2020年, 第39卷, 第11期　刊出日期：2020-11-24

  

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论文报告
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  感应电能传输系统能量双向传输切换控制策略研究

  姜龙斌， 史黎明， 殷正刚

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 1-8. https://doi.org/10.12067/ATEEE2002011

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  交通车辆的双向感应电能传输系统 (Bidirectional Inductive Power Transfer，BIPT)能够将车辆制动能量回馈至原边侧，大幅降低车辆能耗。在原副边无通讯且无检测线圈的情况下，现有的正反向能量传输切换方法是副边变流器输出电压的移相角不变，其相对于电流的相位逐渐反相，该方法存在副边变流器功率因数过低和副边线圈电流振荡的问题。本文提出一种采用副边线圈电流跟踪控制的策略，通过副边线圈电流过零信号来控制输出电压的频率和相位，切换过程中，副边变流器输出电压的移相角先减小到零、然后输出电压立即反相、移相角逐渐增加，从而实现切换控制。同时，由副边变流器输出电压移相角的正负来控制系统传输能量的方向、移相角的大小控制系统传输能量的大小。结果表明，与现有切换方法相比，所提切换策略能至少降低副边线圈电流波动率9%，副边变流器的功率因数得到大幅度提高。
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  无线电能传输阵列式差分线圈金属异物检测方法

  张献， 付志远， 薛明， 任年振， 王奉献

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 9-17. https://doi.org/10.12067/ATEEE2003021

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  本文针对无线电能传输系统中金属异物检测的问题，基于磁耦合谐振式无线电能传输系统，设计一种阵列式差分线圈金属异物检测系统。通过建立线圈模型，分析金属异物对检测线圈阻抗影响规律，并根据影响规律设计一种具有对称结构的位于发射线圈表面的密绕阵列式差分线圈检测结构，通过金属异物介入后引起检测线圈输出电压变化实现对金属异物的检测。结果表明，这种检测结构吸收系统功率明显低于单线圈检测结构，具有对系统影响小的优点并且可以实现对直径为25 mm，厚度为185 mm的钢心镀镍合金进行检测，检测精度高，检测正确率达到93%。
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  高频变压器介质阻挡放电现象实验研究

  陈昶文， 王少宁， 徐恒通

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 18-24. https://doi.org/10.12067/ATEEE2007019

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  针对航天器开关电源中变压器在低气压环境下绕组内层间发生介质阻挡放电，设计了简单的实验模型演示了高频开关电源变压器层间发生介质阻挡放电的现象。通过实验总结得到：交流电压若超过空气最低帕刑击穿电压，则变压器在低气压环境下会发生剧烈的交流介质阻挡放电，经过几十分钟的发展，绝缘层会烧蚀碳化，引起火花放电或短路；高压直流不会发生导致绝缘层迅速烧毁的介质阻挡放电；当交流电压幅值低于空气帕刑击穿电压时，在低气压环境下，不会发生剧烈的交流介质阻挡放电；高压直流叠加低压交流，交流电压幅值小于空气帕刑击穿电压的情况下也不会发生剧烈的交流介质阻挡放电。
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  考虑频率约束的含储能低惯量电网机组组合和经济调度

  徐正清， 王春明， 郑焕坤， 李玉凯， 韩佳兵

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 25-32. https://doi.org/10.12067/ATEEE2006038

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  电网中新能源的大规模接入使传统火力机组逐步被淘汰，电力系统惯性逐渐降低，频率问题日益严重。储能是平抑新能源和负荷带来波动性问题的重要手段。本文针对含储能低惯量电网中的频率问题展开研究，提出考虑频率约束的含储能低惯量电网中的机组组合和经济调度模型。首先将表示频率指标的非线性约束线性化，然后采用模型预测控制方法将储能模型引入到传统的机组组合和经济调度模型当中，最后用场景化的方式处理风电的不确定性。算例表明所提模型能够使系统在扰动情况下保证频率指标在允许范围内，且机组和储能能够处于经济的运行状态。
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  地区电网多场景运行品质的熵权-贝叶斯模糊AHP评估

  张华， 滕予非， 段翔兮， 陈智， 朱丽嫚， 刘友波， 任鹏哲

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 33-40. https://doi.org/10.12067/ATEEE2006021

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  针对电网不同运行状态下，其评估指标偏重有所不同，考虑了地区电网正常、低谷、高峰、检修、故障状态下五个典型运行场景，按照目标层、运行场景层、指标层和子指标层的层次结构形成了评估体系。在指标权重计算方面，基于贝叶斯网络对熵权-模糊层次分析法进行改进，将主观权重的获取转化为最大分布概率区间采样问题，改善了传统方法因个别专家偏好而引入的权重偏差，提高了专家意见的一致度。最终，以某地三个片区110 kV系统为例进行验证，所提方法可以实现对电网多场景运行品质的评价，有利于电网运行人员对各场景下运行状况的纵向对比及区域电网间的横向对比，为电网的优化运行提供针对化参考。
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  盘式磁流体发电机中最佳种子份数变化规律研究

  方秀珍， 彭爱武， 刘保林

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 41-47. https://doi.org/10.12067/ATEEE2003007

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  在磁流体发电机中，为了提高工质电导率，通常需要加入少量低电离电位的碱金属，即种子。前期研究表明，在一定工况下存在最佳种子份数使发电机性能最优。本文通过非稳态准一维数值模拟，研究了盘式磁流体发电工质电离、等离子体流动和发电机性能特性，获得了热源参数和磁感应强度对最佳种子份数影响的变化规律，提出较宽最佳种子份数变化范围的调控方法。模拟结果表明，对于所给定的发电通道，在热源条件一定时，随着磁感应强度增加，最佳种子份数及其变化范围减小，种子流量的控制越精确。当磁感应强度一定时，随着热源滞止压力降低，最佳种子份数几乎保持不变，而且，最佳种子份数的变化范围增大，降低了种子流量控制的要求。另外，磁感应强度越低，在较低的热源滞止压力条件下，最佳种子份数变化范围越宽。
综述与述评
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  锂离子电容器在新能源领域应用展望

  张晓虎， 孙现众， 张熊， 安亚斌， 王凯， 韦统振， 马衍伟

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 48-58. https://doi.org/10.12067/ATEEE2001022

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  锂离子电容器（LIC）作为一种新型电化学储能技术，具有超高功率密度、较高能量密度、长寿命、高安全、全寿命周期运行成本低、温度范围宽、易回收再利用等特点，成本介于锂离子电池（LIB）和双电层电容器（EDLC）之间，具有巨大的市场应用价值和竞争优势。本文阐述了锂离子电容器结构、工作原理、技术特点以及发展历程，基于锂离子电容器作为功率型储能器件既可以单独使用，同时也可以与其他储能器件（如锂离子电池、燃料电池、铅蓄电池等）组成混合储能系统使用，本文重点分析了锂离子在微电网、电力调频、风电变桨系统、城市轨道交通、新能源汽车等新能源领域的应用，最后对锂离子电容器未来技术发展及应用前景做了展望。
新技术应用
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  基于多变压器的双极性Marx电路

  吴兆康， 陈希有， 牟宪民， 吴茂鹏

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 59-65. https://doi.org/10.12067/ATEEE2004004

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  现有的高压发生器技术如特斯拉变压器、线性变压器驱动器(LTD)以及脉冲形成网络(PFN)等，有着对频率敏感、带载能力弱以及无法产生周期性脉冲等问题，本文提出一种结合全固态Marx发生器与变压器技术的双极性Marx发生器方案。本系统的主电路由两套Marx发生器与多组双变压器组成，通过光纤与光耦的形式对主电路与控制电路进行隔离，利用自举电路对驱动芯片进行供电。首先对本文所设计的双极性Marx电路拓扑进行分析，并计算所需要的参数，然后采用SIMPLIS电路仿真软件验证可行性，最后研制样机并测试性能。理论与实验结果表明，本文所设计的双极性Marx电路可以产生幅值范围0～8 kV、频率20～40 kHz的双极性高压方波，工作频率稳定可调且带载能力强。
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  柔性直流系统新型故障限流技术研究

  滕尚甫， 肖立业， 张志丰， 韦统振， 宫瑞磊

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 66-72. https://doi.org/10.12067/ATEEE2006034

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  基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术发展迅速，直流侧短路故障电流的开断问题日益成为研究热点。故障限流技术能够有效抑制直流故障电流的快速增长，为直流断路器隔离故障提供有利条件。文中提出一种新型限流电路，利用电容器组合放电实现故障电流限制，配合直流断路器实现快速限流开断。对该电路的结构及工作原理进行阐述，给出电路参数选取方法。利用MATLAB/Simulink建立仿真模型，仿真结果验证了限流电路的有效性。
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  含光伏发电系统的配电网谐波责任评定方法

  王清亮， 高梅， 梁佩佩， 王雷刚

  电工电能新技术. 2020, 39(11): 73-80. https://doi.org/10.12067/ATEEE2006033

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  高渗透率光伏发电使得公共电气连接点的谐波来源复杂化和背景谐波电压不可忽略。为了准确评估各用户与系统侧的谐波责任，提出了一种谐波电流解耦与责任评定方法。在分析谐波在公共电气连接点传播特性的基础上，采用次生背景谐波电压描述用户谐波源之间的相互作用；根据电流物理分量功率理论，从背景谐波电压和其他用户的谐波电流中正交解耦出本用户谐波发射电流。所述方法无需计算系统谐波阻抗，适用于光伏发电引起母线电压畸变的配电网谐波责任评定。
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  电工电能新技术. 2020, 39(11): 81-82.

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