摘要：传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电机拓扑结构需具备的基本特点,提出一种采用环形集成绕组的表贴式无轴承永磁薄片电机。在兼顾转矩和悬浮力输出性能、机械防护可靠性的基础上,对电机的电磁气隙长度和永磁体参数等主要尺寸进行优化设计。针对电机饱和、绕组端部伸出等不利因素,分别采取了超前角弱磁、定子略长的性能提升策略,有效地避免了悬浮力的大幅度跌落。搭建20 000 r/min的无轴承永磁薄片电机有限元仿真模型并制造实物样机。通过对电磁转矩和主、被动悬浮力的分析,证明了本文设计的无轴承永磁薄片电机兼具良好的转矩与悬浮力输出性能,单位幅值电流产生的电磁转矩、主动悬浮力分别为0.166 N·m、4.4 N,电机输出功率10 kW、功率密度5.2 kW/kg。

摘要：随着我国电力系统输电量逐年上升,输电网络中的换流变压器阀侧套管等关键设备部件热功率也随之增大,因此有必要设计开发散热风机等设备,实现过热故障多发点的主动散热。设计研发一种电流互感器(CT)取能调速风冷装置,利用CT从输电线路上获取能量为散热风机供能,以解决输电线路现场常规电源无法使用的难题。针对CT的取能能力随着输电线路电流不断变化且不受控的问题,设计一种功率主动自平衡新策略,通过利用负载的控制自由度来适应CT二次侧电流的宽变化范围,从而扩展装置的稳定运行区间,提升电源的取能能力。将装置套装在交流输电母排上进行实验验证,母排电流的有效值在上千安培范围内变化,装置始终稳定且保持60%以上的功率容量利用率。

摘要：针对现有非侵入式磁芯功率密度低、质量大、结构复杂的特点,设计了一种结构简单、可一体化制作的新型空心圆柱型磁芯,经仿真验证,其功率密度与壳层厚度成类反比例关系。此外,建立了空心圆柱型磁芯的准确功率模型,使磁芯设计不再受限于有限元仿真软件,简化了磁芯的优化难度。进而试验验证表明,在相同条件下,相较传统圆柱型磁芯,空心圆柱型磁芯的质量减小了49%,功率密度提高了82%,具有良好的工程实用价值和应用前景。

摘要：当系统出现频率跌落时,变速抽蓄机组可大幅降低转速、迅速释放转子动能,从而为系统提供惯量支撑,但目前已有的调频方案未能有效发挥变速抽蓄机组的这一优势。为充分利用转子动能,提出一种考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制策略。首先,从变速抽蓄机组的有功支撑特性和不对称转速约束条件出发,得出适用于变速抽蓄机组的最优频率控制结构,该结构中包含两个时间常数不同的虚拟惯量控制环节。然后,分析各惯量控制环节的作用并整定相关参数。在此基础上,计及变速抽蓄机组运行特性与电力系统调频需求,设计了变速抽蓄机组不对称综合惯量控制策略,使得机组转速降低时可以为系统提供更大的惯量支撑。仿真结果表明,所提调频策略能够充分发挥变速抽蓄机组的优势,维持系统频率稳定。

摘要：中国湖北等地已形成高比例新能源和直流共同馈入的新型受端电力系统,光伏电站馈入直流受端换流站近区时,电力电子设备次同步振荡特性及子系统间交互作用有待分析。采用特征值分析法,对大规模光伏电站馈入对直流系统稳定性影响展开研究。首先,建立了大规模光伏电站直流受端并网系统小信号分析模型,从模态角度证实光伏电站馈入对直流系统稳定性存在较大影响。进一步,通过主导模态观察各子系统间的交互作用特性,以减小系统次同步振荡风险为目标,整定光伏控制参数可行域。最后,定义子系统参与度,衡量运行参数对系统间次同步交互作用的影响,得出受端电网强度较小、光照强度较大时,光伏电站与直流系统间交互作用更强的结论,同时在设计光伏电站并网时应选取阻抗比小的导线,减小光伏并网线路距离。研究结论可为光伏并网设计提供理论依据。

摘要：[目的]等离子破裂是托卡马克核聚变装置运行中的重大威胁。破裂缓解系统可以降低等离子体破裂对装置的危害,其动作时机高度依赖于实时运行的等离子体破裂预测系统对等离子体破裂时刻的预测。基于深度学习的神经网络已被用于训练等离子体破裂预测模型,其实时运行需要来自多种诊断的大量实时数据。[方法]文中提出一种实时数据采集系统的设计方案。该系统基于模块化结构进行设计,分为多通道采集模块、ADC转换控制和数据读取模块、数据分组与封装模块和数据传输网络模块。数据传输网络模块基于运行在FPGA上的10 G速率的硬件UDP网络协议栈进行构建。该硬件UDP协议栈具有确定性的数据传输过程,使得系统具有很低的传输时延。[结果]该实时数据采集系统的采样率可以达到每通道2 MSa/s,数据吞吐速率超过9.3 Gb/s,数据传输延迟小于10μs。[结论]该实时数据采集系统可以为破裂预测程序提供快速传输的实时诊断数据流。高采样率使得系统可以对辐射、电子温度等1维诊断进行实时传输,提高数据时间分辨率。高数据吞吐率可以提高诊断数据的传输数据量,低数据传输时延可以减少破裂预测模型获取诊断数据的时间。

摘要：针对清水池巡检作业中存在需要停产、作业环境差、劳动强度大和成本高等问题,提出了清水池水下机器人巡检的技术方案。在对清水池水下巡检作业进行功能需求、性能需求分析的基础上,给出了装置的具体设计方案,并集成了一套清水池观察级水下机器人巡检装置。在4座清水池进行了水下视频检查、水样采集、泥砂沉积测量和杂物拾取等实验验证,结果表明该技术方案经济、可行,装置实现了清水池不停产水下巡检作业的目标。

摘要：基于成果导向教育(OBE)的课程设计理念,设计了“智慧电力工程训练营”实践课程的整体教学模式。该课程通过与ABB集团合作的形式,构建了具有实际工程意义的综合设计内容,并按照反向设计原则,对各个知识点进行综合整理,设计出2周的课程教学结构和课堂教学模式,逐步实现学生的最终学习目标。在此基础上,通过教学评价体系综合评定每位学生的最终成绩。该课程的教学模式及其实施路径对于本科实践类课程设计具有较好的借鉴和推广价值。

摘要：SF_(6)断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在不同关合速度下的侵蚀情况,文中设计了模拟的SF_(6)断路器灭弧室,对CuW弧触头进行了不同关合速度下的关合侵蚀实验并对不同关合速度下的弧触头受力分析进行了仿真。研究发现每焦耳的质量侵蚀率并不是随着电弧能量单调增加的,4号触头的电弧能量最小,但是质量损失率却高达40 mg·kJ^(-1)。在相同电流下随着关合速度的增加,虽然燃弧时间和电弧能量会变小,但是弧触头的受力会随着关合速度的增加而增加,摩擦磨损侵蚀会变大,从而每千焦的质量损失率会增大。文中的研究结果对触头关合侵蚀电寿命的分析具有一定的指导意义。

摘要：针对传统电压型单相脉宽调制(PWM)整流器电流环控制问题,首先根据交流电压建立同步旋转坐标系,将交流电量变换至旋转坐标系中的直流电量,然后针对旋转坐标系中的直流电量进行电流闭环控制,然后研究交流电流3次谐波出现原因,给出消除特定电流谐波的办法。最后,搭建以STM32F407为核心的实验平台进行验证。实验结果表明,所提控制方案有稳态误差小、无功电流可调、能有效抑制3次谐波电流的优点。