电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2018年第8期

• 全桥型模块化多电平换流器环流特性分析与自抑制方法

  赵聪1,2， 雷鸣1,2， 李子欣1,2， 王平1,2， 李耀华1,2

  在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电（VSC-HVDC）场合，传统的半桥子模块型模块化多电平变流器（MMC）因不具备直流短路故障自清除能力，限制了其在架空线VSC-HVDC领域的应用。全桥子模块型MMC因具备直流短路故障穿越能力，得到了较为广泛的研究。本文首先分析了桥臂参考电压存在负电压的全桥型MMC的基本运行原理，在此基础上，推导了全桥型MMC二倍频环流的解析表达式，并提出了一种环流自抑制的全桥型MMC的参数设计方法。最后，通过仿真和实验验证了本文理论分析的正确性和所提出的设计方法的有效性。

• 基于使用效率的充电设施选址评价方法研究

  田贺平1， 孙舟1， 朱洁1， 陈海洋1， 赵宇彤1， 张明珠2， 陈雁2

  针对电动汽车充电设施选址评价问题，通过分析充电设施使用现状及特点，提出了基于使用效率的充电设施建设选址评价模型。采用平衡数据集SMOTE算法生成数据样本，应用基于自助法重采样技术的随机森林算法构建模型，并应用ROC曲线来度量模型的分类能力与准确性。利用某市的充电设施进行了实例分析，评估候选站的使用效率作为模型应用，其结果表明，利用此模型对电动汽车公用充电设施的建设选址进行评价，准确地评估充电设施的使用率状况，提高了充电设施建设选址的针对性。

• 磁耦合谐振串并式无线电能传输功率稳定性研究

  赵靖英1， 周思诺1， 崔玉龙2， 李志刚1

  无线电能传输功率稳定性分析对其能否安全稳定工作具有重要意义。本文采用等效电路理论对串并式结构进行了研究，获取了输出功率与线圈互感之间的关系，推导出一般形状接收线圈与矩形导轨之间的互感计算公式。考虑固定负载移动供电的情况，研究了影响互感的因素，采用仿真软件得出了不同形状接收线圈与轨道之间的互感与影响互感的因素之间的关系曲线，以及功率与影响互感的因素之间的关系曲线，分析了接收线圈形状对输出功率稳定性的影响。设计了无线电能传输功率稳定性验证实验方案，搭建了实验平台，进行了实验验证。分析与实验表明，当固定负载移动供电系统工作在谐振频率，发射轨道为矩形、接收线圈面积一定时，采用正方形接收线圈传输功率的稳定性更好。

• 直流偏磁下磁饱和电抗器铁心电磁振动分析

  闫荣格， 郜玉香， 贲彤， 陈俊杰

  磁饱和电抗器能够根据系统传输功率的大小平滑地调节所补偿的无功功率，在电力系统等多种行业得到了广泛的应用。由于磁饱和电抗器铁心磁阀结构的特殊性以及交直流共同激励的工作方式使得其振动噪声相对于其他电抗器更加明显。本文对直流偏磁引起磁饱和电抗器铁心电磁振动问题进行分析。首先对电抗器铁心固有频率进行仿真及模态实验，得到电抗器的各阶固有频率及振型，并得出振动测试关键点位置；然后基于有限元分析建立了考虑电磁力与磁致伸缩效应作用的电磁-机械耦合模型，得到了不同直流偏磁下测试点振动位移时域和频域波形，为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据与实验参考。

• 基于灵敏度修正的含风电场电力系统可用输电能力计算

  苏永春1， 周宁1， 舒展1， 陈波1， 钟浩2

  为了在线评估风电场功率波动对可用输电能力(ATC)的影响，本文提出了基于灵敏度修正的含风电场电力系统ATC计算方法。基于风电场输出功率波动性的特点，在风电机组功率波动引起其他发电机有功出力方式发生变化情况下，利用灵敏度修正支路有功功率，校正支路有功对控制参数的灵敏度，通过考虑支路热稳定约束，建立ATC与系统发电机有功功率变化参数的映射关系，并根据电力系统当前运行点的特性确定了灵敏度应用的有效区间，快速计算由于风电机组功率变化导致常规发电机不同出力方式下的ATC。对含风电场的IEEE-30节点系统仿真结果表明，本文所提方法能够准确计算由于风电波动导致常规机组运行方式变化情况下的ATC，且计算时间满足在线计算要求。

• 计及风光出力预测误差的电力系统经济调度

  张晓辉1， 梁军雪1， 李茂林2， 胡德洋1， 钟嘉庆1

  在全球能源互联网大背景下，清洁能源的发展受到了前所未有的重视。本文提出了一种计及风光出力预测误差的电力系统经济调度模型，采用联合概率密度函数的方式对风光出力的不确定性进行分析，同时密度函数计及了风光出力的互补特性。模型中加入因风电场和光伏电站出力预测不准确造成的补偿成本和惩罚成本，能够提高电力系统对风光的消纳能力，同时更全面地考虑由于预测风光出力与实际出力的差异对调度造成的影响。最后利用包含风电场和光伏电站的电力系统调度模型进行模拟，验证了本文方法对提高电力系统的风光消纳能力具有积极的影响。

• 不同散热条件对开关柜母线室温度分布影响探究

  彭诗怡， 阮江军， 杜志叶， 任君鹏， 陈荆洲

  开关柜的温度场仿真计算对开关柜的运行检修与设计具有重大指导意义，但由于开关柜模型复杂，计算量大，在现有仿真计算中常忽略热辐射过程以提高计算效率，缺乏对网格剖分的精细化控制，对风机开启下的强迫对流散热效果也缺乏直观对比。因此，本文以开关柜的典型结构——母线室为研究对象，建立精细三维模型，利用ICEM软件对网格进行局部控制的优化剖分，再将模型导入CFX软件进行温度-流体场仿真计算与分析，探究热辐射散热与风机对流散热对开关柜内部温度分布规律的影响，结果表明热辐射散热使母排温度下降，柜体角落处温度明显上升，整体分布更加均匀；风机散热使母线室内部流速激增，降温效果明显，并通过实验验证了仿真计算的准确性。

• 模块化DC-DC变换器系统的故障诊断及容错控制

  裴雪军， 吴宇环， 王涵宇

  近年来模块化DC-DC变换器系统被广泛应用于各类功率变换场合，其可靠性也受到越来越多的关注。功率开关管是电力电子变换器中最脆弱的一环，基于此，给出了一套适用于模块化DC-DC变换器系统中开关管故障的诊断及容错策略，以保证系统的持续可靠运行。该策略选择磁性元件电压作为诊断依据，基于磁性元件电压与开关管驱动信号的时序特征进行故障检测，可在一个开关周期内识别故障。磁性元件电压可以通过集成到磁芯上的辅助绕组来实时获取，无需额外传感器。得到故障信息后，容错方案可使得故障模块被立刻隔离，同时迅速投入冗余模块，以保证系统正常工作。容错过程中合理的时序控制保证了快速平滑的动态投切。实验结果验证了故障诊断与容错方案的有效性。

• 一种无人机电磁弹射系统的设计与研究

  李振超， 马偃亳， 路梅， 姬翔， 巨兰， 齐玮

  本文基于折翼式无人机的特点与弹射需求，对三相异步感应式电磁线圈弹射（AICEML）进行了原理介绍与数学建模，然后完成了电磁弹射系统方案与结构设计，通过Ansoft软件建立了5段三相异步感应式电磁线圈弹射装置的有限元模型，并进行了电磁场和力学仿真分析。仿真分析结果表明：该系统可以使无人机载荷弹射速度达到31.03m/s，最大过载为93.7g，发射效率达到17.6%，满足发射初速不低于30m/s，过载不超过100g的设计需求。

• 无人机与架空导线感应放电距离分析

  董选昌1， 吴志坤2， 陈泽铭2， 曲烽瑞1， 李艳飞1， 刘刚2， 朱宁西2

  随着无人机巡线的发展，无人机距离架空导线过近会发生感应放电，进而影响无人机数据传输系统的稳定性，因此研究无人机与架空导线之间的放电距离尤为重要。本文首先建立电容模型来阐述二者感应放电的机理，然后选取不同悬浮导体模型和两种型号无人机，分别进行与架空导线之间的电场仿真，分析形状因素对各模型和导线之间场强的影响，结合气体放电理论，得到无人机各形状因素对无人机与导线之间放电距离的影响程度。最后实验测量不同悬浮导体和无人机与导线的感应放电距离，验证了仿真，并得到典型无人机与110kV线路导线的感应放电距离参考值。

• 考虑地铁车辆牵引因素下杂散电流的规律研究

  蔡智超， 程浩， 林知明

  在直流牵引供电系统中，杂散电流将直接影响地铁中电气设备、设施的正常运营，因此研究杂散电流分布特性情况对减小杂散电流泄露、保证运营安全有重要作用。本文将地铁车辆牵引特性引入直流牵引系统，建立了地铁杂散电流和地铁车辆运行特性之间的动态分布模型，分析在牵引特征下杂散电流的分布情况，并且考虑牵引路径中坡度、隧道长度、曲线半径等相关阻力对杂散电流和轨道电压分布的影响。模型结果表明，地铁车辆牵引特性及牵引路径等相关因素对杂散电流的影响值得关注，相关结论将有利于指导地铁内杂散电流的防护工作。