检索结果-内蒙古大学图书馆

电工技术学报 2022年第17期37卷 4474-4486页

作者：周远翔张征辉张云霄朱小倩黄猛新疆大学电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室乌鲁木齐830047 清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

为了探究热-机械应力共同作用对电缆附件硅橡胶绝缘性能的影响,该文设计并开展了硅橡胶的热-力联合老化试验,对比分析了老化前后硅橡胶的力学性能、电气性能和微观结构。结果表明:随着老化程度的加剧,试样拉伸强度和断裂伸长率下降,硬... 详细信息

为了探究热-机械应力共同作用对电缆附件硅橡胶绝缘性能的影响,该文设计并开展了硅橡胶的热-力联合老化试验,对比分析了老化前后硅橡胶的力学性能、电气性能和微观结构。结果表明:随着老化程度的加剧,试样拉伸强度和断裂伸长率下降,硬度增加;老化后试样的击穿强度整体上呈现先增加后降低的趋势,在老化时间一定的情况下,击穿强度随着拉伸应力的增大而减小,相对介电常数逐渐增加。结合交联密度和红外光谱测试结果分析认为,在老化前期,硅橡胶主链间发生氧化交联反应,自由体积和载流子迁移率减小,击穿强度增加;老化后期,交联体系结构和分子链被破坏,自由体积和载流子迁移率增大,击穿强度下降。在机械应力耦合作用下,卷曲的分子链沿着机械应力方向被拉伸,且处于拉伸状态的分子链在高温作用下更容易发生断裂,造成材料绝缘性能的进一步劣化,为电缆附件硅橡胶老化状态评估提供了一定的理论依据。

关键词：硅橡胶热-力联合老化力学性能击穿特性介电性能

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交直流混联系统的能量函数构造方法综述与探究

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中国电机工程学报 2022年第8期42卷 2842-2853页

作者：刘晔沈沉电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

能量函数法是对电力系统进行暂态稳定分析的有效方法。如何运用能量函数法对交直流混联系统进行暂态稳定分析一直是一个重要研究方向。交直流系统能量函数的构造是应用该方法的关键。该文从交直流系统模型与能量函数构造方法两个角度出... 详细信息

能量函数法是对电力系统进行暂态稳定分析的有效方法。如何运用能量函数法对交直流混联系统进行暂态稳定分析一直是一个重要研究方向。交直流系统能量函数的构造是应用该方法的关键。该文从交直流系统模型与能量函数构造方法两个角度出发,综述近年来在交直流系统能量函数构造方面的研究成果,针对现有能量函数无法准确反映交流系统与直流系统之间交互动态的不足,说明需要构造考虑直流动态且计及换流母线交流电压变化的交直流系统结构保持能量函数。进一步,基于变量拟合法探究交直流系统能量函数的构造方法,并阐明构造过程中的技术瓶颈。

关键词：交直流混联系统能量函数构造暂态稳定分析

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聚合物绝缘空间电荷动力学的理论模型与数值仿真研究进展

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中国电机工程学报 2022年第8期42卷 3037-3054页

作者：张灵陈健宁周远翔田冀焕电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

强电场下聚合物空间电荷动力学过程的物理机制、实验观测及其与电气绝缘特性的关联是高电压绝缘领域的研究热点之一。目前,空间电荷测量技术的信号质量、空间分辨率与测量速度难以满足实际工程需求,而空间电荷动力学数值仿真能提供实验... 详细信息

强电场下聚合物空间电荷动力学过程的物理机制、实验观测及其与电气绝缘特性的关联是高电压绝缘领域的研究热点之一。目前,空间电荷测量技术的信号质量、空间分辨率与测量速度难以满足实际工程需求,而空间电荷动力学数值仿真能提供实验难以获得的数据以及发现规律,判定起主导作用的经典电导模型,有助于揭示绝缘老化机理、指导产品设计、预测服役寿命。该文首先介绍聚合物绝缘空间电荷动力学的基本理论和数学方程的一般形式,梳理2种典型绝缘结构的空间电荷仿真模型,并述评常用数值算法的特点。其次,介绍空间电荷数值仿真在基础电气性能表征、空间电荷包现象模拟以及电树枝老化特性阐释的初步应用。最后,针对空间电荷动力学模型算法的完善、微观材料参数的提取、多尺度仿真路线的提出、大尺寸和多层介质空间电荷的测量问题进行了展望。

关键词：聚合物空间电荷动力学理论模型数值仿真电气绝缘多尺度

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接枝对聚丙烯绝缘材料热氧老化的影响及机理

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中国电机工程学报 2022年第11期42卷 4227-4238页

作者：樊林禛李琦袁浩黄上师何金良电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院

以聚丙烯(polypropylene,PP)为代表的环保型电缆绝缘材料是当前的研究热点。该文研究了接枝改性对聚丙烯材料热氧老化性能的提升效果及作用机理。实验结果表明，在抗氧化剂含量达到阈值之前，热氧老化反应主要局限在非晶区，且氧化反应... 详细信息

以聚丙烯(polypropylene,PP)为代表的环保型电缆绝缘材料是当前的研究热点。该文研究了接枝改性对聚丙烯材料热氧老化性能的提升效果及作用机理。实验结果表明，在抗氧化剂含量达到阈值之前，热氧老化反应主要局限在非晶区，且氧化反应速率较低。在此过程中，晶区结构在热的作用下趋于完善，使得电气性能有所提升，而非晶区结构的部分降解导致试样的拉伸性能显著降低。在抗氧化剂含量达到阈值之后，氧化反应速率加剧，非晶区及晶区结构严重降解，试样在短时间内失去绝缘性能。研究发现，相较于纯PP，接枝试样能够形成小球晶结构和独特的交联结构，抑制氧气向试样内部扩散，降低了氧化反应速率，因而热氧老化性能得到显著提升。随着接枝基团含量的提高，接枝试样的热氧老化性能单调提升，其中10%含量的苯乙烯(styrene,St)接枝试样具有相对最优的热氧老化性能。研究结果为聚丙烯电缆绝缘长期运行性能的提升提供了理论参考。

关键词：聚丙烯接枝改性热氧老化球晶结构

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基于调制波分解的背靠背三电平变换器共模电压消除方法

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中国电机工程学报 2022年第8期42卷 2957-2968页

作者：徐晓娜王奎李永东电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

背靠背三电平中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)变换器广泛应用于四象限交直交变频场合,其共模电压和中点电位平衡问题影响着系统的安全稳定运行。鉴于此,文中提出一种基于调制波分解的背靠背三电平NPC变换器的共模电压消除方法。... 详细信息

背靠背三电平中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)变换器广泛应用于四象限交直交变频场合,其共模电压和中点电位平衡问题影响着系统的安全稳定运行。鉴于此,文中提出一种基于调制波分解的背靠背三电平NPC变换器的共模电压消除方法。首先,原始调制波被分解成两个虚拟参考调制波的差的形式;然后,将虚拟调制波与载波比较产生的虚拟脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号两两相减得到实际各相的PWM信号;最终可以实现共模电压完全消除。在此基础上,进一步采用零序电压注入方法来控制中点电位平衡。最后,通过实验验证所提出共模电压消除与中点电位平衡控制方法的有效性。

关键词：背靠背三电平变换器共模电压消除中点电位平衡控制调制波分解

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聚合物纳米复合电介质界面微区原位测试研究进展

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中国电机工程学报 2022年第8期42卷 3055-3064页

作者：梁家杰王少杰罗臻何金良李琦电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

聚合物纳米复合电介质具有优异的电学、热学以及力学性能,在电力和能源等领域被广泛应用。研究者们将聚合物纳米复合电介质的特殊性能归因于基体与纳米颗粒之间形成的界面。但是传统的研究手段不能给出界面作用机理的直接证据,因此近年... 详细信息

聚合物纳米复合电介质具有优异的电学、热学以及力学性能,在电力和能源等领域被广泛应用。研究者们将聚合物纳米复合电介质的特殊性能归因于基体与纳米颗粒之间形成的界面。但是传统的研究手段不能给出界面作用机理的直接证据,因此近年来以原子力显微镜为基础的界面微区原位测试成为重要的研究方法。该文首先对原子力显微镜的基本原理做简要介绍,然后对基于原子力显微镜的微区测试进行综述,包括线性电介质复合材料介电特性、铁电聚合物复合材料极化特性、电荷分布与输运、微区红外光谱等方面,最后对目前聚合物纳米复合电介质材料界面微区原位测试中存在的问题进行讨论,并展望界面微区研究未来的发展方向。

关键词：聚合物纳米复合材料界面原位测试原子力显微镜

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采用多元线性回归方法分析短路比对风电并网系统小干扰稳定性的影响

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电力建设 2023年第4期44卷 113-118页

作者：汪林光谢小荣贺静波刘威电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市100084 国家电网有限公司国家电力调度控制中心北京市100031

短路比对风电并网系统的小干扰稳定性有重要影响,常规机理性或仿真分析仅关注特定场景下参数的影响,而缺乏全工况下的宏观把握,文章提出多元线性回归方法来解决这一问题。首先介绍风电并网系统中重点关注的两类小干扰稳定性(包括同步稳... 详细信息

短路比对风电并网系统的小干扰稳定性有重要影响,常规机理性或仿真分析仅关注特定场景下参数的影响,而缺乏全工况下的宏观把握,文章提出多元线性回归方法来解决这一问题。首先介绍风电并网系统中重点关注的两类小干扰稳定性(包括同步稳定性和次/超同步振荡稳定性)的机理与分析方法;其次回顾新能源场景下单机系统短路比定义;然后构建基于多元线性回归的统计性分析方法,通过对大量判稳算例进行回归分析来总体评估小干扰稳定性的影响因素;最后将所述方法分别应用于直驱和双馈风电机组并网系统,分析了短路比对同步稳定性和次/超同步振荡稳定性影响的量化特征。研究结果可用于指导短路比指标在风电系统小干扰稳定性评估中的应用。

关键词：短路比小干扰稳定风电系统多元线性回归

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基于离散状态事件驱动的电力电子仿真技术和仿真软件发展现状与展望

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中国电机工程学报 2022年第16期42卷 6005-6016页

作者：施博辰赵争鸣虞竹珺袁立强陈凯楠姬世奇电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

电路仿真已经成为电力电子系统分析设计的基础性和支撑性技术之一,基于此形成的电力电子仿真软件是相关科学研究、产品开发和工程应用不可或缺的数值实验平台。然而,由于电力电子系统具有连续与离散过程相互混杂的特点,系统动力学行为跨... 详细信息

电路仿真已经成为电力电子系统分析设计的基础性和支撑性技术之一,基于此形成的电力电子仿真软件是相关科学研究、产品开发和工程应用不可或缺的数值实验平台。然而,由于电力电子系统具有连续与离散过程相互混杂的特点,系统动力学行为跨越s到ns等多个时间尺度,其仿真技术和仿真软件发展仍面临诸多挑战和瓶颈问题。近期,相关系列研究提出了离散状态事件驱动(discretestate event-driven,DSED)的建模仿真理论方法,基于此形成了通用电力电子仿真软件,为解决电力电子混杂系统多时间尺度高效仿真提供了新的技术路线和解决方案。这一方法正在动态发展之中,为了更好地总结和展望其相关研究成果,文中首先分析电力电子系统的多时间尺度混杂特性,在此基础上阐述电力电子仿真技术的发展现状及面临的瓶颈问题,然后系统性地总结针对瓶颈问题提出的离散状态事件驱动建模仿真理论方法,进一步介绍和对比分析电力电子领域常用的商业仿真软件及基于离散状态事件驱动形成的DSIM仿真软件,最后展望相关电力电子仿真技术和仿真软件的未来发展方向。

关键词：电力电子仿真技术混杂系统多时间尺度离散状态事件驱动仿真软件

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基于准串联SiC MOSFET的高增益直流电力电子变压器

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中国电机工程学报 2022年第8期42卷 2987-2996页

作者：刘基业郑泽东李驰王奎李永东电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

直流配电技术相较于交流配电有诸多优势,其在深海设备供电应用中有广阔前景。该文提出一种基于准串联碳化硅(siliconcarbide,Si C)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的直流电... 详细信息

直流配电技术相较于交流配电有诸多优势,其在深海设备供电应用中有广阔前景。该文提出一种基于准串联碳化硅(siliconcarbide,Si C)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的直流电力电子变压器(power electronic transformer,PET),能够在体积受限的条件下,实现几千伏中压直流到几百伏低压直流的高增益隔离电能变换。直流PET通过多个隔离降压子模块在输入端串联–输出端并联实现高电压增益。为满足输入侧高电压的需求,同时降低直流PET体积,在输入侧采用准串联Si CMOSFET半桥结构,提高子模块输入电压等级,减少子模块数量。采用裸芯片对直流PET进行搭建,并采用绝缘冷却液浸泡的方式,实现直流PET的绝缘和散热,进一步减小绝缘、散热体积,满足深海场景体积受限的应用需求。最后,搭建1台4.5kV/680V/30kW实验样机验证所提方案的可行性。

关键词：准串联碳化硅金属–氧化物半导体场效应晶体管深海供电直流电力电子变压器

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基于耦合负压原理的10kV直流负荷开关设计

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高压电器 2024年第5期60卷 20-30页

作者：李伟谢文刚刘博宋中建张志成屈鲁山东泰开高压开关有限公司山东泰安271000 清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

为满足柔性直流配电系统负荷电流频繁投切对开关操作寿命的高要求,解决直接采用直流断路器方案成本高、体积大的难题,文中研究了一种基于耦合负压原理的直流负荷开关方案。首先对其拓扑和工作原理进行了介绍,然后设计了基于双动结构和... 详细信息

为满足柔性直流配电系统负荷电流频繁投切对开关操作寿命的高要求,解决直接采用直流断路器方案成本高、体积大的难题,文中研究了一种基于耦合负压原理的直流负荷开关方案。首先对其拓扑和工作原理进行了介绍,然后设计了基于双动结构和电磁斥力机构的主支路快速机械开关、基于耦合负压装置的换流单元和采用反串联拓扑的电力电子开关阀单元,最后,根据苏州某换流站工程需求,研制出10 kV耦合负压型直流负荷开关样机并进行试验验证。结果表明:所研制的10 kV直流负荷开关可在3 ms内开断额定电流和最大开断电流,且能连续动作,体积为目前国内同等参数最小,并具有低损耗、高机械寿命和高可靠性的优点,完全满足工程要求,同时为后续直流负荷开关产品的开发提供了参考。

关键词：直流配电频繁投切耦合负压直流负荷开关双动结构反串联拓扑

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