60-66.

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  发明问题创新理论(TRIZ)作为一种技术创新的方法论，已在诸多领域得到了广泛应用。本文尝试将TRIZ理论与电力电子变换器拓扑研究相结合，系统地提出一种电力电子变换器拓扑的构造方法。本文以单级功率因数校正电路为例，利用TRIZ理论中的冲突矩阵，深入分析了一些典型单级功率因数校正电路的拓扑构造原理，验证了TRIZ理论指导电力电子变换器拓扑设计的可行性和有效性，从而为构造性能更优越的功率因数校正电路提供了思路。
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  高压设备在线监测装置复合式电源设计

  康荣波，杨明发

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 67-73.

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  针对高压设备中状态参量在线监测装置供电困难问题，以基于ANT无线通信的温度在线监测装置为对象，设计出高压侧取能线圈与低压侧人造光源结合的新型复合式供电系统，该系统以人造光源作为备用电源来克服取能线圈的供电死区问题。取能线圈铁心采用高导磁材料铁基纳米晶合金，通过理论计算结合仿真分析确定出能较合理匹配设计参数的二次匝数。通过引入泄流电路解决了母线大电流下线圈易饱和的问题。实验结果表明，供电系统能在母线电流0～1000A范围内为后端装置正常供电，其中取能线圈启动电流仅149A，且在母线电流1000A下未达到磁饱和状态。
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  低压脱扣器电压暂降试验分析及配置策略研究

  刘平，欧阳森

  电工电能新技术. 2016, 35(1): 74-80.

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  当前配网中低压脱扣器因电压暂降事件动作跳闸，会导致用户负荷损失严重，针对此问题，国内外均尚未针对低压脱扣器提出行之有效的配置策略。本文首先分析了低压脱扣器工作原理，归纳并分析了影响低压脱扣器正常工作的诸多因素（电压波动、过电压、谐波、欠频等）。其次，在深入分析现行国家标准基础上，设计了电压暂降试验平台和试验步骤，以目前主流DW45系列万能式断路器所配置GXQM型低压脱扣器为例，进行了试验研究，分析其在电压暂降作用下的动作区域、不动作区域和模糊区域。最后，结合试验结果，分别从制造商、用户以及供电部门等方面提出了低压脱扣器应对电压暂降的要求与配置策略，并建议国家标准进行修改。