电工电能新技术

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刘建华，程军胜，王秋良，严陆光

电工电能新技术. 2017, 36(11): 1-13. https://doi.org/10.12067/ATEEE1706024

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高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用，它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象，主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作，包括设计方案、技术特点和最新的研究进展，并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。

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经复合树脂浸渍的超导磁体应力应变分析

李振明，陈铮，谢凯，耿国丽，舒航，方进，丘明

电工电能新技术. 2017, 36(11): 14-20. https://doi.org/10.12067/ATEEE1707014

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采用复合树脂浸渍是提高超导储能磁体机械稳定性的有效手段之一，但是固化工艺条件会产生机械热应力，经复合树脂浸渍的超导磁体在预冷过程和通电运行过程中也会产生机械热应力或电磁力。为了分析储能磁体受力情况，本文通过COMSOL有限元软件建立储能磁体模型，研究磁体绕制过程中热应力和运行过程中电磁力对磁体结构应力应变的影响。结果表明，浸渍固化工艺过程中超导带材最大形变为0.23%，热应力没有对超导带材造成不可承受的损伤；在低温预冷过程中复合树脂最大形变2%，可为超导线圈提供一定预应力；在电磁力与热应力耦合作用过程中，超导带材最大形变0.017%，超导磁体的力学稳定性没有被破坏。

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基于第二代高温超导带材的高载流超导导体研究进展

王银顺

电工电能新技术. 2017, 36(11): 21-35. https://doi.org/10.12067/ATEEE1705027

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由于其高临界电流密度以及优越的机械性能和电磁特性，第二代高温超导带材（也叫涂层导体）在高温低场的电力传输和低温高场下的磁体应用具有广阔的应用前景。在电力传输的低场应用中，高温超导导体在低电压大容量场合需要几千安培甚至上万安培的传输电流。在大型高场磁体应用方面，为了避免由于过高电感在磁体失超和快速关断过程中的感应高压问题，大载流容量、高电流密度高温超导导体在运行于4.2K及以下温度的大型高场超导磁体方面具有很好的应用前景。近年来，基于第二代高温超导带材，国际上相继提出了几种高载流容量的高温超导导体，本文介绍几种高温超导导体的结构及研发现状和进展，并对其结构、性能和工艺进行简单的比较和评述。

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单相级联多电平H桥整流器有限集模型预测电流控制

蒋蔚，刘碧，曹梦华，谢望玉，宋文胜

电工电能新技术. 2017, 36(11): 36-43. https://doi.org/10.12067/ATEEE1701035

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本文以基于电力电子变压器的高速列车牵引传动系统中的单相级联多电平H桥整流器为控制对象，以提升系统动态响应速度、减小网侧电流谐波含量为控制目标，提出了一种基于两矢量的有限集模型预测电流控制算法。首先，推导单相级联多电平H桥整流器的α-β静止坐标系下数学模型；然后，基于空间矢量调制思想，对单相级联多电平整流器进行基本电压矢量定义与空间扇区划分；在此基础上，建立包含最小电流误差的目标函数，通过对其求导实时计算出两个矢量的最优占空比，同时为了保证各模块直流侧电容电压的平衡关系，设计了选取冗余矢量的原则。与基于PI的瞬态电流控制算法相比，所提出的模型预测控制算法无需内环PI控制器，显著提高了电流内环的动态响应速度；最后，对所提算法与传统的瞬态电流控制算法进行硬件在环半实物实验对比研究，结果表明了所提算法的可行性与有效性。

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基于容量差的电动汽车主动均衡控制策略研究

王立业，王丽芳，刘伟龙

电工电能新技术. 2017, 36(11): 44-50. https://doi.org/10.12067/ATEEE1703009

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电动汽车车载动力锂电池组的不一致性问题会严重降低电池组的整体性能。本文针对传统的均衡控制策略均衡时间长、均衡效率低、控制复杂等问题提出了基于容量差的均衡控制策略，通过分析电池组不均衡特性，包括瞬态响应特性、静态不均衡特性和恒流不均衡特性，研究电池的容量和电压关系，对均衡容量进行了定量分析，在此基础上制定了基于容量差的均衡控制策略。分别在台架和实车上验证了均衡控制策略，实验结果表明，相比传统的电池组均衡控制策略，这种新的控制策略可以快速完成电池组中单体电池的容量均衡，实现了均衡的高效率。

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基于PSCAD-ANSYS的变压器绕组振动特性仿真研究

杨贤，王丰华，何苗忠，林春耀

电工电能新技术. 2017, 36(11): 51-56. https://doi.org/10.12067/ATEEE1608035

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为进一步理解和掌握短路冲击下变压器绕组的振动特性，本文基于PSCAD-ANSYS联合仿真实现了变压器突发短路下振动响应的全过程分析，即根据PSCAD软件计算得到的变压器绕组短路电流，在ANSYS软件中使用电磁场和机械场模块计算了变压器绕组的电动力和振动响应。其中，两个软件之间的电流和时间等关键信息的交换通过数据通信接口方式实现。以某110kV变电站为例对变压器突发短路下的振动响应进行计算分析，结果表明，所提出的联合仿真方法能够有效计算突发短路时变压器绕组的振动特性。突发短路时，变压器振动响应与短路电流变化趋势类似，绕组振动在短路故障发生后先达到最大值，然后伴有一定的衰减分量，振动信号频谱分量更加丰富。

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振动发电机的系统建模与频率特性分析

王志华，张少鹏，姚涛，吕殿利，张惠娟

电工电能新技术. 2017, 36(11): 57-62. https://doi.org/10.12067/ATEEE1609018

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采用两自由度振动模型对振动发电机进行描述，由于非线性磁力的影响，该模型表明电磁式振动发电机是非线性非自治系统。基于该模型，对正弦振动激励下的系统响应进行仿真分析，结果表明，动子与定子的相对位移响应出现了明显的倍频现象，而输出电动势的频率分布更加复杂，不但有对应激励频率的主振动解和亚谐振动解，而且还有对应固有频率的亚谐振动解和超谐振动解，表明系统具有较强的非线性，且随着输入振动能量增大，系统的非线性特征更加明显。在10Hz正弦振动激励下的测试发现，输出电动势的幅频特性在10Hz、20Hz和30Hz处出现峰值，表明输出电动势出现了明显的倍频信号，实验结果与仿真结果的频率特性一致。

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超级电容器的发展及应用现状

黄晓斌，张熊，韦统振，齐智平，马衍伟

电工电能新技术. 2017, 36(11): 63-70. https://doi.org/10.12067/ATEEE1709060

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超级电容器是近几十年发展起来的一种新型储能器件，具有功率密度大、循环寿命长、低温性能好等特点，已在电力、交通、工业等领域得到了广泛的应用。本文介绍了超级电容器的种类和基本原理，以及近年来国内外超级电容器产业的发展和市场现状。随后对超级电容器的主要应用领域及其现状进行了综述。最后针对超级电容器能量密度相对偏低的缺点，提出了相关的研究和发展建议。

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国产高压大功率IGBT应用于机车变流器工作特性测试研究

黄先进，孙湖

电工电能新技术. 2017, 36(11): 71-78. https://doi.org/10.12067/ATEEE1611021

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高压大容量IGBT器件广泛应用于现代电力机车变流器系统中，其工作特性决定了电力机车的运行性能。用于牵引变流器的IGBT模块在功率密度、反并联二极管容量、封装技术和工作环境上要求更加严格。依据实际应用环境，测试并掌握IGBT器件的特性参数，选用合适的驱动保护电路，可以确保IGBT稳定可靠运行，充分发挥变流系统的控制特性。本文重点研究DM型国产大功率IGBT的工作特性，选取两种国外同规格IGBT进行对比测试分析。将国产DM型IGBT应用到HXD2F机车变流器进行了特性测试，测试结果为此款IGBT以后应用于牵引变流器的开发设计选型提供参考。

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基于时域的谐波和无功检测技术的对比研究

李兰芳，曾志武，王映品，谢运祥，徐晓刚，黄嘉健，张晓宇

电工电能新技术. 2017, 36(11): 79-88. https://doi.org/10.12067/ATEEE1701071

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谐波和无功检测技术在电能质量治理装置的应用中起着重要作用，检测结果的准确性、实时性和抗干扰性是保证装置的补偿工作性能的前提条件。本文介绍了现有6种时域的谐波和无功检测方法的工作原理，并根据电源电压和负载电流是否三相平衡及包含谐波和无功与否等不同情况设计了8种不同的工况。在这8种不同工况下，结合6种谐波和无功检测算法，并将其应用于三相三线制有源电力滤波器（APF）系统中，使用Matlab/Simulink软件分别对各种不同组合的工况进行仿真分析。根据仿真结果，对比分析了各种组合下的谐波和无功补偿指令信号、有功和无功功率及其功率因数。总结了所采用的APF系统在不同工况下各种检测算法的检测性能，分析了各种算法所适用的工况。实验验证了理论分析和仿真结果的正确性。本文的研究成果为电能质量治理及其控制算法的研究提供了理论参考，为电能质量治理装置的设计与研发提供了切实可行的依据。

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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. 2017, 36(11): 89-89.

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中英文目录（2017年第11期）

电工电能新技术. 2017, 36(11): 90-91.

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2017年, 第36卷, 第11期　刊出日期：2017-11-23

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