摘要：为了研究混合级联直流输电系统整流侧和逆变侧各换流器控制系统间的交互作用,文中首先建立混合级联直流输电系统的状态空间模型,并推导得到系统的多输入多输出传递函数模型。然后针对不同的研究目标,根据单通道分析设计理论建立等效单输入单输出反馈控制模型;在此基础上,分离出不同控制回路的耦合控制通道,定量评估系统强度、逆变侧交流联络线与控制参数等对控制回路间交互作用的影响。理论分析表明,当整流侧或逆变侧交流系统强度降低时,两侧控制回路间交互作用增强;当交流联络线长度缩短时,逆变侧电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平变换器(multilevel modular converter,MMC)控制回路间的动态交互增强,各控制环节参数之间存在相互制约关系。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建混合级联直流输电系统的电磁暂态详细仿真模型,验证所建立单输入单输出反馈控制模型及上述理论分析结果的正确性。

摘要：自抗扰控制中的扩张状态观测器的高增益问题一直是个理论难题.文章通过降低增益幂次部分解决这个问题.讨论了具有内部未建模动态和外部干扰的标准积分串联型n阶非线性系统的输出跟踪问题.首先设计带宽幂次受限的扩张状态观测器,用于在线估计目标系统的状态和总扰动,由此实时补偿总扰动,并设计出基于扩张状态观测器的输出反馈控制.所设计的输出反馈控制能实现整个闭环系统的输出跟踪和干扰抑制.闭环系统被证明是收敛的,并且跟踪误差能渐近收敛到任意给定的小的范围内.与经典的线性或者非线性的扩张状态观测器相比,增益的最高幂次从原来的n+1降低到了2.数值仿真的结果证明了设计控制的有效性.

摘要：质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是可再生能源存储与转化的重要技术手段。目前,国内外研究者在非贵金属析氧反应(OER)催化剂方面开展了大量的工作。但是,在PEM电解水阳极的强酸性条件下,催化剂仍难以兼顾催化活性和稳定性。为此,本文对PEM电解水用非贵金属酸性介质OER催化剂的研究进行了系统总结和分析。首先,基于PEM装置的工作特点提出了PEM电解水用OER催化剂的性能指标;第二,阐述了OER催化过程的基本原理;第三,系统介绍了碳基材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物和多金属氧酸盐等非贵金属OER催化剂的研究进展,重点分析了其催化活性和稳定性的改进策略;最后,从PEM电解水需求和材料改性两方面对OER催化剂的设计进行了展望。

摘要：交流GIS/GIL支柱绝缘子在生产、运行过程中其金属嵌件-环氧界面容易引入气隙缺陷,被认为是导致支柱绝缘子炸裂击穿故障的重要诱因。通过设计带有气隙缺陷的支柱绝缘子并搭建炸裂模拟实验平台,研究了绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化与炸裂过程。基于实验研究结果,将支柱绝缘子炸裂过程分为3个特征阶段:裂纹产生与扩展阶段、断裂阶段、炸裂阶段,气隙缺陷引发的局部放电会诱导裂纹的产生与劣化扩展,导致绝缘子在极短的时间内快速断裂并在多次高能电弧冲击下炸裂,呈现脆性断裂的特征。同时,通过实验分析了影响支柱绝缘子炸裂的关键因素,直流电压下绝缘子的炸裂概率比交流电压低10%~20%。进一步构建了电-机械耦合作用下的裂纹扩展相场仿真模型,分析了支柱绝缘子不同炸裂阶段的主导机制。在裂纹的产生与扩展阶段,电势能起到主要作用;在断裂阶段,电势能的作用逐渐减弱,机械势能逐渐增大并起到主导作用,当机械势能达到材料应力临界点时,绝缘子发生脆性炸裂。该研究成果初步揭示了支柱绝缘子气隙缺陷引发的放电脆裂机制,为支柱绝缘子的故障分析及优化设计提供理论基础。

摘要：电-氢能源系统(IEHS)的合理规划对能源结构转型具有重要意义,充分利用氢储能的可移动特性可降低IEHS综合成本,提出一种考虑氢能储运特性的配电网集群划分与氢能系统规划策略。首先,将氢能系统拆分为多个氢能子系统(HES),建立多个HES之间的气氢拖车交通运输及储运成本模型;其次,基于电力-交通网架结构与新能源分布情况提出配电网集群划分方法;最后,根据集群划分结果,建立HES双层选址定容模型,该模型以IEHS年综合成本最低为目标,分层解决单个集群内HES的容量配置问题、各集群内部HES选址定容及气氢拖车配置问题。结果表明:提出的策略可以减小氢能储运压力、降低IEHS综合成本,提升风、光消纳水平,加快系统潮流计算迭代收敛速度。

摘要：极端天气会导致线路跳闸,发电能力损失,负荷激增。市场环境下用户将承受高昂电价冲击,危及社会稳定。此时抑制电价飙升,管理电价风险十分重要。为此,设计了一种基于电价和发电损失容量的电力天气衍生品,可有效管理电价风险。首先,依据风险分解结构原理从源网荷及发电商报价角度分析了极端天气对电价的影响。其次,设计了考虑电价、天气为执行条件和基于损失容量与电价为收益函数的天气衍生品,并从理论层面分析了其效果。最后,结合预期效用最大化目标和电力市场出清模型进行发电商决策与电价模拟,使用条件风险价值(CVaR)指标评估了电价风险及衍生品效果。结果显示,所提电力天气衍生品使极端天气对发电商收入的冲击降低80%以上,用户电价均值降低约0.2%,用户电价风险降低20%以上,说明可有效控制电价风险,助力电力市场建设以及新型电力系统构建。

摘要：电压作为表征线路运行状态的重要参量,实现其灵活准确的测量对保证电力系统稳定运行至关重要。传统的接触式电压测量方法,因电压互感器体积较大、会产生电磁谐振和高频振荡、额外测量需断电安装等问题,对于海量化测量并不便利。相比较而言,非接触式测量不接触导线,更加安全和便捷,将成为未来电压测量的发展方向。文中提出了基于电场传感器阵列的输电线路电压非接触式测量方法,该方法为了解决导线位置信息未知的问题,设计了与导线方向垂直排列的电场传感器阵列;求解了含导线未知信息量的方程组;构建了比例系数矩阵,反推出导线电压瞬时值;分析了电场传感器对测量的影响;最后,进行了10 kV电压等级电压瞬时值仿真验证,结果显示最大测量误差为2.219%。

摘要：在同心式磁齿轮的设计中,采用互连型调制环能够有效降低制造难度并提高结构的机械强度,调制环的设计需要综合考虑电磁性能、机械强度和制造成本等多种因素。以同心式磁齿轮中的互连型调制环为研究对象,通过改变连接桥厚度、调制块占比、紧固杆的数量和直径等设计变量,重点分析了磁齿轮的最大转矩和调制环结构的应力受这些设计变量影响而变化的规律,并提出了一种互连型调制环的设计方法。

摘要：以往在利用平面弹性复变函数方法进行衬砌支护作用下非圆形隧洞的力学分析时,一般将洞室外域保角映射到象平面的单位圆外域,并认为可以利用同一个映射函数将衬砌截面映射到象平面的圆环域内。当衬砌厚度很薄时,这种方法是可行的,而当衬砌相对较厚时,利用同一映射函数所得到的衬砌截面形状发生严重失真。为解决此问题,本文引入两套映射函数,分别将洞室外域映射到象平面的单位圆的圆外域,衬砌截面映射到圆环域。这种方法可以适应于不同的衬砌厚度,利用这种方式获得的衬砌截面,在衬砌较厚时仍能保证衬砌厚度相对均匀。在求解解析函数过程中不再采用传统的幂级数解法,而是使用边界配点法,将两套映射函数结合,获得了该问题的应力解和位移解。本文以马蹄形隧洞为例,求解结果与ANSYS软件所得数值解吻合很好,分析了衬砌厚度对隧洞应力和位移的影响。根据本文解答可以方便、快捷地进行相近条件下隧道的初步设计。

摘要：大型风电机组变桨控制是一个复杂的非线性控制任务,如何在系统约束和风速扰动的条件下实现功率调节和载荷降低成为难题。针对该问题,文章采用机理与参数辨识方法构建了一个面向控制的线性变参数(LPV)模型,LPV模型引入间隙度量理论来降低模型复杂度,为控制设计提供了更加精确的线性模型。设计了时变卡尔曼滤波器,实现了风机的最优状态估计,基于获得的最优状态,提出了自适应模型预测(MPC)变桨控制器,MPC控制器能够根据实时风速变化调整预测模型,在满足系统约束的条件下实现大型风电机组功率-载荷的协调控制。OpenFAST对比仿真实例表明了模型与控制器的有效性。