电工电能新技术

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基于模块化多电平换流器的±500kV/3000MW 柔性直流输电系统功率模块闭环测试方法研究

许彬，王平，李子欣

电工电能新技术. 2016, 35(11): 1-7.

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为满足与日俱增的用电需求，高电压、大容量将是柔性直流输电技术未来的重要发展方向。考虑到电力电子器件和电缆制造工艺的发展情况，±500kV/3000MW模块化多电平换流器将成为近年的研究热点。功率模块作为换流器的基本单元，它的设计对整个系统尤为关键。因此，需要对换流器功率模块进行实际工况下的测试试验以确保其设计符合工程要求。为设计有效的测试试验电路，本文首先分析了±500kV/3000MW换流器实际运行时的电气特性，然后介绍了现有测试电路的结构及原理，随后提出了两种测试试验的闭环控制策略，其分别基于交、直流电流解耦控制和PIR数字控制器，最后通过仿真验证了所提出的两种闭环控制策略的正确性和有效性。

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一种改善三相不平衡下逆变器并网系统电能质量的新方法

吴杰，赵丽霞，赵凡凡，蔡瑶

电工电能新技术. 2016, 35(11): 8-13.

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针对典型的逆变器并网系统，研究三相不平衡度对公共并网点(PCC)电能质量的影响。三相不平衡电压经序分量分解后，由瞬时功率可推导其对并网逆变器直流侧二倍频波动量的影响，结合开关函数的傅里叶表达式，分析逆变器交直流侧交互影响机理，同时经过数学推导得出公共并网点的谐波特性。基于此谐波特性，建立由有源滤波器和无源滤波器组成的混合电力滤波器（HPF），达到改善并网电能质量的目的。利用Matlab/Simulink软件搭建三相不平衡并网系统，检测特定次谐波与理论推导值作对比，考虑并网系统具有的谐波特性，建立HPF滤波模块，验证了HPF在提高电网电压三相不平衡时并网系统的电能质量方面具有优越性。

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三相并网逆变器公共耦合点电压控制研究

伞国成，漆汉宏，魏艳君，王怀宝

电工电能新技术. 2016, 35(11): 14-18.

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现代电力设备负荷变化将影响系统公共耦合点电压质量，降低并网系统运行可靠性。根据不同的线路阻抗性质，并网逆变器可以注入一定有功或无功功率实现公共耦合电压恢复控制。本文首先从功率流角度分析了系统线路阻抗和负荷变化对公共耦合点电压峰值变化的影响，而后利用并网电流在不同线路阻抗上的压降补偿作用提出两种电流补偿闭环控制方案，实现负荷变化情况下公共耦合点电压快速恢复。最后搭建了并网逆变器实验样机并进行了公共耦合点电压恢复实验研究，实验结果证明所提方案可以实现负荷变化情况下电压快速恢复。

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一种改进的无锁相环FBD谐波电流检测方法

王清亮，赵东强，付周兴，童永利，郑婕

电工电能新技术. 2016, 35(11): 19-24.

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针对传统FBD谐波电流检测法在提取基波正序有功电流信号时存在误差较大的问题，提出了一种改进的FBD谐波电流检测方法。该方法利用瞬时对称分量法和同步基准变换法对三相电压进行变换，得到与基波正序电压同相位的基准电压信号来代替锁相环提取的电压正余弦量，计算出准确的三相瞬时正序有功等效电导，提取基波正序有功电流，最终获取精准的谐波电流。理论分析表明，该方法不受电网电压不对称和电流畸变的影响，消除了锁相环提取信号带来的误差，提高了检测精度且易于实现。仿真结果验证了该方法的精准性和可行性。

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激光触发变压器型脉冲调制器的实验研究

殷毅，刘金亮，杨建华，李志强

电工电能新技术. 2016, 35(11): 25-28.

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本文设计了一台激光触发变压器型脉冲调制器并开展了单次及1Hz重频实验研究。该调制器由水介质同轴脉冲形成线、激光触发开关、脉冲变压器、假负载等组成。在调制器主开关导通电压为-795kV时，激光到达开关25ns后调制器主开关导通，在负载上得到了电压-402kV、电流26kA、脉冲宽度128ns的准方波高功率电脉冲。当调制器主开关分别为氮气、六氟化硫时对调制器激光触发气体开关的延时、抖动特性进行了实验研究，266nm激光触发时，氮气具有较小的延时和抖动；同时对自击穿和激光触发两种情况下负载电压的前沿特性进行了对比，最后对实验结果进行了分析。

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纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性研究

李威，王志新，史莉

电工电能新技术. 2016, 35(11): 29-36.

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等离子体合成射流控制作为一种新型的主动流场控制技术，具有激励器结构简单、响应快、无运动部件、工作频带宽、喷射强度高等优点，已为业界所关注。因此，有必要研究纳秒脉冲火花放电等离子体发射光谱特性，该研究涉及电压激励参数和环境气压，包括电压极性及幅值、重复频率、单个脉冲前沿时间及脉宽等。利用光谱图谱线的拟合计算得到各种条件下电子的温度，获得放电过程中电子温度的变化规律。理论计算与实验结果表明，负极性、高幅值、20～1000Hz重复频率、快前沿、窄脉宽电压波形能够产生微观上电子温度较高的等离子体合成射流；气压在50～60kPa时，需要适当改变电压激励参数以维持电子温度的稳定，从而维持合成射流喷射的稳定。

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基于新型SF6气体重燃模型的TEV暂态特性研究

余光召，吴细秀，张科杰，胡国昭，邱进，王玲

电工电能新技术. 2016, 35(11): 37-44.

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GIS隔离开关操作条件下SF6气体放电是GIS电磁暂态现象产生的根源。因此，SF6气体放电特性将直接影响GIS电磁暂态特性。为研究壳体地电位TEV升高的暂态特性，论文建立了新型SF6气体重燃模型。在分析SF6气体不同放电阶段阻抗变化规律的基础上建立了SF6单次高频放电模型；运用数据拟合的方法得到SF6气体击穿电压随时间变化的表达式，从而得到重燃判据；在此基础上结合单次放电模型建立了具有快速性、高频性和重复性的新型SF6重燃模型。采用该模型计算得到的VFTO值与实测值十分接近，证明了模型的正确性。完成上述工作后，在分析VFTO波传播机制的基础上建立了TEV的计算模型，讨论了SF6放电模型、VFTO激励源等效以及接地电网参数等对TEV暂态特性的影响。研究结果表明：①采用论文所建立的新型SF6重燃模型计算得到的TEV与实测值十分接近，其峰值误差为9%；②TEV具有幅值高、陡度大、频带宽等特性；③采用1:1变压器真实模拟VFTO比将其等效为指数模型更能反映TEV的暂态特性；④减小接地电感有助于抑制TEV。

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《电工电能新技术》期刊在线投稿系统上线通知

电工电能新技术. 2016, 35(11): 44-44.

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重复经颅磁刺激器电容充电技术发展现状

雷发胜，赵晓昕，张广浩，霍小林

电工电能新技术. 2016, 35(11): 45-52.

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经颅磁刺激(TMS)是一种非侵入式、无创无痛的神经检测和治疗技术。其中，重复经颅磁刺激(rTMS)具有调节病变区皮质兴奋性等复杂机制，在神经性疾病治疗研究方面具有巨大潜在价值，已经成为当今的研究热点。电容器充电技术是重复经颅磁刺激的核心技术，直接影响rTMS的性能，研制高效和可靠的电容充电电源成为rTMS技术发展的迫切需求。目前比较成熟的电容器充电技术中，高频开关变换器充电方式较其他方式具有明显的优势，随着电力电子器件的发展已成为当今的主流。本文首先详细介绍了两种高频变换器拓扑结构：PWM变换器和谐振变换器，随后从效率、充电速度、体积等几方面阐述了可用于rTMS系统的电容器充电电源技术的最新研究进展，最后指明了rTMS电源技术未来的发展方向。

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MMC子模块电容电压改进控制方法的研究

马文忠，孙迎新，武琳，魏亮，赵华芳

电工电能新技术. 2016, 35(11): 53-58.

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介绍了模块化多电平换流器电容电压测量及均压原理，指出传统的电容电压控制下，当桥臂子模块数目过于庞大时，电压传输信号较多，增加了控制器设计难度。针对这一问题，提出了一种改进的电容电压测量方法，该方法中参与控制的电压信号数量仅为传统测量方法的一半，有利于降低控制系统的设计难度，减轻控制器工作负担。首先详细介绍了电容电压改进控制方法下的模块拓扑结构和电压测量原理，然后在此基础上，设计了改进电容电压排序算法，减少传统排序过程中不必要的运算量，在数据处理过程中进一步优化控制器运算，保证换流器稳定运行。最后搭建了仿真模型，验证所提策略的正确性和有效性。

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架空导线动态载流量的分析及改进算法

李天助，汪沨，牛雪松，易畅

电工电能新技术. 2016, 35(11): 59-64.

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架空导线的输送容量在很大程度上受限于导线的温度，即架空导线存在一定的热稳定容量。本文基于IEEE Std 738和CIGRE架空导线载流量的计算方法，研究了导线热平衡方程中散热、发热的影响因素，分析关键因素对散、发热的影响程度。针对传统法将散、发热代入架空导线的稳态热平衡方程直接计算的动态载流量波动剧烈这一问题，提出在其基础上对一段时间的几个时刻所载电流单值加权求解架空导线动态载流量的改进算法。改进算法可极大地减小载流量的波动，导线温度的仿真分析表明导线温度在一个很小的范围内变化，增强了动态增容技术的实际应用性。

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“电力电子变压器”专题征稿启事

电工电能新技术. 2016, 35(11): 64-64.

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改进光伏模型及其在微网可靠性评估中的应用

李璐，肖湘宁，陈鹏伟

电工电能新技术. 2016, 35(11): 65-71.

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新能源发电系统的准确建模是分析新能源并网稳定性、安全性与可靠性等方面影响的关键因素。针对光伏发电系统可靠性影响分析，本文在详细分析现有光伏发电系统可靠性模型优缺点与适用范围的基础上，提出了一种综合考虑容量、温度及辐照度等运行条件约束的改进模型。为分析其对微电网可靠性评估的影响，设计了基于时序蒙特卡罗状态抽样法的可靠性评估流程，并对含光伏发电系统的微网进行了可靠性评估验证。理论分析与评估结果表明，改进模型使得评估结果更为严格，且实际输出功率方差较之现有模型有所减小，能在一定程度上加快蒙特卡罗法评估的收敛速度。

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“超导电力技术”专题征稿启事

电工电能新技术. 2016, 35(11): 71-71.

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基于Spark的电力设备在线监测数据可视化方法

曲朝阳，熊泽宇，颜佳，辛鹏，曲楠

电工电能新技术. 2016, 35(11): 72-80.

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大数据可视化可以实现海量电力设备在线监测数据中各种属性、运行状态等电力特征信息的图形、图像化直观呈现，为设备运行状态的及时有效监控分析提供有力保障。因此，本文提出一种基于Spark的电力设备在线监测数据可视化方法，为实现大数据环境下的电力设备在线监测数据的状态信息快速提取，在Spark大数据计算平台上，建立了基于设备状态评估指标体系与模糊C均值聚类（FCM）的电力设备状态信息提取算法。针对数据的多维、时序特性，构建三维平行散点图的数据可视化展现形式，实现电力设备在线监测数据信息全貌的可视化展现。将该方法运用于吉林省某风电场的风电机组在线监测数据集，实验结果证明了该方法的有效性。

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2016年, 第35卷, 第11期　刊出日期：2016-11-23

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