华北电力大学学报(自然科学版)


  • 主电路参数对MMC传导骚扰源影响研究

    梁贵书;朱瑞敏;孙海峰;

    为了对柔性直流输电模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的电磁兼容性进行分析和优化,考虑死区时间对子模块投切以及子模块电容电压波动和桥臂电流高次谐波的影响,建立了MMC传导骚扰源计算模型,分析了对骚扰源强度产生影响的MMC主电路参数。计算结果显示,在150 k Hz~30MHz范围内,差模骚扰源强度要高于共模骚扰源。通过对比分析,得出了子模块个数、子模块电容以及桥臂电感对骚扰电压影响的机理和规律。其中,子模块数的增多会使得死区时间的影响更为显著,从而增大差模和共模骚扰源的高频包络线,骚扰源强度随子模块个数增加呈现出饱和递增的特性;子模块电容和桥臂电感的均可以对传导骚扰起到一定的抑制作用,但除了桥臂电感可以显著降低差模骚扰源强度之外,其余影响均较为轻微。在此基础上,提出了考虑电磁兼容性优化的换流器主电路参数选择建议。

    2018年04期 v.45;No.194 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 基于两级式电路的隔离型高效率车载充电机

    黄永章;易文飞;徐恒山;

    车载充电机(On-Board Charger,OBC)是电动汽车(Electric Vehicles,EV)的关键部分,为EV提供充电通道。它需要具有隔离功能,因此,常采用两级式电路作为OBC的拓扑结构,利用后级DC/DC电路提供电气隔离。限于车载空间,OBC还须具有高效率、高功率密度的特性。由于交错Boost变流器和LLC谐振变流器均具有高效率、高功率密度的优点,因此常采用它们分别作为OBC的前级AC/DC电路和后级DC/DC电路。加之,OBC面对的是电压范围变换较宽的电池负载,其电压增益必须得到优化设计。在上述背景下,对所选择的两级式隔离型OBC的效率和电压增益进行了优化设计,开发了一台3.3 kW OBC样机,其整机效率高达94.9%,功率因数超过99.5%,充电电压范围为230~430 V。交错Boost变流器和LLC谐振变流器的效率分别达到97.7%和97.6%。OBC的功率密度可达1.05 kW/L。

    2018年04期 v.45;No.194 8-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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  • 碳化硅MOSFET静态特征参数及寄生电容的高温特性研究

    徐鹏;柯俊吉;赵志斌;谢宗奎;魏昌俊;

    为了获取碳化硅(Si C)MOSFET功率器件静态特性及寄生电容随温度的变化规律,以Cree公司第二代1200V/36A碳化硅MOSFET为研究对象,利用Agilent B1505A功率器件分析仪/曲线追踪仪在不同温度下对器件的静态特性及寄生电容进行测量。并基于已有硅(Si)MOSFET的静态特性理论,结合碳化硅材料的温度特性,详细分析了碳化硅MOSFET静态特征参数的温度特性。研究结果表明碳化硅MOSFET的跨导具有与硅器件完全不同的温度特性,并且相比于第一代碳化硅MOSFET,第二代器件的泄漏电流表现出更低的温度依赖性。然而随着温度升高,第二代碳化硅MOSFET的导通电阻较第一代增长更快,但增长依旧远低于硅MOSFET。

    2018年04期 v.45;No.194 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 基于混合型粒子群算法的智能家庭能量管理策略

    尹忠东;林挚;李德智;董明宇;

    随着全球能源和环境问题的日益严峻,基于可再生能源的分布式电源已成为目前各国的发展重点。在分布式电源日益增长和智能电网的大前提下,智能家庭能量管理系统得到了更多的关注。介绍了目前存在的智能家庭能量管理策略与智能家庭能量管理系统的系统结构,并提出了采用智能式最优化算法来解决这类优化问题。在多种约束条件下,以家庭运行成本以及负荷平滑程度为目标,采用混合型粒子群算法来求解家庭能量管理问题,并用仿真验证了家庭环境下算法的有效性与经济性。

    2018年04期 v.45;No.194 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • 基于优化行波波速的输电线路行波测距新方法

    张科;朱永利;马长啸;曹雁庆;刘帅;

    为解决传统测距方法在多分支输电线路上故障测距误差较大或不适用问题,提出一种基于优化行波波速的故障测距新方法。它以单端行波原理为基础,结合双端非同步信息推导出一种修正行波波速的计算方法(理论上为实际波速)。利用插值算法提升信号采样率来减小量化误差,从而提升波头识别精度,保证修正行波波速的计算条件,进一步提升波速的计算精度。它不仅具有较高的测距精度,而且克服了双端法需装设同步时钟的缺点,与传统波速计算法相比,该方法计算简单且波速计算精度更高,可以实时计算波速。使用PSCAD/EMTDC仿真验证了本方法的有效性。

    2018年04期 v.45;No.194 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 240K]
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  • 架空线路雷电感应电压的改进时域有限元法研究

    刘欣;岳慧清;

    为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于Agrawal场线耦合模型,推导出了仅以传输线沿线电压作为求解变量的数值方法,实现了一种用于求解场线耦合模型改进电报方程的单变量时域有限元法(FETD)。针对三相架空配电线路,分别计算了垂直排列、水平排列和架设地线三种典型线路结构的感应雷过电压,通过与双变量的FETD法计算结果对比,验证了该方法的正确性。此外,通过计算复杂度分析,说明了本方法相对于双变量FETD法在效率上的优势。

    2018年04期 v.45;No.194 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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  • 电动汽车有序充电原对偶内点动态优化算法

    张剑;姚潇毅;何怡刚;

    电动汽车有序充电对于配电网安全经济运行具有十分重要的意义。电动汽车家庭单相充电加剧了配电网的三相不平衡。目前,已有的电动汽车有序充电方法应用于大系统时计算效率较低、或未计及三相不平衡与节点电压、支路电流约束。严格推导了不平衡配电网相分量、极坐标潮流方程,构建了以网损最小为目标函数,节点电压、支路电流、电动汽车充电功率为不等式约束,潮流方程、充电需求为等式约束的电动汽车有序充电模型。采用原对偶内点法进行优化计算,保证了算法的收敛性与快速性。以实际423节点配电系统为例的仿真计算表明,所提方法收敛性好,计算速度快,能够最小化网损,削峰填谷,改善电压,具有极高的实际应用价值。

    2018年04期 v.45;No.194 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
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  • 水轮发电机励磁绕组匝间短路转子温度场计算

    李俊卿;王罗;李永刚;

    转子绕组匝间短路是水轮发电机中一种常见的故障,该故障会对转子磁极温度的分布产生影响。以三峡水轮发电机为例,基于传热学理论建立转子磁极三维计算模型,并采用有限元方法对温度场进行求解,得到在励磁绕组匝间短路情况下的磁极温度场。在此基础上,研究了匝间短路位置变化、短路匝数变化以及冷却风参数改变对磁极温度场的影响。通过计算分析得出磁极中部励磁绕组短路对磁极高温区域影响较大等有意义的结论。成果为之后匝间短路应力和短路恶化的研究奠定了基础,也为电机设计者以及相关研究工作提供了一定的参考。

    2018年04期 v.45;No.194 58-66+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K]
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  • 基于DEMATEL-ISM的电力CPS事故构模分析

    李小鹏;李存斌;刘定;孙肖坤;

    能源互联网下电力信息融合风险管控将面临更多不确定性和复杂性,主要从复杂事故系统角度研究了电力CPS故障风险传递结构。首先,基于复杂事故系统概念构建了电力CPS事故系统,并对电力CPS事故致因因素进行提取梳理;在此基础上,建立DEMATEL-ISM解释结构模型对事故因素间传递关系进行分析,得到各风险致因因素间层次结构和复杂网络结构模型;最后,基于上述研究成果对电力信息融合下的风险传递发展趋势进行分析。通过研究发现,随着电力信息的深度融合,风险因素间扰动关系更加紧密复杂,关键节点失效更容易导致大规模系统崩溃。

    2018年04期 v.45;No.194 67-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
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  • 恒温下煤粉着火特性判别新方法

    王子铭;陈亮;王春波;

    基于煤粉在恒温反应器中燃烧初期环境氧浓度的变化,建立了一个新的定量判别煤粉着火难易的指数Ffire。通过该指数计算得到的煤着火特性,与煤的挥发分含量具有正相关关系,并且与通过恒温热重分析仪实际测得的煤粉着火难易程度具有很好的一致性,说明Ffire能够准确且定量地判别煤的着火特性。由于Ffire的计算方法中仅需要反应器燃烧环境氧浓度变化数据,此方法拓宽了采用非热重恒温反应器判别煤粉着火的途径。还建立了一种通过煤的工业分析数据直接计算Ffire的模型,介绍了模型的建立过程,并对模型计算的准确度进行了检验,结果表明模型预测值与实验值无显著性差异,所建立的计算模型能够基于工业分析准确地计算Ffire值,进一步扩展了Ffire指数的应用范围,对燃煤电站运行人员准确分析煤的着火以维持炉内低负荷稳定燃烧具有指导意义。

    2018年04期 v.45;No.194 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 再压缩超临界二氧化碳闭式布雷顿循环系统分析

    王智;付静;

    通过建立再压缩超临界二氧化碳(S-CO2)闭式布雷顿循环,利用EBSILON系统软件,调用REFPROP7数据库,先分析在不同热源温度和系统循环压比下,系统各部件损系数的大小,再重点分析压缩机分流系数对各部件损系数的影响,找出循环中损失最大的环节。研究表明:压缩机分流系数的变化对系统的效率影响较大,因此压缩机分流系数对整个系统研究至关重要,对于布雷顿循环,放热、吸热和回热过程的损系数最大,换热过程造成的系统损系数仍然最大,强化换热过程仍是S-CO2布雷顿循环研究的重点方向。在温度范围为500~650℃,循环最高压力为10~35 Mpa之间时,最佳压缩机分流系数在0.3~0.4之间,当压缩机分流系数大于0.65时,研究没有实际意义。

    2018年04期 v.45;No.194 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
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  • 纳米零价铁基双金属复合材料降解水体污染物的研究进展

    赵毅;王添颢;王永斌;聂国欣;王晓慧;

    复杂多样的水体污染物日益破坏生态环境同时威胁人类健康。纳米零价铁基双金属复合材料可用于高效还原降解多种水体污染物。着重从纳米双金属材料的分类、制备、应用进展和反应机理等方面进行综述,针对研究中存在的不足和今后的研究方向提出建议。

    2018年04期 v.45;No.194 93-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 103K]
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  • 液滴在受热倾斜固体壁面上的“爬坡”特性

    李永康;

    为研究液滴在倾斜固体壁面上的"爬坡"特性,基于润滑理论,建立了液滴的二维演化模型,模拟了壁温分布、壁面倾角和邦德数取不同值时液滴的"爬坡"特征。结果表明:随着壁面温度梯度增大,液滴运动状态由"下坡"变为"爬坡",且速率逐渐加快,液滴身后的薄液膜由"逆坡而上"变为"顺坡而下","爬坡"时刻先从无到有,后又从大到小,直至零;当温度梯度较小时,液滴左侧接触角迅速减小,而右侧接触角虽逐渐减小,但变化缓慢,而当温度梯度较大时,接触角变化规律与之相反;壁面倾角和邦德数的增大都将使液滴"爬坡"速率减慢,"单峰"结构的峰值降低,且原因类似,同时,还将使液滴覆盖范围的增速先减后增,但原因相反。

    2018年04期 v.45;No.194 100-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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