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"直接利用广域量测信息实现电网静态稳定快速量化评估是提高大电网在线监控和预警能力的关键。竺炜教授借鉴运动力学空间中静态稳定的物理概念,首次将电力系统全映射到弹性力学空间,为基于响应的大电网在线稳定态势量化评估提供了新的视角。该文在此基础上,区别于常规的电网等效建模方法,依据映射弹性势能及实时量测信息,将电网等效成一条虚拟的""源网荷""弹性支路,并提出一种电网静态稳定性能快速量化评估判据,即广义弹性系数。在新英格兰10机39节点系统和某省级电网中的仿真结果验证了所提方法的可行性。该方法直接利用量测信息进行简单的数值计算,避免了各类等效参数辨识环节及不确定因素,具有较大的工程应用价值。"

p208p2002/csl-1.8G/00000/1552

提出了一种使用非共沸混合工质的内置热泵的有机朗肯循环冷、热、电联供系统。与前人提出的纯工质系统不同,该系统将工质的冷凝过程分为高温段和低温段。在高温冷凝器后,将气、液两态的工质分离,使接下来的2种流程中的工质浓度产生差异。在热、电联供和冷、热、电联供2种运行模式下,分别计算不同引射系数时该系统(使用混合工质R245fa/R134a,75:25)和纯工质系统(分别使用R245fa和R134a)的发电效率、性能系数、憥效率、经济热效率和制冷热效率,并将2种系统进行对比。混合工质系统在2种运行模式下的性能系数分别达到了1.35和1.39,明显高于纯工质系统。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1553

电力系统运行中存在大量不确定性,针对系统负荷波动极限情况,该文从电压、负荷节点类型、网络负荷承受能力等不同角度提出电压稳定性风险评估指标,综合确定系统的薄弱区域。将基于拉丁超立方抽样(Latinhypercubesampling,LHS)的概率潮流(probabilisticloadflow,PLF)模拟法应用于电压稳定性风险评估,结合N?1故障分析法,对由于不同负荷波动引起的崩溃状态进行研究,分析崩溃时负荷及节点电压的分布并绘制相应分布曲面,考察系统崩溃的可能性和严重性,以及负荷波动对各节点电压的影响。以IEEE30节点系统以及中国山西省太原市220kV实际电网为例进行验证。结果表明:所提方法找到了系统崩溃时负荷、节点电压、系统负荷总量的分布规律。所提指标具有正确性、一致性,在实际应用中具有可行性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1554

针对直流锅炉主蒸汽温度控制系统复杂,控制链跨度大的问题,在分析了主汽温控制系统特点的基础上,提出一种基于逆向传递策略的串级系统网络化预测控制方法,并采用遗忘因子递推最小二乘法(RLS)对子系统进行在线辨识,适应直流锅炉变工况需要。为了使喷水减温具有较大的调整范围,通过主汽温导前区在线辨识结果实现对逆向传递策略中设定值的设计;并用预测控制的约束条件,保证中间点温度和各级过热器出口具有足够的过热度。将该方法应用于电厂过热汽温控制系统进行仿真研究,结果表明该方法能较好地适应对象特性的变化,且控制效果明显优于常规串级控制系统。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1555

使用标准的k-?双方程、有限体积离散法,对一台1000MW核电机组反应堆流场、温度场及堆芯焓增特性进行了建模研究;结合堆芯测量仪器及CLP和IN-CORE软件进行了反应堆实际物理试验;将模拟试验和实际物理试验进行了耦合研究。研究了反应堆正常运行及失流等工况下流量偏差对反应堆堆芯焓增特性的影响,并对实际运行流量偏差工况进行了分析。模拟和物理试验结果表明:堆芯流量分配板和下栅格板能够很好地调整进入堆芯的冷却剂流量偏差,堆芯内部温度场具有较强的流量偏差自调节功能。环路流量减少时,反应堆流场、温度场及堆芯焓增特性变化比较明显;环路流量稍有增加时变化不明显,环路流量增加值不大于5%时,反应堆内部流场及温度场偏差无明显变化。试验数据为反应堆的安全运行提供了理论数据。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1556

应用包络分析于轴承故障诊断的关键是选择合适的滤波频带,特别是含有复杂结构的旋转机械设备,选择不同的滤波频带的包络分析结果相差很大。针对这一问题,提出基于复数小波多尺度分解和包络分析相结合的滚动轴承故障特征提取方法。利用复数小波分解实现信号的多尺度带通滤波,然后对小波系数求模,得到信号在各个尺度上的幅值包络,再对幅值包络求傅里叶变换,得到信号的二维幅值包络谱图,从而实现信号各个频段的快速包络分析,克服了经典包络分析方法需预知故障频带的缺点。对电站送风机实测振动数据分析表明,该方法具有突出的显示微弱故障信息的能力,可以有效地识别掩藏在强干扰噪声下的故障冲击成分;复小波多尺度包络谱图的横向切片与Hilbert包络谱具有非常相似的分析效果;而在旋转频率处的纵向切片对轴承故障最敏感,适用于滚动轴承微弱故障的报警。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1557

并网逆变器是分布式发电系统的重要接口,入网电流的质量是其重要指标。采用LCL滤波器的并网逆变器可大幅抑制开关频率谐波,但滤波器谐振易造成入网电流振荡而控制困难。而且,随着分布式发电系统规模的增大,公共耦合点处的电网阻抗、电压波动与谐波以及串并联谐振等也会严重影响电流控制性能。已有较多文献针对分布式发电系统中的LCL滤波并网逆变器进行了研究,但仍欠缺对相关研究成果的系统性归纳与总结,难以明晰进一步研究的重点。该文从LCL滤波器参数优化设计、LCL谐振抑制、电流控制以及复杂电网下的谐波干扰等方面归纳并评述了已有的研究成果,指出了LCL滤波并网逆变器为适应大规模分布式发电所必须解决的关键技术问题。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1558

调制策略是影响无变压器非隔离型光伏逆变器系统漏电流大小的重要因素之一。针对非隔离型三电平光伏逆变器,首先分析系统寄生电容电压和开关状态之间的关系,然后研究载波正向层叠和反向层叠调制对系统共模电压的影响,通过逻辑状态关系提出一种新型载波调制方案,并对三种载波调制方案进行仿真研究,最后在TMS320F28335DSP?XC3S400FPGA数字控制实验平台上对上述方案进行实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1559

IGBT模块失效机理是变流器可靠性状态监测的基础,通过分析模块老化失效机理,得到饱和压降Uce补偿模型和结温Tj计算模型,建立IGBT模块功率循环实验平台,验证模块失效的物理过程和机理,得到IGBT模块在老化过程中电气和热参数的变化趋势,并建立热阻的退化模型,分析不同工作条件下对模块老化的影响。试验结果表明,模块在交变温度下焊接层失效是模块的主要失效方式,失效过程中其特征参数热阻满足参数退化模型,结温差越大模块越容易发生失效。通过IGBT模块的老化实验分析器件的老化机理,为变流器的状态监测和运行可靠性评估奠定一定基础,也为功率器件的可靠性设计提供决策支持。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1560

输出电压无偏差地跟踪给定电压信号是逆变电源的最高控制目标,由于负载变化的随机性,且逆变电源自身具有较强的非线性和参数时变性,采用常规控制的逆变电源难以获得理想控制效果,为此,提出一种广义虚拟电路控制方法。该方法将逆变电源系统设计为一个虚拟目标等效电路,从满足逆变电源无稳态误差和稳定性以及适用于非线性负载这三方面要求出发,确定虚拟目标等效电路形式。文中通过对比分析,理清了这种方法与传统闭环控制方法的内在联系与本质区别。通过仿真与实验得到验证,广义虚拟电路控制方法可以解决逆变电源的非线性和参数时变性问题,据此设计逆变电源可适用于非线性负载,可达到良好的静态和动态性能指标。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1561

针对LCL型并网逆变器的谐振问题,该文从离散控制的角度分析了谐振机理,得出控制器运算时间带来的滞后影响了系统相频特性,使其不满足奈奎斯特稳定判据而失稳。虚拟电阻法是解决LCL谐振问题的一种有效而稳定的方法,但在工业应用中存在电容电流欠采样导致的混叠问题。选择合理的滤波器可以解决混叠问题,但其带来的相位滞后影响了阻尼效果甚至为系统带来负阻尼,针对这一问题该文提出了带超前补偿的虚拟电阻有源阻尼法。另外,实际系统通常是多台逆变器经LCL并联,系统存在从单机谐振频率到多机谐振频率宽频率范围的谐振,该文基于1.5MW逆变器试验平台,通过改变并联滤波电容组数进行了谐振频率670~1230Hz的阻尼实验。实验结果证明了所提方法的有效性,以及对宽频率范围的适应性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1562

在大功率牵引传动系统中,由于受到开关损耗和散热条件等的限制,逆变器最高开关频率通常比较低,一般只有几百赫兹,此时为了提高系统的输出特性,通常采用多模式调制策略。该文对空间矢量脉宽调制(spacevectorpulsewidthmodulation,SVPWM)脉冲生成规律进行了归纳和总结,介绍了5种满足半波奇对称、四分之一周期偶对称和三相对称要求的SVPWM同步调制策略。通过对比分析5种调制方法的谐波特性,提出了一套适用于大功率牵引传动系统低开关频率条件下的多模式SVPWM调制策略,并分析了不同调制模式之间的切换原则。通过仿真和实验结果,验证了多模式调制策略的正确性和可行性,实现了不同调制模式之间的平滑切换。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1563

近年来,双馈感应风力发电系统在故障电网特别是电压骤变、负序扰动、谐波畸变下的运行控制技术,已成为风力发电系统中的研究热点。该文从各国风电并网规范、风机高效并网运行角度出发,列举了双馈风电机组在不脱网运行技术、电网支撑能力和友好并网技术等领域的关注焦点,探讨了电网短时严重故障和长期轻微故障中双馈风电机组运行的关键问题与核心技术,比较了现有双馈风电系统的控制方案,并预测了其发展趋势,给出了潜在的研究方向。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1564

纳秒脉冲沿面介质阻挡放电在流动控制领域有很好的应用前景,研究纳秒脉冲沿面介质阻挡放电特性对于认识纳秒脉冲放电的物理过程具有重要意义。首先建立了沿面介质阻挡放电的电路模型,并基于小波软阈值降噪法对实验获得的纳秒脉冲电压和回路总电流波形进行降噪,然后根据对所建立的电路模型的分析给出了放电电流的计算方法,进而研究了气流环境中不同脉冲电压幅值、脉冲重复频率和脉冲极性下的放电电流、电荷传输和沉积能量特性,并进行了分析。结果表明:单个脉冲的上升沿和下降沿各存在一次放电;放电电流、最大传输电荷量和沉积能量特性存在极性效应,且正相关于施加脉冲电压幅值;最大传输电荷量和沉积能量随重复频率的增加先减小后增大,且重复频率对放电电流的峰值和宽度有影响。该研究有助于对纳秒脉冲沿面介质阻挡放电发展过程的研究,并为瞬时沉积能量的计算奠定基础。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1565

在常温常压的大气压条件下,采用重复频率高压纳秒陡度脉冲和线型电极产生了大面积的弥散放电等离子体。通过实验,对弥散放电及其电流特性进行了研究,分析表明,弥散放电电流由传导电流分量和位移电流分量合成而成。其特征波形为,在电压波峰附近对应着多个电流振荡尖峰,在波尾阶段传导电流分量会逐渐补偿位移电流分量,合成电流幅值很小。弥散放电向电弧或火花放电转化伴随着传导电流密度的增大,反之亦如此。长导线和大间距有利于长波尾脉冲产生均匀弥散放电等离子体。对大气压空气下弥散放电的产生机制进行了分析,高场强区引发下的大面积低场强电离可能是弥散放电形成的关键。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1566

在化学团聚技术中,温度对团聚剂性质的影响至关重要。使用分子动力学模拟方法研究了温度对聚丙烯酰胺(PAM)溶液黏度的影响。密度与溶解度参数计算结果表明选取PAM分子的聚合度为50能够反映真实性质且计算量经济。径向分布函数结果表明PAM分子与水分子之间的氢键相互作用随着温度的升高而减弱,黏度降低。均方根位移分析表明PAM分子流动性随着温度的升高而增大,黏度降低,但温度达到573K时,PAM分子与H2O分子形成包结物,抑制了PAM分子的流动。回旋半径结果表明PAM分子的回旋半径随温度的升高先增大后减小,黏度先增大后降低。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1567

提出一种基于嵌入升压单元的双移相控制隔离升降压变换器及其控制方法。通过在倍压输出整流电路中嵌入升压开关,使变换器可工作在升降压模式、实现宽范围输出;通过采用双移相控制使得原副边所有开关管和二极管在宽范围实现软开关;变压器漏感可以作为能量传输电感的一部分,且变换器原副边开关器件分别由输入电压和输出电压钳位,器件应力低。详细分析变换器的工作原理、控制策略和特性,实验验证了所提出拓扑及其控制方法的正确性和有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1568

空间矢量调制可分为连续脉宽调制(continuouspulsewidthmodulation,CPWM)和不连续脉宽调制(discontinuouspulsewidthmodulation,DPWM)。与CPWM相比,当变流器采用DPWM时,器件开关损耗较低,使得结温波动较低。DPWM策略被用于变流器,虽然可以提高功率器件的寿命,但是将导致电能质量问题。因此文中结合DPWM和CPWM策略的优点,提出了一种功率器件混合调制方法,该调制方法根据风电场中风速的概率分布切换不同的调制策略。为考虑长时间风速对器件寿命的影响,文中提出了一种适用于不同调制方法的结温数值计算方法。以1.2MW直驱风机系统为例,结合一年的风速和气温快速计算不同调制序列下器件的结温,进而评估了器件的寿命消耗,并且分析了不同调制序列对器件寿命消耗的影响。结果表明,与CPWM和DPWM相比,当采用混合调制方法时,器件年寿命消耗不仅得到大幅降低,而且风机系统并网的电能质量几乎不受影响。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1569

在多电平变换器研究领域,三电平中点钳位逆变器目前是一种研究比较广泛的一种拓扑结构,但是此拓扑结构容易造成中点电压偏移问题。基于理论上虚拟空间矢量的调制方法可以实现分压电容中点电压平衡控制,因此,为增强中点电压平衡的控制效果,提出调节虚拟中矢量中点电流和分配正、负小矢量作用时间的中点电压平衡控制方法。相对虚拟空间矢量脉宽调制算法和混合式调制算法来说,所采用的可变虚拟空间矢量控制算法简单、实用,能实现三电平NPC变换器中点电位平衡控制。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1570

"为了更准确地评估水树老化电缆的绝缘状态,研究了水树老化电缆出现的绝缘自恢复特性与水树微观结构变化之间的关联,并提出了基于蠕变模型的绝缘自恢复机制。在电缆的加速水树老化过程中,介质损耗因数及泄漏电流值随老化时间的增加而逐渐增大,老化区域出现明显水树枝,当撤离外施电压一段时间后,二者均有所下降,出现了绝缘自恢复现象。通过构建""珍珠串""有限元仿真模型和四元件蠕变模型,研究了水树微观结构变化同水树生长及自恢复之间的关系,并计算分析了水树蠕变过程对介质损耗因数及泄漏电流的影响。研究表明,在没有外施电压作用时,水树的蠕变过程使得水树通道关闭、水树空洞缩小,导致介质损耗因数和泄漏电流下降。因此,水树蠕变过程是电缆绝缘自愈的主要原因。"

p208p2002/csl-1.8G/00000/1571

电力负荷曲线聚类是配用电大数据挖掘的基础。分析3种典型聚类有效性指标,指出Davies-Bouldin有效性指标更适用于评估负荷曲线的聚类结果。研究基于层次、基于划分、基于密度、基于模型等类型的聚类算法,从聚类效率和聚类质量两方面评价各种算法。层次聚类的质量较高,效率较低;划分聚类的效率较高,质量较低。针对单一聚类算法的不足,研究基于经典聚类算法的集成聚类算法并将其应用于负荷曲线聚类。该算法包括bootstrap重采样、划分聚类、层次聚类3步,对不同规模数据集的聚类结果表明集成算法具有更好的性能,特别适用于大规模数据集聚类。针对电力负荷曲线的特征,研究多种数据集降维算法,在降维后的数据集上进行集成聚类,比较各种降维算法的信息损失和计算效率。研究结果表明,对于大规模电力负荷曲线的聚类问题,结合主成分分析降维的集成聚类算法可以取得最佳效果。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1572

"低温电机是潜液式液化天然气(liquefiednaturalgas,LNG)泵的核心部件。该文主要讨论了潜液式LNG泵用变频低温异步电机的设计方案。首先研究了电机电磁材料的低温特性,结合低温异步电机温升情况确定了电机的电磁负荷。建议从转子开始设计变频低温异步电机,并认为变频低温异步电机的槽形特别是转子槽,应设计为""矮胖""形以减少该类电机的漏抗和转子摩擦损耗。仿真分析了11kW设计样机在LNG(-161℃)及液氮(-196℃)的运行性能,并进行了液氮低温试验,试验数据与仿真分析相吻合,验证了理论分析的正确性,该文的研究成果可为变频低温异步电机的设计提供参考。"

p208p2002/csl-1.8G/00000/1573

为适应智能电网能量管理系统(energymanagementsystem,EMS)从集中式走向分散式的发展趋势,建立了一种分散自治的自动发电控制(automaticgenerationcontrol,AGC)功率分配框架。把传统区域电网分成若干个领地电网,结合了多智能体一致性协同理论,分别以调节费用和爬升时间为一致性状态变量,提出基于虚拟发电部落一致性的功率动态分配方法。标准两区域模型仿真表明,虚拟发电部落协同一致性方法能有效解决未来智能电网AGC功率分配的分散自治问题。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1574

文中对超精密微动台变磁阻电机的磁场和推力进行了准确的建模,用于电机的实时控制。分别建立了永磁体和线圈产生的两种磁场单独作用并考虑漏磁的等效磁路模型,同时在动铁心处于不同位置时,通过三维有限元仿真得到每个气隙的漏磁系数来准确的反映漏磁在不同气隙处的三维分布。首先仿真得到动铁心位于x正向特定位置时的漏磁系数,对漏磁系数进行拟合,从而在动铁心位于x正向任意位置时对电机磁场进行建模。然后根据动铁心位于x正向和负向时具有的对称性,得到电机在全行程的磁场模型。最后根据电机的磁场模型和麦克斯韦力公式得到全行程的推力模型。推力模型和有限元仿真结果误差小于6.4%,并通过实验进行了验证。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1575

以无工频牵引变压器电力牵引传动系统为应用背景,对其中的全桥隔离DC/DC变换器开展研究。首先,全面地分析和归纳全桥隔离DC/DC变换器系统中存在回流功率的现象,定义电源侧回流功率和负载侧回流功率,为同时限制变换器两端回流功率提出一种三重相移控制方法。然后,在此基础上,给出最小回流功率控制算法。同时,为了减小变换器启动时的冲击电流,给出一种全桥隔离DC/DC变换器软启动控制方法。最后,研制了1.5kW小功率实验平台并进行实验验证,实验结果表明,该软启动方法可有效地减小变换器启动时的电流冲击,所提出的三重相移控制方法相对于传统相移控制方法和双重相移控制方法显著提高了系统效率。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1576

针对多相交错并联双向DC/DC变换器中的耦合电感器设计困难这一问题,提出具有普遍适用性的耦合电感器通用设计准则。以电感全部对称型耦合电感器的Buck+Boost型交错并联磁集成双向DC/DC变换器为例,研究变换器的Buck模态转换规律,得到变换器的等效稳态电感和等效暂态电感表达式,推导出变换器的稳态电流纹波和暂态电流响应速度与占空比、相数及电感耦合系数之间的关系。总结出交错并联双向DC/DC变换器中耦合电感的通用设计准则,按照这一准则,在给定占空比时,通过合理选择耦合电感器的耦合系数,可以既减小稳态相电流纹波又提高暂态输出电流响应速度。最后,通过实验验证了通用设计准则的正确性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1577

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗。高电网阻抗易导致电网电压波形畸变,畸变的电网电压会使光伏并网逆变器锁相环出现偏差甚至失效,并导致并网电能质量变差。针对这一问题,以LC型单相光伏并网逆变器为研究对象,提出采用基于2阶广义积分器锁频环(secondordergeneralizedintegratorfrequencylockedloop,SOGI-FLL)同步方法来实现逆变器与弱电网的同步。在分析不同电网状态尤其是弱电网对逆变器影响的基础上,详细阐述SOGI-FLL的工作原理和实现方法。仿真和实验结果表明,该同步方法在电网电压扰动及过零点震荡情况下均可稳定可靠工作,对电网电压变化具有较强的鲁棒性和适应性,与传统过零同步方法相比,SOGI-FLL同步方法可提高弱电网下光伏并网逆变器的可靠性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1578

"在对Z源逆变器(Z-sourceinverter,ZSI)和准Z源逆变器(quasi-Z-sourceinverter,qZSI)等单级可升压逆变电路进行深入研究的基础上,提出单级可升压逆变电路统一拓扑结构——电抗源变换器。该拓扑利于独特的LC组合形式实现了电压源和电流源电路无法实现的功能。以电抗源逆变器(reactancesourceinverter,XSI)为例阐述该拓扑结构的构成特征、工作原理、推演途径等共性问题,提出2种推演XSI电路的方法,即DC-DC斩波电路开关管代替推演法(SR-XSI)和DC-DC斩波电路二极管代替推演法(DR-XSI)。并以现有的典型电抗源逆变器ZSI和qZSI为例,论证由""级联DC-DC斩波电路的两级电路""推演出XSI的可行性。基于DR-XSI推演机理,提出一族单级可升压逆变电路,并以Zeta电抗源逆变电路为例,研究该电路的工作原理和具体工作模式。该类单级逆变器能在较小的直通占空比Dsh时得到较高的升压功能,减少了单级逆变电路直通占空比Dsh和逆变器调制因子M之间此消彼长的制约关系。通过仿真软件Saber验证了ZetaXSI电路的升压功能以及所提各种策略的正确性和可行性。最后在实验室建立了1kW样机进行验证,实验结果和理论分析及仿真结果吻合。"

p208p2002/csl-1.8G/00000/1579

对于三电平逆变器中点电压低频振荡问题,传统正弦脉宽调制(sinusoidalpulsewidthmodulation,SPWM)控制一般不具有中点电压平衡控制作用。该文基于不连续脉宽调制(discontinuouspulsewidthmodulation,DPWM)的基本原理,提出了一种半周期动态调节的DPWM(dynamichalfcarrier-cycleregulativeDPWM,DHCR-DPWM)中点电压平衡控制方法。该DHCR-DPWM控制方法通过控制载波周期内某相桥臂开关不动作,使得正负小矢量作用时间相等,实现对中点电压低频振荡的抑制,控制中点电压平衡。与传统SPWM控制相比,该方法能够提高输出波形质量和系统效率。在基于STM32F407-CPLD的二极管中点箝位型三电平逆变器实验平台上进行了实验验证,实验结果验证了理论分析的正确性和方法的有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1580

提出一种超环面混合励磁电机,介绍该电机的结构特征和工作原理,分析其磁路耦合的特性。考虑蜗杆内定子电枢绕组与行星轮磁齿的电磁啮合关系,建立该新型电机的磁动势模型,推导电磁参数的解析表达式及动态数学模型。运用矩阵分析的方法,导出该电机的特性分析模型,并对其动态特性进行仿真计算与分析。对实验样机的性能参数进行测试,实验数据与仿真结果的规律性一致,表明该文对超环面电机电磁参数分析的方法有效,并验证了在此基础上得到的电机特性仿真结果的正确性。研究结果为这种新型电机结构的优化设计和进一步的控制器设计提供了理论依据。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1581

为了研究特高压干式空心平波电抗器的温升分布特性,该文基于计算流体力学和传热学理论,建立了电抗器稳态流体与固体耦合温度场的数学计算模型。采用有限容积法对三维模型进行稳态流体场与温度场直接求解,获得其温度场分布特性,研究了包封轴向及径向温度分布规律。最后采用光纤测温法对自然对流下的电抗器进行温升测量。对比分析表明,计算与试验结果吻合较好,验证温度场数值计算的合理性和准确性,为特高压干式空心平波电抗器温升监测提供参考。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1582

为了减少16×16超声阵列传感器的阵元数和后续电路的成本,已研制了13阵元的L形和25阵元的十字形超声阵列传感器。该文利用这两种超声阵列,对双边相关变换(two-sidedcorrelationtransformation,TCT)的宽带聚焦算法、基于四阶累积量的阵列扩展算法以及二者相结合的算法进行了对比研究。宽带聚焦算法可很好地适应局部放电辐射的宽带超声信号,四阶累积量对这两个阵列虚拟扩展后,可分别达到97和193个阵元的阵列性能。对比研究了3种算法对局部放电辐射宽带超声波的适应能力,以及对局部放电源来波方向的准确性估计。对单个和两个局部放电源进行的定向仿真和试验结果表明,采用宽带聚焦算法和四阶累积量的阵列扩展算法二者相结合的算法,对局部放电源的定向精度高,误差均小于2°,形成的空间谱谱峰尖锐,因而具有很好的宽带信号处理能力和噪声抑制能力。这进一步为阵列技术在电力变压器局部放电定位中的应用提供参考。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1583

提出以柔性控制为基础的电能路由器和电能交换器等关键电气装备为核心的能源互联网体系结构,并提出基于信息物理系统融合的电气信息物理系统设备互联参考模型。在此基础上对面向能源互联网的灵活配电系统关键装备——电能交换器的系统结构进行较详细设计,同时对未来基于电能交换器的配电网组网形态进行研究,提出各种应用场景下的多种组网模型。最后设计了面向能源互联网的配用电侧能源局域网基本结构,并对配电网交流直流供电模型进行计算机仿真和物理装置简化试验,论证了可行性和有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1584

针对宽输入逆变器双模态工作方式,研究了其重复控制策略。双模态调制使得电路存在降压和升压两种模态,针对这两种模态分别设计控制器增加了控制器设计难度,甚至会导致电路在模态切换时发生输出波形畸变。文中提出了适合宽输入逆变器的双模态统一SPWM调制策略,实现了两种工作模式的平滑切换和统一控制。针对传统PI控制在非线性负载和双模态下控制器设计困难的问题,通过引入重复控制器,基于统一SPWM调制和输入电压解耦策略,详细讨论了重复控制器补偿函数的设计方法;分析表明,合理设计补偿函数,重复控制器可以有效抑制上述周期性扰动。最后设计了一台500VA宽输入逆变器原理样机,仿真和实验结果验证了双模态重复控制策略的可行性。

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机车牵引及船舶推进等系统要求应用于这些场合的多相永磁同步电机驱动系统具有强的转矩控制能力和容错运行能力。该文针对偏置60°六相对称定子绕组永磁同步电机提出一种缺一相容错型直接转矩控制策略。首先,基于重构的虚拟变量研究该电机一相绕组开路故障时磁链与电磁转矩的关系;其次,基于执行机电能量转换的αβ平面内的虚拟电压矢量及z1z2零序轴系平面内的零序电压矢量,建立起剩余五相健康相逆变桥臂各种开关组合对虚拟定子磁链幅值、电磁转矩及零序电流误差矢量最优控制策略。实验结果表明该文提出的驱动控制系统具有快速的转矩动态响应特性;同时零序电流受控,健康相定子绕组电流幅值相等,且正弦。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1586

混合励磁轴向磁场磁通切换电机(hybridexcitedaxialfieldflux-switchingmachine,HEAFFSM)结合了磁通切换电机和混合励磁同步电机的优点。为了研究HEAFFSM在低速区和高速区的运行性能,该文分析了HEAFFSM的结构特性、磁场调节机理及电感特性,并推导了它的数学模型。基于矢量控制方法,建立了HEAFFSM驱动系统。在低速区,提出了一种保持id=0仅采用if进行增磁的控制策略,并采用该控制策略研究了HEAFFSM的低速区特性;在高速区,提出了一种基于电压差判断弱磁时刻的弱磁控制策略,并采用所提出的控制策略研究了HEAFFSM的弱磁特性。仿真与实验结果表明,在低速区,id=0控制可以充分利用HEAFFSM的输出转矩,HEAFFSM带载能力较强;在高速区,相对基于转速判断弱磁时刻的弱磁控制策略,该文所提出的弱磁策略可以充分利用逆变器的输出电压,拓宽HEAFFSM调速范围,因此HEAFFSM比较适合作为轮毂电机用作电动汽车的驱动。

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随着多电飞机、全电飞机的高速发展,三级式航空无刷同步电机因兼顾高功率密度及功率因数可调等优势得到广泛应用。由于三级式电机中主发电机的凸极特性,转子磁场位置的变化会影响定子铁芯的饱和程度,从而造成定子电感值的变化。该文分析了三级电机饱和状态下电感值的变化规律,并在此基础上利用主发电机的凸极特性,采用脉冲式电压注入法进行转子位置的检测。在实际应用中,三级式电机在起动时采用单相交流励磁方式产生励磁电流,导致主发电机励磁电流产生较大脉动,该脉动信号的干扰使传统的定位方法难以准确估计出转子初始位置。该文通过对励磁机输出特性的分析,建立集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出采用傅里叶算法对响应电流数据进行分析,以获取转子初始位置的方法。实验结果表明,该文方法能够有效消除励磁机脉动干扰,实现转子位置的精确定位,同时该文算法计算量较低,易于在嵌入式系统中实现。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1588

为优化触发真空开关(triggeredvacuumswitch,TVS)性能,满足脉冲功率技术对开关器件的要求,设计了一种多棒级型激光触发真空开关(multi-electrodelaser-triggeredvacuumswitch,LTVS)。文中详细讨论了外施电压、激光触发能量、开关极性、焦斑能量密度等对开关延迟时间、抖动时间和最低工作电压等触发特性的影响,提出开关导通是热机制和碰撞电离机制相互作用的假设,并为此类开关的优化设计提供理论依据和参考。实验表明:开关的延迟时间最低可达17ns,抖动最低可达10ns,最低工作电压为60V;开关导通需满足一定的激光触发能量和外施电压要求,在触发能量一定的情况下,焦斑能量密度是影响开关触发特性主要因素;开关极性是影响触发稳定性的主要因素。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1589

利用振荡回路在杯状纵磁灭弧室中产生频率400Hz的中频真空电弧,在开距为3mm的条件下,选取触头材料为纯Cu、Cu-W-WC合金和CuCr50合金,直径为41mm和58mm的灭弧室进行不同电流等级的实验,对比分析电弧电压和电弧形态的变化。实验结果表明:中频真空电弧的特性和真空灭弧室的开断性能,与触头材料和直径有密切的关系;对直径相同的触头,CuCr50合金触头的开断能力强于纯Cu和Cu-W-WC合金;随着触头直径的增大,电弧电压减小,电弧扩散均匀且更稳定,灭弧室的开断能力更强。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1590

为测量直流输电线路的电阻、自电感、对地电容及双极线路之间的耦合电感和电容等数据,建立了直流线路分布参数的改进模型。基于对称分量法分解双极线路模型,分别在线路受端开路和短路的状态下,在送端施加两相正序电源和零序电源,测量线路对应的开路阻抗和短路阻抗,联立正序及零序开路阻抗和短路阻抗求解线路的分布参数。该方法已应用于±800kV普侨特高压直流线路参数测量,现场测量结果与依据线路几何尺寸计算的结果高度一致。因此,该方法可为保护整定、线路故障定位、RTDS/EMTDC仿真提供精确的直流输电线路参数。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1591

双九相储能电机是一种新型的多相电机,且工作过程一直为动态过程,难以采用传统解析方法进行详细研究,所以采用数值计算的方法分析双九相储能电机系统动态过程是十分必要的。首先以双九相储能电机为研究对象,建立了其dq0坐标系的数学模型,阐述了电机内部多相绕组之间电磁耦合关系,进而采用隐式梯形迭代算法建立了其数值仿真模型,在PSCAD/EMTDC中构建了完整的双九相储能电机系统仿真模型并进行了仿真计算。通过与实验室的小型原理样机的动态试验数据对比,验证了所建仿真模型的正确性,为工程样机的各种性能分析和含有双九相储能电机的系统分析计算提供参考。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1592

构建了一套蒸汽产量为1t/h(制热功率为620kW)的太阳能辅助吸收式热变换器(solarassistedabsorptionheattransformer,SAAHT)制蒸汽系统,探讨了太阳辐照强度、环境温度以及蒸汽凝水回收率对制热量和系统热效率的影响。结果表明,当太阳辐照强度由200W/m2增加到1000W/m2时,系统热效率提高20.4个百分点,制热功率增加1090kW;当环境温度由15℃升高到33℃时,系统热效率先由26.6%缓慢增大至27.8%,然后快速下降至9.27%,制热功率先由593.6kW增大至619.5kW,然后下降至206.6kW。当蒸汽凝水由不回收变化到全回收,系统热效率提高2.75个百分点,制热功率增加61kW。研究提出不同太阳辐照强度、环境温度以及凝水回收率条件下系统最佳集热温度。经济性分析结果表明,该系统产汽成本为162元/t,其替代燃油锅炉和燃气锅炉时,投资回收期介于1.95年和6.70年之间,与燃煤锅炉相比,没有明显的价格优势,但CO2减排量突出。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1593

"从国土空间优化布局、资源能源节约集约利用、生态环境保护、生态文明制度建设四方面构建了生态文明评价指标体系,运用动态因子分析法计算得出了我国31个省份2003-2012年的静态得分和动态综合得分,以各省份生态文明发展水平的测算结果作为面板数据,运用空间自相关方法对我国生态文明发展水平空间分布及演化格局进行了分析。生态文明发展指数测算结果显示,各省份得分在-0.36-0.84之间,以广东省最优,西藏最差;东部地区、中部地区和西部地区的动态综合得分分别为0.43,0.03和-0.18,生态文明发展水平呈现由沿海向内陆逐步递减的基本格局。全局空间自相关分析显示,2003-2012年全局Moran’sI值显著为正(取值范围在0.234-0.276之间),表明生态文明发展水平呈现明显的空间集聚特征,局域空间自相关显示,超过80%的省份呈现显著的空间正相关,其中""H-H""集聚区主要分布于东部的京津和长三角地区,""L-L""集聚区主要分布于中部和西部地区,且生态文明发展水平具有明显的空间溢出效应,原有的极化区域正在逐步削弱,地区间的差距正在不断减小。通过各地区生态文明发展趋势的收敛性分析可以看出,全国呈现平稳收敛的发展趋势,中部地区和西部地区收敛较为显著。在今后的发展过程中,应不断完善生态环境保护制度、提高管理水平,同时加强中西部地区与东部地区的交流合作,强化区域协同发展,保证东部地区生态文明发展水平持续稳定提升,以发挥其辐射作用,带动中部地区和西部地区生态文明发展水平的不断提高。"

p208p2002/csl-1.8G/00000/1594

针对矩阵变换器电压传输比低的缺点,对基于多轨迹矢量加权过调制方法进行了分析,在此基础上提出一种改进的过调制策略,通过对改进前后输出电压基波幅值和输出电压谐波畸变率进行理论分析,得出改进后过调制方法可以获得更小的输出电压误差和谐波含量。结合矩阵变换器,对改进前后过调制方法的输出性能进行了仿真研究和实验验证,仿真结果表明,改进后过调制策略通过减小基本矢量作用时间,输出电压与参考电压之间的误差明显减小,输出电压谐波含量显著降低。实验结果证明理论分析正确,所提过调制方法可行。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1596

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)换流阀具有自关断能力,适用于向弱交流电网供电。该文对已有功率同步控制方法进行改进,通过在电压调制波处增加虚拟电阻控制,等效增大系统与弱交流电网之间的电阻,从而增强系统的稳定性。该方法实现简单,同时虚拟电阻并不消耗能量,不会降低换流器的传输效率。文中建立了受端弱交流电网MMC系统小信号数学模型,通过对多输入多输出系统开环传递函数矩阵进行分析,得到虚拟电阻对系统稳定运行特性的影响;同时对虚拟电阻的作用机理进行研究,分析得出虚拟电阻对系统运行极限的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了101电平受端弱交流电网MMC系统仿真模型,仿真结果验证了虚拟电阻控制的有效性,同时体现了虚拟电阻对系统运行极限的影响。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1597

直流电网技术优势突出,发展前景广阔。功率控制体系和控制策略设计是关系直流电网规划、运行和发展的基础性问题。分析交、直流高压电网控制在承担主体、目标、特性曲线、响应速度等方面异同,提出直流电网有功功率分层控制体系方案,明确各层功能定位:一次控制负责直流电压实时稳定;二次控制按照调度指令实时调整系统输送功率;三次控制基于预测数据计算结果,提前下达系统经济环保调度指令;四次控制承担电网故障及恢复过程中大时间尺度下功率平衡、稳定控制等任务。一次、二次和三次控制瞄准系统正常运行工况,而四次控制针对事故和系统恢复过程中系统结构变化和四种不同状态转换过程。分析各层控制策略、运行方式和实现途径,研究分层控制系统间计算结果、响应速度、参数更新周期、通信延迟等协调配合关键技术,分析系统调节容量、通信能力、交流系统强弱等关键影响因素。该方案既借鉴现有电网成熟经验,又体现直流电网技术特点,促进控制精确性和复杂性平衡,有利于提高与现有电网技术管理体系兼容性,加快推进直流电网研究和工程应用。同时,提出未来直流电网在控制体系构建标准化、控制策略设计差异化、仿真分析高效化、研究途径多样化等方面尚待深入研究。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1598

功率变流器是风机系统的核心组件,其可靠性受风机系统的功率波动影响,因此风电变流器的可靠性评估应考虑长时间任务剖面的影响。然而现有器件可靠性评估方法受限于结温计算方法,难以准确而快速的评估功率器件的寿命。因此文中在分析基于组件可靠性手册和基于失效机理的功率模块可靠性评估方法的基础上,对风电变流器长时间任务剖面进行尺度划分,提出一种功率模块的多时间尺度寿命评估方法。文中以1.2MW直驱风力发电系统为例,利用器件结温数值计算方法,结合实际风速和气温数据快速计算出器件的多尺度任务剖面,基于文中提出的器件寿命评估方法计算了功率模块的寿命消耗,分析了多时间尺度任务剖面对功率模块寿命消耗的影响,并对研究结论进行了深入讨论。文中结论还为研究提高风电变流器中功率器件寿命的措施提供了一种新的思路。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1599

根据对单相不控整流电路直流侧接电阻负载时特性的研究,该文提出了一种单相半控整流电路,其交流侧电流波形为正弦波,直流侧输出电压含直流分量和倍频分量,当构成三相半控整流电路时,输出电压中二倍频分量便相互抵消了,只剩下稳定且可调的直流分量。基于半控整流电路,文中提出一种海上风电汇集与并网系统,该系统采用变流器直流侧串联升压的方式获得直流高电压,用于风电汇集和传输,省去了笨重而昂贵的海上换流站,大大节约了建造和维护成本。仿真及分析结果显示,文中所提方法能够满足海上风电并网的需求,且稳态和故障时的性能优异。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1600

风电机组主要部件的维修需要高昂的费用,针对该问题,提出一种新的风电机组动态维修策略,即状态–机会维修策略。该策略指出风机各部件的衰退过程服从比例失效模型,部件的运行状态可通过状态指示器来表述,且部件何时维修以及如何维修可通过状态指示器与维修阈值函数的比较结果来确定。当某部件状态指示器的值越过该部件状态维修阈值函数时,对该部件实施状态维修,此时,若存在其他部件的状态指示器越过自身的机会维修阈值函数,则对其实施机会维修。两条维修阈值函数可通过维修成本最小的方法确定。最后,仿真结果验证了该策略的有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1601

在对电站湿法烟气脱硫系统运行特性分析的基础上,建立了以系统运行成本为目标的综合评价标准,给出了从系统历史数据库中建立系统目标运行工况库的基本流程。提出信息熵理论结合K均值和模糊C均值的EKFCM算法,采用信息熵跃迁值差值来评价系统信息量有序程度,并以K均值聚类结果作为初始条件,并完成测试数据的聚类分析,测试结果表明该算法具有较高精度。以某600MW机组石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统为对象,按照负荷和入口烟气SO2浓度将运行工况划分为多个工况簇,以pH值、液气比和浆液密度等可控参数为聚类输入,以单位SO2脱除成本为工况评价标准,从系统历史运行数据中聚类出各个簇内的目标工况,并建立了目标工况模型,得到了连续的最优目标工况库,可为现场运行人员提供实际参考。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1602

以沉积-沉淀法制备的MnOx-CoOy/TiO2(MCT)为吸附剂,在固定床实验台架上研究了制备过程中煅烧温度(200-800℃)对MCT脱除单质汞(Hg0)的影响;采用N2吸附/脱附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(TPR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了吸附剂的理化特征。研究表明,MCT吸附剂的脱汞效率与煅烧温度密切相关,400℃煅烧时,吸附剂的脱汞效率最高。吸附剂的煅烧过程包含吸附态水的蒸发、锰钴碳酸盐或氢氧化物的分解、MnOx和CoOy的形成及MnOx、CoOy和TiO2晶相的转变。随着煅烧温度的增加,MCT吸附剂的比表面积和总孔容积逐渐减小,平均孔径逐渐变大,且吸附剂发生团聚,颗粒尺寸增大;MnO2和Co3O4向Mn2O3和CoO的转变,吸附态氧含量的降低,致使吸附剂的脱汞活性下降。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1603

为了探究换热面上不同布置形式的翼型涡发生器对换热、流动阻力和污垢特性的影响,本文以矩形翼涡发生器为研究对象,在相同工况下对4种布置形式进行了实验研究。结果表明:在换热面上安装翼型涡发生器不仅能够强化换热同时还能抑制颗粒垢的生成;后排列布置不仅在强化换热和减少流动阻力上都优于前排列布置,而且在污垢条件下其也具有良好的抑垢性;结垢前后进出口压差的变化大小在一定程度上也反映了结垢量的大小。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1604

"为明晰转静干涉对吸附式压气机气动性能的影响,对某单级亚声速低反力度吸附式压气机设计工况点进行数值模拟,详细对比分析了定常与非定常一维气动参数、参数沿展向分布以及内部流场之间的差异。研究结果表明,在转静干涉条件下,单级吸附式压气机时均总压比及效率与定常计算结果相比基本无变化,但吸力面抽吸量增加,端壁抽吸量减小;静叶对动叶势流干涉作用降低了动叶中部区域的做功能力;动叶反""C""型尾迹在静叶内部输运的过程中进一步扭曲,两端向叶展中部靠拢,级出口气动参数沿展向分布均化。"

p208p2002/csl-1.8G/00000/1605

纳米复合介质的介电性能与纳米粒子分散性密切相关。选取两种具有不同分散能力的纳米SiO2粉末分别与低密度聚乙烯(lowdensitypolyethylene,LDPE)复合,研究了纳米粒子分散性对纳米复合介质的直流电导电流、空间电荷及直流击穿强度特性影响。应用原子力显微镜的静电力模式观察了SiO2/LDPE纳米复合介质的表面电势分布。结果表明:改善纳米粒子分散性对于抑制SiO2/LDPE复合介质的直流电导电流,提高空间电荷抑制能力及直流击穿强度有积极影响。通过静电力分析证实了SiO2/LDPE纳米复合介质中,SiO2粒子与基体聚合物界面存在荷电分布,该荷电分布可对载流子迁移起散射作用,从而降低直流电到电流和提升击穿强度。通过引入观测的界面核电区厚度参数,理论计算证实了改善纳米粒子分散性可增加单位体积荷电域所占的体积分数,且被认为是高分散型SiO2/LDPE纳米复合介质介电性能显著提升的主要原因。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1606

为了同时实现升降压AC/DC变换和高功率因数控制,提出一种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其改进型空间矢量脉宽调制(spacevectorpulsewidthmodulation,SVPWM)策略。该拓扑具有功率因数高、升降压输出、高频电气隔离以及电能双向流动的优点,适合作为380V直流微网与电网之间的接口变换器。它与传统的三相电压型脉宽调制整流器相比,不需要外加工频变压器或者DC/DC降压变换环节,具有功率密度更高、成本更低的优点。给出变换器的推导过程以及工作原理,提出基于该拓扑的SVPWM调制策略,并分析变换器的直通问题。最后,在实验室研制一台由DSPTMS320F2812控制的3kW原理样机,实验结果验证了所提出的拓扑及其SVPWM算法的可行性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1607

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的Boost型LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合用在光伏、燃料电池等可再生能源发电系统中。与传统的脉冲频率调制控制相比,该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,励磁电感和Boost电感对变换器的增益特性影响很小,可以简化谐振参数的设计,同时定频控制也有利于磁性元器件和滤波电路的设计。首先介绍了该变换器的工作原理;然后通过时域分析,对该变换器的增益特性进行了深入研究;之后对变换器的ZVS软开关条件进行了详细的分析;最后建立了一台120~240V输入、24V/25A输出的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性及理论分析的正确性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1608

提出了一种单相H桥电压型逆变器三电平滞环电流跟踪控制方法。该控制方法具有载波移相PWM调制效果以及无死区效应的特点。在稳态条件下,误差电流被严格限制在内环中。当指令电流发生突变并且达到外环的上或下阈值时,逆变器输出最高或最低电平以使误差电流以最快速度趋近于0。与传统的三电平滞环电流控制方法相比,该控制方法能进一步改善逆变器输出电流的波形。通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1609

针对辅助谐振变换极型逆变器在实际应用中辅助开关管难以实现零电压关断(zerovoltageswitch,ZVS)这一问题,在一种改进型谐振极逆变器回路拓扑的基础上提出一种双辅助谐振极型软开关逆变器回路拓扑及调制策略。它不仅具有以前讨论过的辅助谐振极逆变器的所有优点,而且可有效避免因回路配线形态所带来的回路寄生电感和寄生电容对辅助开关管的ZVS关断所造成的影响,确保辅助开关管可靠的实现ZVS关断。在所提调制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件及参数设计方法。最后使用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件制作一台10kW、16kHz样机,通过实验验证该逆变器的有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1610

针对基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(modularmultilevelconverterbasedhighvoltagedirectcurrent,MMC-HVDC),研究子模块故障发生后,桥臂子模块实际运行个数不对称情况下的运行特性,揭示其造成上、下桥臂电容电压基值不对称、各次不对称环流、直流电流波动、交直流侧电压偏置、各桥臂电流直流分量不对称等故障机理。基于平衡上、下桥臂基频电压分量的思想,提出一种具有子模块故障容错能力的环流抑制控制器,其通过在传统二倍频比例谐振环流控制的基础上引入基频谐振控制器,以解决不对称桥臂引起的一系列不平衡问题。基于PSCAD/EMTDC搭建双端201电平MMC-HVDC系统,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1611

多相异步电机在相坐标系下的数学模型存在复杂的耦合,给其分析和控制带来了不便。论文在推导出多相异步电机模型参数计算公式的基础上,在实数域中给出可将这些模型参数对角化的变换矩阵,实现了多相异步电机定子各相、转子各回路的解耦,以此建立一种基于广义dq坐标系的多相异步电机的通用数学模型,并针对不同应用场合给出了该通用模型的优化准则。该模型在建立时考虑了定、转子产生的所有谐波磁场,具有通用性,通过有针对性的优化,结合傅里叶分解及对称分量法,所提模型不仅可以方便地对谐波注入、不对称供电、方波供电等供电方式下的多相异步电机进行仿真分析,而且还可以用于研究某些特定谐波对电机性能的影响。最后,针对一台方波电压供电的9相异步电机进行了仿真分析和实验验证,通过仿真结果与样机实验数据的对比,证明了所提模型的正确性和有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1612

提出一种使用重叠换相的平均转矩控制,这种方法可以同时抑制无刷直流电机由反电势畸变和换相引起的转矩脉动。平均转矩控制将每个开关周期内的平均转矩作为控制变量,在每个开关周期内使其等于给定量,因此可以抑制由反电势畸变引起的转矩脉动。而对于换相转矩脉动,该方法结合重叠换相法,对高速时的转矩跌落进行补偿,其中重叠角度通过检测关断相电流的过零点来实现。文中提出的控制方法能够适用不同反电势的无刷直流电机,具有通用性强,控制简单的特点。仿真和实验都验证了这种方法可以有效抑制无刷直流电机由反电势畸变和换相引起的转矩脉动。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1613

以一台Y802-2笼型感应电机为例,进行电磁振动的研究。基于瞬态磁场结果,结合麦克斯韦方程,对电机所受电磁力进行计算,并把气隙中靠近定子内径上点的电磁力作为载荷条件,对三维电机模型进行电磁振动的研究。得到电机的振动位移曲线,并运用傅里叶分解、频谱分析的方法对振动位移的频率、幅值进行了计算,通过比较转子非斜槽与斜槽两种不同情况下齿谐波对应频率的幅值大小,定量分析了斜槽对电磁振动的影响。最后,利用加速度传感器对电机径向振动进行了测试,实验证明了结论的正确性。该文计算电磁振动的方法也可以为研究其他的振动问题提供参考。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1614

"绿色低碳已成为时代的主题,如何有效推进绿色科技创新以及改善中国目前的生态环境状况,对推动中国经济的健康可持续高速发展具有重要的意义。从绿色环保、低碳节能的角度出发,结合投影寻踪模型处理高维数据的特点,对随机前沿模型进行改进,从而构建了更加有效的估算创新效率的测度模型。在此基础上,选用2005-2011年中国30个省市地区的面板数据对中国各区域创新效率及影响因素进行实证分析,结果表明:中国区域平均创新效率约为0.645,虽然超过0.5,但仍然存在较大的无效率现象,创新效率有待于进一步的提高,且创新效率存在显著的区域异质性,各区域发展不均衡。同时,环境规制强度与创新效率呈""U""型关系,表明环境规制初期,由于成本的增加,会对创新效率产生负向影响,但随着时间的推移,环境质量得到改善,又会促进创新效率的提升;区域开放程度、技术市场成熟度和政府资助这三个因素对绿色创新效度均具有积极的推动作用,这说明较高的区域开放程度能够显著拉动中国创新效率向更高水平发展,成熟的技术市场有利于科技成果市场价值的实现并推动创新效率的提高,政府资助可有效降低区域绿色创新主体的创新成本和风险,激发其进行创新的积极性,对创新效率的提升具有显著影响。因此,要想有效提高中国及各区域的创新效率和社会经济的健康可持续发展,应当重视创新资源的有效利用,生态环境的改善,积极推进绿色创新技术,一方面要均衡经济增长与生态环境的协调发展,另一方面要积极引进并学习国外先进绿色创新技术,同时还要充分发挥政府作用来调控各区域创新能力的失衡现象。"

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近年来,包括双三相异步电机在内的多相电机凭借其转矩脉动小、可靠性高等优点,得到越来越广泛的应用。针对一种以双三相异步电机为核心的电动汽车电驱动系统,为使其在具备无速度传感器运行能力的同时,在起动及低速工况下具备良好的带载能力,该文对空间矢量分解方法得到的电机模型中谐波子空间模型的凸极效应进行了分析。在此基础上,该文提出采用反相高频注入方式,在电机两套三相定子绕组中注入大小相同,相位相反的高频信号,通过跟踪谐波子空间中由磁路饱和引起的高频定子漏磁路的凸极,实现一种基于定子磁链定向的无速度传感器控制算法。在一对拖机组上完成的相关实验,验证了所提算法的有效性。结果表明,采用该文算法,可以使电机在低速甚至零速工况下,具有稳定的高转矩输出能力。

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论文提出一种针对单边直线感应电机(single-sidedlinearinductionmotors,SLIMs)的基于非线性负载扰动观测器的预测电流补偿控制策略。首先考虑到SLIM特有的动态端部效应的影响,通过跟踪补偿M-轴电流分量来维持次级磁链T-轴分量的恒定,而后在一次线性条件下,引入一阶离散泰勒级数对速度状态进行预测。另一方面将电机气隙变化与各类边端效应对电机推力输出的影响统一为系统受到负载扰动的影响,而应对此扰动,通过非线性扰动观测器,在预测前向控制通路增加了实时补偿控制量,借此提升整个预测控制系统的鲁棒特性。最后实验对所提算法的有效性进行了验证。

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在多流制电力机车中,牵引主变压器充当变压器和直流滤波电感两种角色时,能提高牵引传动系统的设备利用率,降低系统占用空间和质量。为了解决牵引绕组被用作直流滤波电感时端口电感计算模型非线性及建模复杂等问题,本文结合多绕组牵引主变压器的端口电压方程,提出了一种基于降阶电感矩阵法的直流滤波电感计算新方法;首先详细推导出电感矩阵降阶算法的通用计算式;其次,根据牵引绕组用作直流滤波电感时不同的接线方案,建立牵引主变压器的端口电压方程组,并将降阶后获得电感参数代入到端口电压方程组中,再依据变压器的端口边界条件,即可推导求得直流滤波电感的计算式。最后,以南非多流制牵引主变压器为例,采用本文提出的新算法对牵引绕组用作直流滤波电感的两种典型接线方法条件下的滤波电感进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明该方法能准确计算出直流滤波电感量。这对实现牵引主变压器阻抗参数与多流制牵引传动系统参数的优化匹配具有重要的工程应用价值。

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针对直流气体绝缘金属封闭输电线路(gasinsulatedmetalenclosedtransmissionline,GIL)金属微粒污染物问题,研究球形金属微粒在其中的运动行为,采用贴合实际情境的同轴圆柱电极结构,建立直流GIL内球形金属微粒运动模型:纳入SF6/N2混合气体动力学参数,利用流体力学理论分析微粒运动过程中混合气体阻力的影响;同时考虑金属表面粗糙度影响,利用弹性力学中的碰撞理论分析金属微粒与导体及外壳的非弹性随机碰撞,实验结果验证了模型计算的可靠性。利用模型对微粒运动轨迹进行仿真分析,并根据微粒运动的分布情况提出微粒活跃度的概念,研究表明:微粒在导体与外壳间的谐振频率与微粒半径、SF6占比、绝缘气压呈负相关;微粒活跃度与随机反射角、电压幅值呈正相关,而随着微粒半径变化存在极大值。

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为研究特征参数对回击水平电场的影响,采用时域有限差分法计算通道附近的地面水平电场(Er)。分析了回击通道高度(Hl)、回击速度(vl)、大地电导率(σ1)、大地相对介电常数(εr)和地面等值厚度(Hd)对Er的影响。结果表明:50m处Er幅值随Hd增大明显提高,100m内Er波形受Hd影响明显,到200m处则较弱;200m内Er幅值随σ1增大明显降低,而波形受影响较小;100~200m内Er幅值随vl增大有明显提高;Hl和εr对Er整体影响均很小。Hd超过50m、σ1超过8.0×10-4S/m和vl超过2c/3(c为光速)后对Er影响均逐渐变小。所得规律可为电磁屏蔽和过电压防护提供理论支持。

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异步起动永磁同步电动机的三相供电电压不对称时,永磁体的退磁情况会受到影响。该文采用复数电压不平衡因数(CVUF)描述三相供电电压的不对称程度,利用二维有限元法研究了三相供电电压不对称时异步起动永磁同步电动机的退磁特点。为了准确反映永磁体发生局部不可逆退磁的情况,采用永磁体的最小工作点(即永磁体各点磁密沿磁化方向投影的最小值)反映永磁体的退磁状态。分析CVUF对永磁体最严重退磁工作点(即电机的最严重退磁磁场出现时的永磁体最小工作点)以及电机稳态运行时定子电流的正序和负序分量、永磁体最小工作点曲线的平均值和波动的影响,并得到了相应的结论。

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单边直线感应电机(single-sidedlinearinductionmotor,SLIM)应用于中低速磁悬浮牵引系统时,因常导电磁悬浮气隙的波动而导致电机的实际机械气隙波动,从而引起电机动态等效电路相关控制参数的时变不稳定。对此该文分别将初级电流的d/q轴分量和考虑动态端部效应影响的等效互感、电阻参数作为状态观测量,进行了以内部状态互联的双观测器为基础的数学建模,同时根据观测器内部参数波动受限于局部有界的条件,从非周期和周期性时间波动两个方面进行了状态偏差的李雅普诺夫稳定性论证。另一方面,考虑到SLIM在初级电流场穿越横向铁心端部时出现的谐波扩散现象,对互联观测器内部的状态滤波器进行了改进设计,使得SLIM能直接穿越畸变电流扩散区运行而不影响电机控制系统的稳定性。实验部分对所提算法的有效性进行了验证。

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特快速暂态过电压(veryfasttransientovervoltage,VFTO)波形具有非平稳性,傅里叶变换无法描述其频率分量随时间变化的局部特征,因此提出了基于广义S变换的VFTO频谱分析。以气体绝缘开关设备(gasinsulatedswitchgear,GIS)试验回路实测VFTO典型波形为样本,用广义S变换对样本波形进行频谱分析,给出了各频率分量的幅值–时间曲线;通过对比研究了不同条件下实测波形的幅值–时间曲线,定性分析了击穿序数、分闸/合闸及隔离开关速度、不同位置、GIS回路参数、GIS回路结构等因素对VFTO频谱的影响。结果表明:VFTO频率成份丰富,频率分量的频率越高,其幅值衰减越快、持续时间越短;不同击穿序数的VFTO频率成份相同,各频率分量幅值不同;分闸/合闸及开关速度仅对VFTO各频率分量幅值有所影响,对频率成份无明显作用;不同位置VFTO的高频成份有所不同。

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受到信息互联网的成功激励,世界范围内的能源行业都期望通过能源互联网技术(也被称为基于Web的智能电网或智能电网2.0),为全行业提供基于先进互联及分布式能源智能管理的全新应用。作为欧洲智能电网领域的领先国家,丹麦对于能源互联网的发展有着较为独特的视角。文中在调研了丹麦大量研究与研发活动的基础上,重点介绍丹麦所秉持的两类重要的能源互联网技术理念,即基于服务的灵活性交易,以及跨行业能源系统的集成设计、规划和运行。丹麦希望基于上述理念,为能源工业的不同利益相关方带来全新的商业机会和挑战,并进一步使用新型的技术解决方案促进能源市场的转型和能源互联网的发展。

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能源互联网蕴含着信息通信发展对能源系统价值创造方式的深刻变革。从价值角度探讨能源互联网的基本概念,从互联网思维下新的价值来源入手,提出以用户需求为导向的能源互联网价值主张,进而重点从能源融合提升可持续供应能力,信息融合转变能源发展方式,业务融合创新产业生态三个层面提出能源互联网价值实现的基本架构和可能途径。

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能源互联网作为社会、信息、物理相互依存的超大规模复杂网络,其信息基础结构的拓扑结构是研究能源互联网若干复杂性问题的基础理论框架。该文综述了利用复杂网络理论研究传统电网、现代智能电网和能源互联网的相关文献,并结合复杂网络建模发展沿革与前沿方法,提出一种能源互联网宏观结构的统一网络拓扑模型。该模型考虑了能源互联网的组成特点和功能内涵,涵盖了主干网络为支架,分布式新能源自组织网络为主体的能源互联网各组成部分。仿真表明,由该模型生成的拓扑结构在形态上与传统电网有明显区别,而与信息互联网有更多的相似性。网络拓扑模型为研究能源互联网的若干复杂性问题提供了理论基础和实验平台,也为以复杂网络理论为指导的能源互联网相关策略研究、能源互联网的设计与优化、能源互联网的演化,提供了研究基础。

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为了深入理解水树修复的机制,对交联聚乙烯(cross-linkedpolyethylene,XLPE)电缆水树修复技术的过程中,修复液在电缆内部的扩散行为进行研究,并重点分析修复液浓度在电缆轴向和径向的变化情况及其影响因素。首先使用水针电极法在XLPE电缆样本中加速水树缺陷的生成,随后利用压力注入式修复技术修复水树老化电缆样本,并测试电缆样本的介质损耗角正切值变化情况。同时基于有限元分析法,仿真修复液在XLPE电缆内部的扩散行为。根据修复液在长电缆内部轴向和径向扩散浓度的变化,提出了修复液的最小有效修复浓度。实验研究表明:修复后XLPE电缆样本的介质损耗角正切值在4~6h内迅速下降,并稳定在较低值;修复液的扩散浓度与电缆的横截面积及修复液的注入压力相关,呈正比例关系。随着注入压力的增大,修复液的扩散效率呈非线性增加趋势。修复液的扩散效率是影响水树老化电缆样本的电气性能变化的主要原因之一。

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随着分布式可再生能源以及储能的快速发展,需求侧管理和虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP)已经成为由智能电网向电力能源互联网迈进的关键因素。该文在全球电力能源互联网(globalpower&energyinternet,GPEI)和配电电力能源互联网(distributionpower&energyinternet,DPEI)的框架下提出全新的虚拟电力系统(virtualpowersystem,VPS)概念。虚拟电力系统高度集成并利用物联网(internetofthings,IoT)和云计算(cloudcomputing)技术,在进行虚拟电厂聚合与优化时充分考虑本地基础设施的约束与限制。同时,该文对虚拟电力系统与虚拟电厂的异同也做了比较。除此之外,还提出配电电力能源互联网运营商(distributionpower&energyinternetoperator,DEIO)的概念。配电电力能源互联网运营商在虚拟电力系统中主要负责聚合与协调多个虚拟电厂,除了电力配电网以外,还负责区域内的电、气、热网间的协调与整合。

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能量路由器是能源互联网的关键技术之一,其电路拓扑和运行控制与可再生能源接纳、灵活电力变换息息相关。与传统基于固态变压器的能量路由器不同,文中提出一种交直流混合、工频隔离、交直流模块化的能量路由器电路,便于低压交直流配电网接入、负荷供电、可再生能源和储能等分布式电源消纳。在此基础上,基于虚拟电机理论,还提出该能量路由器的控制策略,交流侧接口采用虚拟同步电机控制,直流侧接口采用虚拟直流电机控制,以增强系统惯性和阻尼,提升系统稳定性。然后,建立了虚拟电机控制的数学模型,分析其小信号模型和功率分配特性。最后,针对一个典型的能量路由器系统,利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提电路拓扑和控制策略的正确性和有效性,为能量路由器和能源互联网的研究提供了一种新的模型和方法。

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能源互联网是第三代工业革命的核心技术,是以电力系统为核心,深入结合新能源技术和信息技术为特征的一种新的能源利用体系。如何在现有交流配电网的基础上经济高效地建设能源互联网是一个亟需解决的问题。柔性直流技术具有功率独立控制、无无功补偿问题、可以向无源网络供电等优势,非常适合组建能源互联网。在此背景下,首先介绍几个具有代表意义的能源互联网雏形,进而提出中压直流互联及低压直流入户这两种应用方案,并将这两种方案与交流配电网进行经济技术比较,最后以北京市一块地区为例对中压直流互联方案做经济技术可行性分析,以北京市某大型银行北方数据中心为例分析低压直流入户方案。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1634

随着可再生能源发电与电力交通等主动负荷的广泛接入,电力系统中随机因素日益增多,以致系统中不平衡随机功率波动(随机激励)越来越显著。随机激励时刻存在于电力系统中,如何刻画随机激励对电网的影响值得关注。然而其强度尚未到达使系统失稳的程度,如果对随机激励影响的研究仅侧重于稳定性的研究,将使得这些研究暂缺少工程应用价值。首先基于稳定域的概念,提出用于刻画随机激励对电网影响的有界波动域及域内概率(系统状态始终停留在有界波动域内的概率)。其次基于能量函数,将随机激励下多维向量与超平面的关系问题简化为系统能量与能量界关系的问题。然后基于拟哈密顿系统的随机平均法,求解出域内概率,并采用蒙特卡洛法与解析法进行对比,结果拟合很好,而解析法耗时很少。最后通过对稳定域的域内概率与有界波动域的域内概率进行对比,验证了用有界波动域来刻画电网中存在的随机激励对电网的影响具有工程应用价值。

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在当前能源互联网迅速发展及电热联系日渐紧密的环境下,提出基于电热联合调度的区域并网型微电网运行优化模型。综合网内储能特性、分时电价、电热负荷与分布式电源的时序特征,以包含风机、光伏电池、热电联产系统、电锅炉、燃料电池和储能系统的并网型微电网为例,采用Cplex优化软件求得调度周期内各微电源最佳出力及总运行成本,并与两种常见电热调度方式进行比较。仿真算例表明:联合调度模型能实现电热统一协调调度并降低微电网运行成本。该模型可为电热之间能源互联及规划运营提供参考。

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针对构建未来多电压等级多端直流电网的技术需求,提出一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器,并建立了相应数学模型。该拓扑主要由半桥子模块和一种新型的、具有故障电流阻断能力的T型全桥子模块构成,进一步提高了经济性。在此基础上,设计了高压大功率DC/DC变换器的调制策略和电容电压平衡策略,利用T型全桥子模块负电平输出实现直流电压下降时变换器的正常工作,保证多电压等级互联直流系统的降压稳定运行。然后分析了高压大功率DC/DC变换器的直流故障隔离原理。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了含高压大功率DC/DC变换器的直流试验系统仿真模型,通过稳态和暂态仿真分析,结果表明该变换器能够实现降压运行并具有直流故障隔离能力,在未来多电压等级多端直流电网中具有良好的应用前景。

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采用混合多端直流将我国西部能源基地的电力外送是未来发展的方向。由于风能具有随机性和间歇性的特点,宜采取孤岛运行并通过电压源换流器(voltagesourceconverter,VSC)并入传统直流输电系统。针对这种拓扑下连接风电孤岛的VSC,该文提出基于模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)的控制策略。该控制策略不含PI环节,可以直接求取几个周期内调制波的最优解,避免与双馈风机控制器中PI环节的相互影响,还具有动态响应快和控制精度高的特点。针对混合多端由于功率波动和故障情况导致直流电压波动以及LCC本身存在纹波的问题,提出在基本控制算法上增加对直流电压的预测,减小直流电压波动的影响并增强抗扰动能力。该文结合我国西北电网风电送出的实际需求,在PSCAD中建立混合多端模型,在风速波动和交直流故障情况下验证所提出的模型预测控制策略的有效性及故障恢复性能。

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储能是解决可再生能源发电不稳定的有效方式之一,从而实现可再生能源的大规模利用与分享。储能的方式可以是电池,也可以通过需求响应的方式实现。以能源互联网的气电协同规划为背景,通过电转气技术可以实现有效、长期、广域的储能。文中从能源互联网的角度介绍电转气技术的基本理论,并提出电转气应用于电力系统与天然气网络的规划与运行的可能方式。采用多阶段气电协同规划为例验证方法的可行性。

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"随着我国风电装机容量的不断增长,风电接入能力成为制约其发展的瓶颈。供暖期实行""以热定电""的运行模式,热电机组的调峰能力受到供热出力水平的限制,影响了风电的消纳。因而,突破这一传统模式,形成电力系统与热力系统的协调优化运行,是缓解弃风问题的关键。该文充分考虑电源与热源的复杂性、热力系统的网络约束等因素的影响,首先建立了适用于电热能源集成系统分析的热力网络模型,并在此基础上建立了考虑热力网络约束及火电机组启停的电热能源集成系统运行优化模型。利用该模型研究了电热协调运行方式对风电消纳的促进作用,并分析了输送容量限制、输送延时、输送损耗等热网约束条件对系统运行结果的影响。"

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为了解决多长时间段的风电功率预测数据能够有效地完成爬坡事件预测,提出爬坡预测窗口的选取问题。假设以一个预测窗内能完整预测一个爬坡事件为目标,根据预测时间窗内冗余信息最小建立数学规划模型。然后,结合历史爬坡事件持续时间的统计分析和风电功率数据本身的可预测性研究,分析模型最优解的存在性并给出模型的参数约束范围和实现算法。其次,以美国BPA区域的风电功率数据为实例,根据具体的模型求解过程,仿真得到模型的最优解,并以该最优解作为预测时间窗的选取。最后,根据预测评估指标验证该时间窗具有较好的预测性能,从而说明该预测窗口对爬坡事件分析的有效性,和该预测窗口选取模型用于爬坡事件预测的可行性。

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针对直线电机驱动的精密数控X-Y平台在加工非线性曲线轨迹时,存在轮廓误差精度与稳定性差的问题,提出了基于超螺旋滑模的轮廓控制与基于二次型最优化的位置控制相结合的控制策略。轮廓控制器选用等效误差量为状态变量进行控制器设计,使轮廓误差精度问题转化为等效误差控制问题。位置控制器利用二次型最优化系统频域因子分解的设计方法,不仅满足了位置跟踪的抗干扰要求而且使控制器设计解析化。仿真与实验表明:在非线性周期扰动与负载变化扰动下,所提出的创新性方法对于高精度轮廓加工具有良好的可行性和有效性。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1642

针对感应电机无速度传感器矢量控制下的速度辨识问题,设计了一种基于改进扩展状态观测器(extendedstateobserver,ESO)的转子磁链观测器,并提出以其作为参考模型的模型参考自适应(ESO-MRAS)转速辨识方法。该磁链观测器将模型中包括转子电阻的不确定部分进行扩展状态并观测,因此对电机转子电阻变化及外部扰动具有良好的鲁棒性,并采用定子电阻在线修正和重构自适应律误差信号解决纯积分和低速区的定子电阻压降问题。在无速度传感器矢量控制系统中,与传统MRAS方法进行对比研究表明,在定子、转子电阻变化显著的大转矩低速区,该算法能够提高系统的转速动态辨识能力和转矩响应能力。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

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电网电压不对称骤升时如果仅向电网注入正序感性无功功率,当电网阻抗较大时,会造成没有发生骤升的机端相电压降低,加剧发电机机端电压的不对称度,同时增加定子侧无功功率脉动,因此需要通过定子侧注入相应的负序无功功率进行调节。为了优化电网电压不对称骤升时无功功率的控制策略,首先推导电网电压不对称骤升下双馈风力发电机的数学模型,然后分析转子侧变流器正负序无功电流的分配问题,讨论定子侧正负序无功功率对并网点电网电压支撑、发电机机端电压不对称度和定子侧无功功率脉动的耦合影响变化规律。基于以上分析,为实现电网电压不对称骤升时的复合控制目标,采用一种柔性的的正负序电压闭环的无功功率优化控制策略,最后通过仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性和可行性。

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生物质资源是广泛存在且可存储的绿色可再生能源,但生物质发电技术在偏远地区的独立微网系统中应用较少。该文围绕风柴储生物质独立微网系统,基于各分布式电源运行特性,提出一种包含正常运行时的经济运行调度和大扰动时的紧急功率控制的双模式优化控制方案。柴油发电机组运行于发电效率较高的基点运行功率附近,吸收净负荷的瞬时波动,并提供系统运行备用容量;生物质发电系统视净负荷的波动出力,和风电实现有效的合作发电,提高可再生能源渗透率;提出一种新的电池储能系统控制方法,优先紧急功率控制,削峰填谷次之,减小储能容量配置需求,优化运行工况。针对某偏远社区的独立微网系统,从基于准稳态的系统运行经济性和典型运行场景下的暂态稳定性两个层面进行仿真研究,结果验证了方法的有效性。

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建立考虑不同费率结构和风能、太阳能、天然气、储能互补发电的冷热电联供优化协调模型。考虑了冷能、热能和电能的联合供应以及电能和天然气具有不同的费率结构及其季节性差异。针对夏季和冬季费率结构的不同,采用不同的协调策略。夏季采取减少峰值购电量来减少购电成本,而冬季则以保持联络线的功率稳定为约束。所构建的多种能源形式互补发电优化模型,采用冬、夏季典型负荷模型以及发电机三阶效率模型,能够更精确地模拟发电热效应;以购电和天然气的总成本作为目标函数,约束条件包含冷热电负荷平衡、联络线功率及各设备出力特性等。采用NR-PSO算法对提出的优化问题进行求解,在迭代中后期的全局最优解邻域内重新进行搜索,可避免陷入局部最优,克服基本粒子群算法局部搜索能力弱、易产生早熟现象等缺点。以实例进行计算,验证所提方法能够平抑清洁能源的波动性并实现多种电能完全消纳,显示了多种清洁能源互补发电的作用和优势。

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城市供热管网包含大量管道和换热设备,具有大容量的储能。为了提高供热机组调峰调频能力,利用热网储能,提出了一种带供热前馈的供热机组协调控制方案。经特性分析和现场数据验证,改变供热快关阀开度,能够利用热网蓄热快速改变机组发电负荷。针对热网蓄热调节负荷迅速这一特点,采用速率限制非线性分解方法将机组负荷指令信号中的快变部分分解出来作为供热前馈加在快关阀开度指令上。在原有炉跟机协调控制系统中引入前馈信号不影响原有系统的稳定性,利于工程应用。仿真结果表明,该方案能够利用热网蓄热有效减少供热机组机前压力波动,从而使机组在运行允许范围内接受3%Pe/min的变负荷速率,提高了机组参与调峰调频的能力。

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随着风电的快速发展,在电力系统分析中对风电场进行详细建模越来越困难,因此风电场等值越来越重要。针对现有方法的不足,提出一种新的风电场静态等值方法。该方法全面考虑边界节点为PV或PQ节点的情况,通过严格的理论推导,可以保持等值前后电力系统潮流及灵敏度的一致性,保证风电场静态等值的适应性和准确性。此外,通过灵敏度加权的方法对等值对地电容进行修正,可进一步保证风电场对边界节点电压无功响应的准确性。仿真结果验证了所提方法的有效性。

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能源互联网是解决未来大规模可再生能源发电接入,提高电力质量与用户需求侧管理水平,以及增强电网系统安全性、可靠性、经济性的重要手段。未来家庭能源局域网作为能源互联网的一种子网,由可再生能源发电设备、分布式可控发电设备、储能系统、电动汽车和智能负载等组成,有必要对其进行最优能量管理以实现经济、安全地运行,并与其它能源局域网协同以提高能源互联网系统的整体性能。文中在建立家庭能源局域网系统结构模型的基础上,构建家庭能源局域网能量管理的混合整数二次规划模型,并运用模型预测控制方法实现该能源局域网的在线能量管理。仿真结果表明,文中提出的基于模型预测控制的家庭能源局域网能量管理策略能够有效实现能量的优化分配,并在预测不确定性环境下具有较强的鲁棒性。

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能源互联网是多种能源网络与信息互联网高度耦合的产物。针对如何充分地利用能源互联网的共享信息,对能源互联网中多种能源进行合理规划利用的问题,提出一种能源互联网协调优化控制策略以实现分布式可再生能源的高效利用。通过对一次能源侧的一次能源进行调度优化,实现分布式可再生能源的大规模利用和共享,最小化一次能源侧能源消耗,降低供能成本,提高供能可靠性,对供电网络、供热网络等多种主能源网络起到强有力的支撑作用。为快速、有效地平抑用户侧负荷波动,维持网络稳定性,提出一种基于动态多智能体系统的动态负荷需求响应团队机制。采用多智能体包含控制算法进行能源互联网内电能的电压控制,保证输出电能的高质量。

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空冷隐极同步电动机转子风路发生堵塞,导致转子流量减少,绕组局部温升增大,老化加快,寿命降低,此时,进行转子的三维流场计算,总结风量分布规律非常重要。该文以一台转子端部弧段绕组通风入口被挡块局部堵塞的某空冷隐极同步电动机为例,根据流体力学及传热学理论,结合电动机的通风性能及结构特点,建立了定转子流体及转子端部和5、6号槽本体段固体的1/8物理模型及流动与传热耦合求解的数学模型,给出基本假设与相应的边界条件,采用有限体积法,在3号和5号槽端部弧段入风口被挡块局部堵塞的情况下,对三维流场控制方程进行数值求解。结果表明:转子风路入口局部堵塞时,进入电机转子空气量减小,采用一路半通风方式的转子槽端部弧段空气量小,各槽补风量基本相同,与堵塞无关。

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发展能源互联网系统是建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求,用户侧负荷预测是能源互联网系统设计和运行的基础。以夏热冬冷地区典型非工业生产建筑为研究对象,依据传热学的基本原理,将影响建筑负荷的因素分为运行属性和自有属性两类,以运行属性参数为基准,自有属性参数为修正,依据主元解耦方法,建立了典型建筑冷热负荷计算快速预测模型,并验证了数学模型的准确性,结果表明:所提出的快速计算模型具有较高的精度,对能源互联网系统用户侧的能量管理、调节和输配提供参考。

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能源互联网背景下,火电机组厂级负荷分配需要兼顾安全性、经济性、环保性和智能化,要求发电机组的物理系统、信息系统和控制系统深度融合、协调优化。信息物理融合系统(cyber-physicalsystem,CPS)紧密融合了物理、通信和信息网络,为火电机组的智能优化负荷分配提供了新思路。文中在火电机组海量运行数据基础上,基于模糊粗糙集(fuzzyroughset,FRS)大数据处理方法,得到机组煤耗和污染物排放量物理模型与信息模型的对应关系;综合考虑经济和排放因素,建立基于物理信息融合(CP)的负荷分配模型。以某600MW燃煤发电机组为案例进行模型模拟,结果表明,负荷指令由700MW增至1100MW,煤耗率以及SO2、NOx和粉尘浓度降低范围分别为1.3g/(kW·h)、3.4mg/m3、2.5mg/m3和1.6mg/m3左右。

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中国当前的能源市场环境难以支撑未来综合能源局域网的快速繁荣发展,其主要原因在于,为了确保社会稳定,集中式能源系统享受了政府的高额补贴。这一政策给高效独立的综合能源局域网施加了较高的价格壁垒,导致其和集中式能源系统不是站在同一起跑线上公平竞争,从而难以向消费者灵活高效地供应能源。综合能源局域网,通过整合其内部能源供应资源和电、热、交通等能源需求,构建适应本地能源供应能力及结构的能源需求曲线,可以显著地提高系统运行效率。由于集中式能源系统的价格补贴优势,这一高效的综合能源局域网的能源供应价格却无法和人为维持低价的集中式能源系统公平竞争。为了解决这一问题,该文提出一系列的市场化改革和发展建议,以期构建优良的市场环境,确保综合能源局域网与集中式能源系统站在同一竞争起跑线上,促进能源互联网发展,提高能源消费者福利。

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大力发展可再生能源是全球及我国应对能源资源紧张、环境恶化、气候变暖的重要手段。该文考虑可再生能源发电的随机性、间歇性等特征,建立了适应高比例可再生能源发展的新型电力规划及生产模拟模型;对我国2050年可再生能源发展情景展开研究,提出了我国2050年的电源结构及跨区电力流规模,并进行了综合效益评估;同时给出了我国高比例可再生能源发展路径及相关政策建议。

p208p2002/csl-1.8G/00000/1655

基于分布式能源系统的主要设备建立不同能源系统,根据冷热电负荷需求、能源价格和设备技术信息等,运用非线性整数规划方法,建立分布式能源系统的优化模型。求解得到不同系统的最优配置、运行策略和评价指标值。建立分布式能源系统指标评价矩阵,利用信息熵原理求解不同指标的权重分布,结合专家评价方法确定的重要性指标权重,以此建立多指标的系统方案评价模型。计算结果表明光伏系统具有运行费用低、节能环保等优点,因此评估结果最优。

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