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2015年7月13日,国家能源局出台《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》,指出新能源微电网代表了未来能源发展趋势,是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式,符合电力体制改革的方向,可为新能源创造巨大发展空间。同日,国家能源局印发《配电网建设改造行动计划（2015—2020年）的通知》,明确提出应大幅提升配电网接纳新能源、分布式电源及多元负荷的能力,有序建设主动配电网、

微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电网,直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。该文首先对国内外学术界和工业界在直流微电网领域的相关技术和实验系统研究现状进行梳理;然后,从技术角度对直流微电网拓扑结构、优化规划、运行控制、保护及通信等几个方面进行了分析归纳;最后从交直流混合微电网、交直流混合配电网以及能源互联网等方面展望了直流微电网的发展和应用前景。

混合式直流断路器模型及其操作暂态特性研究

该文围绕±10 kV柔性直流系统中的自然换流型混合式直流断路器操作暂态特性进行分析并建模仿真。首先简要分析直流断路器拓扑结构,提出一种基于绝缘栅双极型晶体管的自然换流混合式断路器。随后设计了断路器的动态模型,并整定了动作时序。接着讨论了断路器参数变化和故障特性对断路器分断性能的影响,利用PSCAD/EMTDC仿真软件分析了极间短路故障时直流断路器的暂态特性。仿真结果表明,电流转移过程能否正常进行对断路器开断有很大的影响,转移回路的杂散电感与电流转移时间接近线性关系,金属氧化物压敏电阻吸收电流持续时间对断路器成功开断故障有很大影响。此外,该文还设计了电流转移实验验证研究结果的正确性。研究结果可用于指导直流配电系统和断路器设计和电磁暂态分析。

模块化多电平直流变压器研究

针对直流配电网系统,文中提出一种模块化多电平直流变压器结构,该结构仅采用一个高频变压器实现电气隔离和电压匹配,大幅度简化了原副边绝缘设计。为了提高变流器效率并实现模块电压的均衡,文中提出一种双移相控制方法。文中详细介绍了模块化多电平直流变压器的工作原理及控制方式,并分析功率器件的软开关特性。为了验证所提结构的可行性,文中基于碳化硅器件搭建了一台2k W样机,实验结果跟理论分析非常吻合。

基于自适应下垂调节的VSC-MTDC功率协调控制

多端柔性直流输电系统（voltage source converter multi-terminal DC system,VSC-MTDC）中各换流站的功率协调控制是至关重要的。采用传统的下垂控制时,电压功率只能按特定的斜率分配。然而,换流站功率实时变化,且根据电流方向变化不同换流站的功率裕度也不同。为了防止单个换流站功率裕量不足而影响系统功率分配,提高VSCMTDC的稳定性,文中提出一种适用于功率共享的自适应下垂控制方法。根据直流电压变化的大小及方向,实时调节下垂系数,使系统中采用下垂控制的换流站可根据自身功率分配能力灵活参与功率调节,达到功率的最优分配。同时结合定直流电压控制和所提自适应下垂控制,提出一种通用的VSC-MTDC功率协调控制策略。该方法考虑了各个换流站的动态功率裕度,无需站间通信,响应速度快,能在各个控制模式中平滑切换,对所有拓扑结构的多端系统均适用。基于PSCAD/EMTDC进行了仿真验证,同时,搭建了四端直流输电实验平台,通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

风储直流微网虚拟惯性控制技术

针对传统直流微网惯性低而导致直流电压质量变差的问题,提出风储直流微网的虚拟惯性控制策略。该控制策略将直流母线电压与大电网瞬时功率调节、蓄电池下垂系数调节以及风电机组转速调节联系在一起,使得各变流器在系统受到扰动时在各自直流侧虚拟出较大的电容值,以提高整个系统的惯性。另外,针对风电机组虚拟惯性控制的不足,提出直流微网协调虚拟惯性控制策略,协调控制大电网、蓄电池以及风电机组,在系统受到扰动时让大电网以及蓄电池提供的惯量由暂态电压的低频分量决定,风电机组提供的惯量由暂态电压的高频部分决定。在Matlab/Simulink中搭建风储直流微网模型并进行时域仿真,算例结果验证了该控制策略不管在直流微网并网运行或者离网运行的情况下,均能够改善系统暂态响应,提高直流母线电压的电压质量。

一种适用于直流微电网的改进型电流负荷分配控制策略

实现DG间电流负荷合理分配是微电网重要控制目标,直流微电网中通常采用可靠性、可扩展性以及经济性较好的I-V下垂控制作为负荷分配方法。然而,在实际微电网系统中,由于线路阻抗的存在导致I-V下垂曲线中电压电流相互影响,进而导致分配精度降低。为此,本文提出一种新的下垂控制,通过引入电压变化率V替代电压V在下垂中的地位,减少电压电流间影响,使电流负荷分配精度得以改善;同时,文中还引入V归零控制器对所提下垂控制进行补偿,以实现输出电压稳定。最后,稳定性分析和实验结果均验证了所提方法的可行性和有效性。

《中国电机工程学报》入选“2015中国最具国际影响力学术期刊”

据中国学术期刊（光盘版）电子杂志社（CNKI）最新发布,《中国电机工程学报》入选＂2015中国最具国际影响力学术期刊＂（自然科学与工程技术）。在175种进入该名单的中英文期刊中,《中国电机工程学报》排名第60位,在动力与电力领域期刊中排名第1位。这是《中国电机工程学报》连续四年获此荣誉。＂2015中国最具国际影响力学术期刊＂以《中国学术期刊国际引证年报（2015版）》给出的期刊国际影响力指数CI对科技备选期刊进行排序,遴选出前175种科技期刊（Top5%）,将遴选方法、指标、

基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。

“燃烧源细颗粒物形成与排放控制技术”专题征稿启事

我国大气污染以细颗粒物为首,其浓度比发达国家高数倍,对人体健康和经济社会发展造成严重的威胁。控制细颗粒物的污染是国家节能减排战略的重大需求。细颗粒物来源复杂,其一次源主要包括固定燃烧源和移动燃烧源等。从源头控制细颗粒物排放是解决我国细颗粒物污染的根本途径。燃烧源的细颗粒物排放控制包括＂控制燃烧过程细颗粒物的形成＂以及＂排放过程细颗粒物脱除＂两种途径,涉及到燃烧学、多相流、静电学、表面物理化学、大气化学等多学科的交叉研究,

向无源网络供电的多端混合直流输电系统小信号模型及解耦控制

该文以向无源网络供电的多端混合直流输电系统为研究对象,旨在揭示系统中各换流站之间的交互作用关系,并研究解耦控制策略以削弱换流站之间的相互干扰,保证无源网络的电压稳定性。首先从LCC换流站及所连交流系统、VSC换流站及所连无源网络以及直流网络三部分构建混合直流输电系统小信号模型,并采用小信号分析方法,揭示换流站之间交互作用产生的机理,然后提出一种广域直流电压反馈控制,以抑制换流站之间的耦合。通过仿真证明,该解耦控制策略可有效削弱换流站之间的相互干扰,有效提高无源网络电压的稳定性。

多端柔性直流电网故障隔离技术研究

直流故障隔离技术是多端柔性直流输、配电系统发展的关键技术。然而,直流系统直流侧故障存在电流快速上升、过流幅值大等特点,对隔离技术提出了极为苛刻的要求。该文针对工程实际中最为典型的两电平电压源换流器（two-level voltage source converter,two-level VSC）型和模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）型直流系统,结合国内外研究成果,以交流断路器、换流器和直流断路器为分类依据,归纳、阐述了各自适用的隔离措施。同时,对各种隔离措施的优缺点进行了分析说明。基于Matlab/Simulink仿真平台,分别搭建了基于两电平VSC和MMC的直流系统,对相关隔离方法进行了仿真测试、验证与比较,为工程实际中隔离措施的配置提供理论依据。

现役交流XLPE电缆配电线路改为直流运行的技术方案及实例分析

近年来,随着新型发电及用电技术的发展,以及对电力供应可靠性和容量要求的提高,直流配用电与直流微电网技术日益获得广泛关注。该文针对一条现役35 kV交联聚乙烯（XLPE）交流电缆线路在发生二次故障后的改造工程,创造性地提出将其改为直流运行的方案,并针对方案中所确定的±10 kV直流电压、150 A额定电流运行参数,自行设计对电缆性能进行全面校核的试验方法。在送检电缆样段顺利通过所有试验项目并完成必要的系统改造后,将电缆线路投入直流±10 kV电压下作双极运行。线路在改造后至今已安全运行4年。与传统的修复运行、新增线路等备选方案相比较,从经济性、工程性、可靠性等多方面,改直流方案均具有明显的优势,而且研究还显示其存在大幅增容的潜力。该文的研究可为国内XLPE电缆直流配网系统建设以及现役交流电缆线路改为直流运行提供理论借鉴及工程参考。

基于免疫细菌觅食算法的大容量光伏阵列GMPPT算法

老化、温度变化和局部阴影等引起的电池电气特性不同,使光伏阵列P-U曲线出现多个功率峰值点。大容量光伏阵列组件数多,其多峰值问题比小容量光伏阵列更常见和复杂。该文首先根据局部阴影条件下光伏阵列分段函数型输出特性,建立其S函数模型。然后提出免疫细菌觅食算法,实现大容量光伏阵列全局最大功率点跟踪（global maximum power point tracking,GMPPT）,利用细菌觅食算法的随机选取方向特性和免疫选择算子,实现时变环境下全局最大功率点的动态跟踪,将所有跟踪到的全局最大功率点保存到全局最大功率点记忆池,再利用全局最大功率点记忆池初始化群体和产生迁移个体新位置,加快重复出现全局最大功率点的跟踪速度。仿真结果表明,免疫细菌觅食算法在动态和重复出现局部阴影条件下都有良好的GMPPT跟踪定位能力。

含风电场和抽水蓄能电站的多目标安全约束动态优化调度

建立含风电场和抽水蓄能电站的电力系统动态优化调度模型,以总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小为目标,并考虑基态和N-1条件下的网络安全约束和抽水蓄能机组的运行调度约束。引入满足互补条件的两个连续变量发电功率和抽水功率来描述抽水蓄能机组的运行特性,避免引入离散变量,并通过对抽水蓄能机组各个时段的工况约束的累加来减少不等式约束个数。并采用＂校验—添加—再校验—再添加＂的思想处理N-1安全约束,提高了求解效率。采用法线边界交叉法（normal boundary intersection,NBI）和内点法求解多目标优化问题获得均匀分布的Pareto最优解集。某省级167机2299节点系统的计算结果表明,所提出的方法能够综合考虑发电计划在安全性、经济性和环保性之间的最优折中,并发挥抽水蓄能电站削峰填谷和应对风电场出力随机性的作用。

含多微网的主动配电系统综合优化运行行为分析与建模

该文将双层决策（bi-level programming,BLP）模型应用于含多个微电网的主动配电系统中,上层为配网层,下层为微网层;引入主动配电系统和微网的备用容量机制,将其作为新概念并结合整个系统的运行行为分析应用到互动备用博弈矩阵中,用来描述微网之间的合作关系以及微网层对配网层产生的支持作用;最后采用基于结构编码的递阶遗传算法根据不同场景对模型求解。结果证明,该模型能够为系统的各种调度情况提供参考,达到提高配电可靠性、提升环境效益以及改善用电质量的多重效果,并可为进一步研究主动配电系统的经济运行奠定基础,为主动配电系统的应用和扩展提供有益的理论参考。

联于弱交流系统的VSC-HVDC稳定运行区域研究

电压源换流器型直流输电（voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC）可用于联接弱交流系统,但其联于弱交流系统时的运行特性仍待深入研究。该文以VSC的交流侧稳态潮流方程为基础,归纳两种不同控制方式下VSC稳态运行时的交流侧安全稳定性约束条件,分析安全稳定判据随短路比（short-circuit ratio,SCR）的变化规律,解释VSC联于弱交流系统时无法安全稳定运行的现象,并给出求取临界短路比（critical short-circuit ratio,CSCR）的步骤流程。在此基础上,研究各种工况因素（交流等效电动势、交流等效系统阻抗、VSC运行方式等）不同时VSC的CSCR,并和PSCAD的仿真结果进行对比验证。最后,总结VSC的CSCR的主要制约因素,并给出各种运行方式下CSCR的典型范围。

模块化多电平变流器的子模块分组调制及均压控制

模块化多电平变流器很容易扩展到更高电压等级的应用场合,但是当子模块数目很多时,桥臂中电容电压的均衡和触发脉冲的分配就变得很复杂,控制系统也因此变得复杂,降低了可靠性,增加了调试的难度。在研究最近电平逼近调制（nearest level modulation,NLM）算法的基础上,提出取整修正量移位算法,不同的子模块组采用不同的取整修正量,可以达到类似于载波移相的效果,使桥臂输出电压的畸变很小。分析子模块组电容均压原理,提出两种均压控制方法,并给出这两种方法的适用条件。取整修正量移位算法相当于在调制波中增加了直流分量,可以通过排序算法,控制子模块组之间的电压均衡。仿真结果显示,取整修正量移位算法和均压控制算法能够达到预期效果。

超临界二氧化碳布雷顿循环在发电机组中的应用和关键热端部件选材分析

对超临界二氧化碳布雷顿循环的技术特征进行了综述分析,评述超临界二氧化碳布雷顿循环在火电、核电和燃气等发电机组中的研发和应用现状;阐述以超临界二氧化碳作为循环介质时,发电机组关键高温部件对选材的要求;着重介绍几种典型铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢和镍基高温合金在高温高压超临界二氧化碳气氛中的腐蚀行为和高温力学性能;展望电站超临界二氧化碳布雷顿技术中关键高温材料的发展方向。

与IGCC匹配的燃烧前CO_2捕集系统动态特性分析及控制优化

燃烧前CO_2捕集技术在整体煤气化联合循环发电（IGCC）的应用正处于起步阶段。与传统化工系统里CO_2捕集不同,IGCC发电机组要求能够经常在不同负荷下运行,并能保持较高的系统热效率,因此对其动态特性以及控制方案的研究是十分必要的。针对正在建设的某30MWth的燃烧前CO_2捕集系统,基于DYNSIM软件平台搭建了其MDEA脱硫脱碳工艺流程动态仿真模型,研究了CO_2捕集率对主要调节变量的动态响应特性,并针对其特点提出了优化控制方案。将其与原有方案对比,仿真结果表明,应用该方案不仅可以提升CO_2捕集率的动态响应品质,还降低了能耗。

Fe_2O_3添加剂对宝日希勒褐煤热解特性的影响

为研究Fe_2O_3添加剂对宝日希勒煤（属典型低阶褐煤）热解特性的影响,借助热天平研究其热解失重规律的同时,联用快速裂解仪—气相色谱进行了宝日希勒煤快速热解实验,得到了快速热解气氛中4种主要气体成分（H_2、CO、CO_2和CH_4）的产量随Fe_2O_3添加量的变化规律。结果表明：1000℃终温下未添加Fe_2O_3时转换率仅低至39.5%,适量添加Fe_2O_3对其热解起促进作用,即加入3.5% Fe_2O_3后转换率最大可提高至47.9%（相对提高21.3%）;动力学分析结果表明加入Fe_2O_3可以降低热解过程的表观活化能;添加Fe_2O_3后单位质量煤中H_2、CO、CO_2和CH_4的产量均上升,但幅度不一。

重型燃气轮机透平第一级动叶复合冷却数值研究

以某重型燃气轮机透平第一级动叶为研究对象,考虑动叶进口参数沿径向不均匀性、工质变物性、冷气掺混带来燃气组分变化等因素,基于非结构混合网格,在额定工况下采用流热耦合方法对其气动传热特性进行数值研究,分析复合冷却效果,与实际运行叶片烧蚀情况进行对比,并分析复杂流场对换热效果的影响。结果表明：数值计算与实际叶片运行结果相吻合;采用流热耦合方法可以准确预测透平叶片烧蚀情况;50%和90%叶高截面冷却效率自前缘至尾缘具有相似的前高后低分布,10%叶高截面冷却效率前低后高;通道涡、叶顶间隙泄漏涡等复杂的二次流漩涡将会对流道温度场分布产生很大的影响。

风电机组耦合振动特性分析

在兆瓦级风电机组中,桨叶、塔筒及传动轴作为具有一定柔性的部件容易发生形变,产生振动并形成耦合。传统分析中一般只考虑传动轴的扭振特性,难以研究低频耦合振动对系统的影响。利用FAST与Matlab/Simulink联合仿真方法,建立了包含气动力学、多体动力学及电气控制的数学模型。通过不同风况及不同幅值电压跌落的激励,分析叶尖加速度、塔筒顶部加速度及扭矩等变量,研究机组中主要部件的耦合振动。结果表明叶尖挥舞及摆振方向,塔筒顶部前后及侧向,传动轴扭振之间存在耦合振动,但各方向耦合程度不同,桨叶摆振方向、塔筒侧向与扭振的耦合对机组威胁最大。此外,湍流风下发生电压跌落也会对机组带来较大威胁。

直流换流阀晶闸管热阻抗端口特性分析与建模

阐述了Foster网络和Cauer网络模型在热传导计算应用中的物理意义,证明了Cauer网络级联有效性。基于晶闸管热传导方程,分析了晶闸管内部各层元件热传导二端口网络特性,得到各自热阻抗的复频域及时域理论表达式,形成对应的傅里叶级数Foster网络及其恒等变换后的低阶Foster和Cauer网络。结合实际晶闸管结构及热物理参数,将所述模型及其恒等模型的单位阶跃响应与有限元计算结果以及datasheet提供的曲线进行对比,验证了由热传导方程诱导的网络模型及其恒等变换过程的有效性。为直流输电换流阀晶闸管热特性设计及电热耦合计算提供了一种实用的电磁暂态等效计算模型。

脉冲直流环节三相逆变器零区效应与补偿

为解决恒定直流环节三相逆变器中电解电容寿命较短的问题,采用一种基于混合脉宽调制策略的脉冲直流环节三相逆变器拓扑结构,但电解电容的取消会对最终输出电压造成不利影响;通过构建输出电压在三角载波周期内的平均数学模型与偏差电压在调制波周期内的傅里叶解析数学模型,对不同前后级载波频率差异、零区宽度和调制度下输出电压谐波性能、直流电压利用率和直流偏置的变化规律进行深入探究,进而基于时域仿真对输出电压的时变波形进行零区效应量化分析,最终基于输出电压平均数学模型,提出一种调制波分段补偿策略,并通过仿真与样机试验,验证了理论分析的正确性与补偿策略的可行性。

非理想电网电压下基于谐波功率注入方法的三相并网型变换器的控制

在诸如不对称、含有谐波等非理想状况的电网电压下,常规的三相并网型变换器的控制策略将很难取得满意的效果。针对这一问题,基于＂电流正弦化且平均单位功率因数为零＂及非理想电网电压下的功率流的唯一对应关系,推导出了针对3种控制目标的功率流方程。通过谐波功率注入的方法,可实现3种控制目标的变换器控制。为了提高系统的抵抗模型和参数不确定扰动,设计了线性自抗扰控制器。实验表明所提方法具有结构简单、低谐波等优点。

等效无限长有源电力滤波器在环形配电网中的应用

随着高科技园区等用户对供电可靠性要求的提高,环形配电网成为一种发展趋势。与射线型配电网相似,由功率因数校正电容和系统自身电感导致的谐波谐振现象,使得环形配电网中的谐波污染问题成为人们关注的焦点之一。该文针对环形配电网中谐波谐振现象,基于将环形配电网等效为射线型配电网的基本思想,提出一种在环形配电网中点安装等效无限长有源电力滤波器（infinite active power filter,I-APF）的谐波抑制方案。相比于在环形配电网中点安装阻性有源电力滤波器（resistive active power filter,R-APF）的传统方案,该方案不仅能够获得更好的谐波抑制效果;同时,该方案对于安装位置的改变、电容的改变和非线性负载的改变,均具有更好的适应性和谐波抑制效果。仿真分析和实验结果均验证了该方案的正确性和有效性。

基于虚拟变量的六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制

为了进一步提高六相永磁同步电机驱动系统的可靠性,该文针对偏置60°六相对称绕组永磁同步电机提出一种缺任意两相容错型直接转矩控制策略。从控制圆形磁链角度,定义虚拟磁链及虚拟电流,并基于此,推导出任意两相开路时虚拟定子磁链和电磁转矩之间的关系式。利用剩余4相逆变器输出电压矢量,同时实现电磁转矩、虚拟定子磁链和零序电流直接控制。实验结果表明,采用所提控制策略,两相开路直接转矩控制驱动系统运行平稳,转矩和转速动态响应迅速。

一种中高速区转矩优化的异步电机直接转矩控制算法

提出一种在异步电机基速内转矩性能优化的直接转矩控制（direct torque control,DTC）算法。该算法在中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高,定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑地切换,算法具有电机转矩脉动小,电机转矩平稳等特点;在高速区段,给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案,实现了减小转矩向下脉动,因此有效提高了转矩平均值与转矩平稳性。该DTC算法仅需在传统DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法,既保留了传统DTC算法快速动态响应,以及对电机转子参数不敏感等特征,又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。

双定子磁悬浮开关磁阻电机的转子位置角自检测

以一种双定子磁悬浮开关磁阻电机为研究对象,该电机的悬浮力绕组和转矩绕组分别绕制在内、外定子上,两绕组独立控制,可以减小系统的控制难度。针对其安装传统位置传感器容易导致系统体积、成本和复杂度增加,适应性和可靠性降低的问题,该文研究了基于转矩绕组动态电感模型的转子位置自检测方法,并且利用转矩绕组电压脉冲激励法确定电机起动时转子的初始位置。该方法物理意义明确,适用的转速范围宽,对处理器实时运算速度的要求也不高,比较容易工程实现。最后,实验结果表明该方法能较准确地估计该双定子磁悬浮开关磁阻电机的位置。

双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。

电流驱动和电压驱动下实心磁路磁轴承的系统辨识

与叠片结构的磁轴承相比,实心磁路磁轴承除了能简化工艺外,还能保证结构强度,但实心材料中会有明显的涡流。用等效磁路法建立磁轴承模型时忽略了涡流的影响,导致理论模型和实际系统之间有较大的误差。为了获取磁轴承的精确模型,该文对一个实心磁路主动磁轴承在电流驱动和电压驱动下都做了系统辨识。磁轴承的理论模型在电流驱动下是二阶的,在电压驱动下是三阶的,但辨识结果是两者都需要用一个三阶模型来描述。涡流改变了电流驱动下模型的阶次,却只修正了电压驱动下模型的系数,说明电压驱动下建立的数学模型能更好地描述实际系统。

交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响

该文使用国际大电网会议CIGRE WG D1.14推荐的多针电极系统研究了交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响。通过分析试验中的放电功率、电晕前后硅橡胶的憎水性状态、表面电阻率、拉伸强度、拉断伸长率等性能,讨论了交直流电晕、直流正负极性电晕对硅橡胶性能影响的异同。结果表明：经过电晕处理,硅橡胶的上述性能均有所下降。就硅橡胶的憎水性状态和表面电阻率而言,交流电晕对硅橡胶的影响程度大于直流电晕的影响程度,直流负极性电晕的影响程度略大于直流正极性电晕的影响程度。硅橡胶的机械强度在电晕处理后有所下降,但交直流电晕处理后的硅橡胶的机械性能差异不明显。电晕场的空间电荷效应以及硅橡胶表面的电荷积累效应是导致不同电压类型的电晕对硅橡胶性能影响不同的原因;使用傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）和X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）分析方法研究了硅橡胶表面化学结构在电晕前后的变化,认为硅橡胶在电晕处理前后化学结构的变化,是造成硅橡胶性能的变化的直接原因。

采用等温表面电位衰减法表征LDPE与HDPE内陷阱的分布特性

空间电荷积聚对直流电缆的使用寿命和运行安全有重要影响,研究聚乙烯材料内陷阱电荷的分布特性并进一步分析其内部陷阱分布特性,对抑制聚合物材料中空间电荷积聚、提高直流电缆运行的可靠性具有重要意义。通过考虑聚合物材料内电荷的脱陷规律,提出了一个计算聚合物内陷阱分布的等温表面电位衰减（isothermal surface potential decay,ISPD）模型。通过测量低密度聚乙烯（low-density polyethylene,LDPE）和高密度聚乙烯（high-density polyethylene,HDPE）试样分别在正、负电晕放电充电条件下的表面电位衰减特性,获得其相应的陷阱分布规律,并根据2种试样不同的形态学特性进行分析。结果表明：LDPE与HDPE内陷阱主要以深陷阱为主,陷阱密度近似为1021 m^-3）,与其它文献报道的相一致;HDPE内电子深陷阱多于LDPE内电子深陷阱,电子浅陷阱少于LDPE内电子浅陷阱;LDPE内电子深陷阱多于空穴深陷阱,电子浅陷阱少于空穴浅陷阱。分析认为：LDPE与HDPE独特的聚集态结构,以及电子和空穴电导的差异对陷阱电荷分布产生重要影响。

超电晕对输电线路导线、避雷线雷电吸引能力的影响研究

在雷云电荷或雷电先导的感应作用下,表面缠绕了细线的导线或导体会产生超电晕,不仅能够抑制流注的形成,还能改变周围空间的电位分布,从而对周围导体的上行先导产生影响。因此超电晕近年来被认为在提高防雷性能方面具有良好的应用前景。然而相关研究表明,由于在输电线路防雷应用时超电晕由避雷线表面产生并发展,导致由避雷线表面起始并向上发展的上行先导也被抑制,因此输电线路整体的绕击防雷性能究竟是否提高还有待商榷。基于此,该文针对应用了超电晕的输电线路开展研究,通过建立超电晕与雷电先导同步发展的仿真模型,得到了应用超电晕后导线、避雷线的雷电吸引半径表达式,详细分析了超电晕对导线、避雷线引雷能力的影响,并与未应用超电晕时的引雷能力进行对比,研究结果表明尽管超电晕的应用同时削弱了导线、避雷线的引雷能力,但由于对导线引雷能力的削弱程度更高,使得应用超电晕后的屏蔽失效宽度大幅降低,从而输电线路整体的绕击防雷性能得到提高。最后通过500kV超高压输电线路的实例进行分析与验证。

均匀电场下SF_6气体击穿电压的数值计算及光谱实验研究

根据流注理论建立反映SF_6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法（finite element method,FEM）与通量校正传输法（flux corrected transport,FCT）相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及空间电子数密度分布。为了证明上述方法的正确性,以均匀电场中气体间隙5mm为例进行数值计算,并通过搭建气体放电光谱实验平台,测量其击穿电压以及导电通道内的等离子体谱线信息,采用Stark展宽法及光强比值法对谱线进行分析,得到电子数密度等参量。在此基础上,分析气体压强对击穿电压及等离子体导电通道内电子温度、电子数密度的影响,建立宏观参量与微观参量的对应关系。研究结果表明：当气压为0.1~0.4 MPa时,SF_6的击穿电压与压强基本呈线性关系,计算结果与实验值随气压的变化趋势一致,但存在一定误差,最大误差为15.51%。电子温度随气压的升高而逐渐下降,0.4 MPa时降低到3.68×10~4K。等离子体导电通道形成时,空间电子数密度分布均匀,计算得到的平均值与实测数据均随压强的升高而增大,其最大误差为17.02%。所得的实验数据能够在一定程度上验证计算方法的正确性。

六氟化硫断路器灭弧室压力测量导管结构研究

六氟化硫断路器灭弧室内的暂态压力测量对于优化灭弧室结构设计、提高开断能力有着重要意义。在强电流开断条件下,灭弧室内的恶劣环境给暂态压力测量带来困难。通常需要用导管将待测压力引出至压力传感器以实现高温隔离,导管对测量结果的影响不可忽略。文中首次针对灭弧室暂态压力测量用的导管测压结构展开特性研究,基于Bergh-Tijdeman公式研究了几种抑制共振的典型导管结构,确认了导管内塞填料或多孔导管是较为方便可行的方法。搭建了激波管装置测试导管结构的动态性能,尝试在导管中填塞毛细管来模拟多孔结构,试验结果与理论分析相符,已能满足多数测点的测量要求。