电工电能新技术

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肖立业, 伍岳，林良真

电工电能新技术. 2020, 39(4): 1-7. https://doi.org/10.12067/ATEEE2003010

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当前，国内外同行普遍接受的ΛCDM宇宙学模型（也即宇宙学常数或暗能量-冷暗物质模型）可以很好地解释涡旋星系自转速度曲线和宇宙学红移-距离关系的超新星观测结果。然而，目前不仅还没有直接探测到暗能量和暗物质粒子，而且在理论上对暗能量和暗物质的本质是什么也还存在较大的争议，其他修正引力理论也尚未取得共识。本文作者在前期的论文中，通过假设真空虚粒子对可以对电磁波（或光子）造成散射并结合Einstein-de Sitter模型，也可对宇宙学红移-距离关系的超新星观测结果进行很好的拟合，但进一步的分析表明，基于上述假设和其他宇宙学模型，也可对超新星观测结果进行适当的拟合。因此，有必要对宇宙学红移-距离关系的物理机制进行进一步的研究，其中，建立合理的引力理论仍然是研究的重点之一。本文试图提出一个修正引力势方程并得到相应的修正引力方程，并以此为基础对暗物质、暗能量等问题进行初步的探讨。

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IGCT关断暂态温度特性及其电热模型

周亚星，卫炜，王佳蕊，孔力

电工电能新技术. 2020, 39(4): 8-16. https://doi.org/10.12067/ATEEE1902025

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集成门极换流晶闸管(IGCT)广泛应用于高压大功率电力电子装置中，受到环境温度变化和器件自热等影响，其开关特性发生显著改变。本文针对不同温度下的器件开关特性开展了测试实验，利用分阶段解析建模的方法分析了影响器件关断存储、基区承压以及拖尾电流三个阶段的关键温度依赖参数。分析结果表明关断存储阶段主要受到载流子寿命和射极复合系数的影响，但射极复合系数相对于载流子寿命对电流拖尾过程的影响随温度变化更为显著。在此基础上由所得关键参数建立了IGCT温度依赖模型，利用封装传热阻容子电路网络建立了器件的结壳传热模型。最后，基于该模型对IGCT关断暂态过程进行了电热仿真分析，通过仿真波形与实测波形的比较验证了该模型的准确性以及关键温变参数的影响。

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高压eGaN HEMT开关行为及其影响因素研究

彭子和，秦海鸿，张英，修强，储师舜

电工电能新技术. 2020, 39(4): 17-26. https://doi.org/10.12067/ATEEE1902030

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为了探究高压eGaN HEMT的开关行为及其影响因素，首先详细分析了eGaN HEMT的开关过程，推导出开关各个阶段的持续时间及影响因素，并将其归纳为器件参数、驱动电路参数和工况，通过实验对eGaN HEMT开关过程和驱动电路参数以及工况对eGaN HEMT高速开关行为的影响规律进行验证，探究了实际电路中存在寄生电感对开关行为的影响。实验结果表明，调整驱动电路参数可以提高开关速度，降低开关损耗，但不可避免地会引起电压、电流的振荡和过冲，设计驱动电路时需要折衷考虑，工况对开关时间影响较大，桥臂电路应用需要根据不同的工况调整死区时间以达到最优的效果，寄生电感会使开关过程中的电流、电压出现振荡，影响开关速度和可靠性，实验结果为eGaN HEMT驱动电路的设计和应用提供了有益的帮助。

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适用于电压尖峰抑制的间接矩阵变换器电路杂散电感建模与优化设计

梅杨，鲁乔初，牛世衡，黄伟超

电工电能新技术. 2020, 39(4): 27-33. https://doi.org/10.12067/ATEEE1904021

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间接矩阵变换器换流过程及换流回路复杂，换流回路中存在大量杂散电感且不可忽略，在功率器件高频动作时将出现电压尖峰，导致功率器件的失效和损坏。对此，本文深入分析了间接矩阵变换器的换流原理及过程，通过构建换流回路的等效电路模型，采用电磁计算方法，探究影响杂散电感的主要因素及其对器件电压尖峰的影响作用机理，在此基础上，利用ANSYS软件建立间接矩阵变换器3D模型，进行杂散电感参数提取。据此，提出了一种电路优化设计方案，通过优化母排结构、布线方式、布线位置以及线路尺寸抑制换流回路杂散电感。对优化前后的样机进行仿真和实验测试，结果表明，杂散电感仿真值与实验值趋势大致相同，优化前后杂散电感值均有显著下降，最大下降 327%。相应地，功率器件关断时电压尖峰得以抑制，最大下降183%，使得各器件均能工作于额定电压内。由此可见，建立的模型准确、可靠；且优化设计方案减小了换流回路的杂散电感，抑制了功率器件的电压尖峰，提高了系统运行的安全性、稳定性。

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温度及直流偏磁对换流变压器铁心磁性能及磁场问题影响的研究

党艳阳，陈德志，白保东，张欣宜

电工电能新技术. 2020, 39(4): 34-42. https://doi.org/10.12067/ATEEE1904014

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测量了30ZH120电工钢片在不同直流偏磁及温度条件下磁特性，经过迭代计算得到了考虑偏置磁通后的B-H曲线。基于一台产品级750kV换流变压器（哈密-郑州特高压直流输变电工程），仿真计算了不同直流偏磁及温度条件下换流变压器磁场分布和空载电流，结果表明：直流偏磁和工作温度影响电工钢片和换流变压器铁心线性区和非线性区，随着温度及直流偏磁的增加，换流变压器铁心磁通密度和空载电流增加，因此，在设计中应该考虑温度及直流偏磁的影响。

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基于等温松弛电流的110kV电缆绝缘状态评估

林添堤，张成，刘皓，刘青，于波，刘志国，任成燕，邵涛

电工电能新技术. 2020, 39(4): 43-52. https://doi.org/10.12067/ATEEE1909039

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为了评估现役电缆的绝缘老化状态及剩余寿命，利用等温松弛电流法测试了8根110kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆的去极化电流。通过获得的电流曲线初步判断了电缆绝缘的老化状态，随后基于等温松弛理论引入三阶指数衰减模型对电流曲线进行拟合，并通过拟合参数计算老化因子A。实验结果表明，交联聚乙烯电缆的绝缘状态可大致通过去极化电流曲线来判断，老化因子与交联聚乙烯电缆的实际运行年限呈近似线性关系，经历故障的电缆其老化因子则出现异常变大。由于老化因子综合考虑了电缆绝缘的不同极化过程，因此可较为准确地评价高压电缆的老化状态，但其评价标准有待进一步细化。

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基于阻抗检测的多路自动调谐式无线充电金属检测系统

张亚蒙，张希，张智敏

电工电能新技术. 2020, 39(4): 53-63. https://doi.org/10.12067/ATEEE1908058

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针对大功率磁感应式无线充电系统所产生的高频高强度电磁场能快速加热置于其中的金属异物以致发生危险的情况，提出一种金属检测系统，能快速准确地检测金属异物有无且不受功率磁场的干扰。首先，通过分析金属异物对线圈阻抗特性的影响，提出一种基于检测线圈阻抗变化的金属检测方法。提出并联谐振电路，将检测线圈阻抗变化放大映射到谐振电路输出电压变化，并通过理论计算获得检测电路的最优激励频率。接着，提出与无线充电线圈磁解耦的双极性检测线圈，能消除功率磁场的磁耦合干扰，同时其阻抗能较好反映金属介入情况。然后，提出多路自动调谐的控制方法，提高检测准确性和反应速度。最后，通过实验验证系统功能，结果表明该系统可检测到金属硬币的介入。

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线控转向系统路感模拟与主动回正控制

赵含雪，李芳，吴艳，廖承林

电工电能新技术. 2020, 39(4): 64-72. https://doi.org/10.12067/ATEEE1908029

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线控转向系统作为一种新型转向系统极大促进了汽车的智能化和操纵轻便化。然而，由于其取消了方向盘与转向总成之间的机械连接，路面阻力无法直接反馈到方向盘，因此，需要对驾驶员的“路感”进行分析研究。本文依据对路感的产生机理分析，提出了基于转向电机驱动电流及阻尼控制的路感反馈控制策略；并针对汽车线控转向系统回正控制中存在的高速回正超调，低速回正不足的现象，提出了一种基于滑模控制的主动回正控制策略。搭建了线控转向系统硬件在环试验仿真平台，并对所提出的路感及主动回正控制策略的有效性进行验证，试验结果表明本文所提出的路感控制策略使低速转向时更加轻便，中高速转向时有清晰的路感；所提出的主动回正控制策略可以有效地降低回正残余角提高车辆操纵稳定性。

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基于集合经验模态分解的交流航空故障电弧识别

高飞，董伟，桂美景，张俊民

电工电能新技术. 2020, 39(4): 73-80. https://doi.org/10.12067/ATEEE1905024

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故障电弧作为一种破坏性强，识别难度大的电路故障，给飞机的安全带来很大的威胁。然而目前航空业应用的电弧识别方法远不能达到要求。所以本文提出了一种将集合经验模态分解和LM优化的BP神经网络相结合的交流航空故障电弧识别方法。首先建立串联和并联交流电弧实验模拟平台，采集电弧电流波形，分析波形动态特性。将波形进行集合经验模态分解，选取差别明显模态分量作为故障特征分量。计算故障特征分量的能量熵作为交流故障电弧的特征量，输入到LM算法优化的BP神经网络，进行识别。结果表明，识别率达到90%以上，较好地识别出了航空故障电弧。

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中英文目录（2020年第04期）

电工电能新技术. 2020, 39(4): 81-82.

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2020年, 第39卷, 第4期　刊出日期：2020-04-23

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