摘要：为了满足高压直流断路器对其操动机构快速性和高电压等级的要求,针对126 kV真空断路器设计了一种适用于长行程且具有较高分合闸速度的新型电磁斥力机构,其由双线圈和螺线管式电磁斥力机构串联而成。首先,运用有限元方法进行电磁力仿真模拟,通过对机构的电磁斥力和位移/时间特性分析,初步验证了其可行性。然后,采用单一变量法对其运动特性进行仿真分析,得到了机构间相互配合关系和参数优化设计原则。最后,为降低分闸弹跳,设计电磁式缓冲器,分析了缓冲驱动电路参数和缓冲投入时间对缓冲特性的影响。研究表明:该电磁斥力机构具有刚分速度大,加速时间长,适用于长行程驱动的特性。在分闸电容3500μF、电压1200 V,缓冲电容3500μF、电压1800 V参数群组配合下,所设计电磁斥力机构全行程开断时间较短,仅有5.41 ms。

摘要：该文提出一种在宽输入电压和宽负载范围内工作于零电压软开关(ZVS)的全桥DC-DC变换器。该变换器是在传统移相全桥变换器拓扑的基础上增加了一个简单的LC辅助电路,并通过窄频率调节方式控制辅助电流,在满足ZVS条件下能够最小化环流损耗。采用窄频率变化能够对辅助电流进行有效的调节而不会对主电路的设计和控制带来明显的影响。对变换器的稳态性能进行详细分析;建立变换器的数学模型,可直接用于变换器的优化设计和精确控制。实验结果与理论分析具有很好的一致性。

摘要：由于多齿开关磁链永磁记忆电机(Multi-tooth SFPMMM)相邻电枢绕组之间互感较大,在设计时如果忽略互感会产生较大的误差。为了提高优化设计精度,该文提出一种考虑相间互感和端部漏磁的等效磁路模型(EMCM)法。建立考虑多齿SFPMMM相邻两相互感的等效磁路模型。最后,用有限元仿真和实验样机分别进行验证,结果表明,与未考虑互感时的EMCM相比,使用所提出的模型,空载反电动势计算精度提高了15.3%。

摘要：随着漏电断路器应用场景的不断扩展,用电设备故障时产生的剩余电流呈现非正弦特征,直接影响漏电断路器的动作特性。该文针对电磁式漏电断路器中的剩余电流互感器(residual current transformer,RCT)及其信号调理电路开展了研究。首先,分析剩余电流互感器的工作特点,建立考虑铁心饱和特性和磁滞效应的RCT仿真模型,可精确仿真RCT在各种工况下的传输特性,并能对非正弦大电流下的传输特性进行仿真;其次,对RCT输出信号调理电路进行研究,提出基于并联谐振原理的补偿电容参数设计方法,并分析补偿电容的容差特性对输出电压的影响,在谐振条件下RCT输出特性受外界因素影响最小。最后,通过仿真与实验测试结果对比,验证RCT传输特性仿真模型及补偿电容对输出电压的影响。

摘要：高频下绕组损耗的快速计算方法对平面变压器精细化设计和优化有着至关重要的作用。对于垂直方向与水平方向同时存在交叉换位结构的平面变压器,其绕组损耗无法通过一维解析模型计算得到。为解决这一适用性问题,该文提出一种改进二维混合计算模型,从涡流场求解角度对绕组损耗进行计算。该模型将高度方向磁场强度考虑在内,在磁准静态假设以及二维假设基础上,以电流密度与磁场强度为变量对电磁场边值问题进行完全表述,并通过矩量法将电磁场边值问题转化为线性方程组求解问题。通过该文方法所建立线性方程组系数矩阵具有阶数较低,且不随剖分节点、单元数增加而增加的优点,达到确保一定计算精度的前提下有效节约计算成本的目标。搭建原副边匝数比为2:2的交叉结构平面变压器实验模型,对该文方法的有效性进行验证。

摘要：漏电断路器作为低压配电系统中重要的保护装置,主要用于防止漏电火灾事故发生和保护人身触电安全。电磁式漏电断路器在受到外界磁场干扰时,会引起漏电保护工作特性的变化甚至损坏。通过分析电磁式漏电断路器工作特性,发现磁脱扣器对外界磁场最为敏感,平行于磁脱扣器磁路平面方向的外界磁场对其影响最大;进行了漏电断路器内部导体结构的最优设计,内部导体与磁脱扣器磁路在同一平面内时导体中负荷电流产生的磁场对磁脱扣器的影响最小;设计了一种用于降低磁场干扰的磁脱扣器屏蔽罩,并分析了不同导磁屏蔽材料及结构等对其屏蔽效果的影响。通过对电磁式漏电断路器内走线的优化设计和磁脱扣器的磁屏蔽设计,有效降低了外界磁场和内部负荷电流对电磁式漏电断路器的影响,提高了其抗空间磁场干扰的能力,并通过了实验验证。

摘要：精确和快速的电磁场计算,是电工装备精细模拟和优化设计的基础。该文在高性能云平台的高速互联弹性集群上开展可扩展并行计算研究,使用OpenMpi作为消息传递库,选取的区域分解算法为对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法,通过改进主从/对等的并行程序框架实现电导率不变时涡流场磁矢势A的并行计算,在降低编程复杂度的同时提高了并行计算效率。使用C语言编写程序,用国际TEAMProblem7基准问题验证可扩展并行计算方法。该文将主从/对等并行程序框架和对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法引入电磁计算领域,提高了并行计算效率和可扩展性,为大规模工程电磁场计算提供了一种新的实践和理论方法。

摘要：现有的超高压电抗器电感解析和经验计算公式误差大于工程要求的1%,电感计算误差大时会导致电抗器的优化结果较差。该文基于电磁原理建立修正电感计算经验公式,将误差降低至约1%,并建立先验电磁原理的可辨识电感计算灰箱模型。基于数值模拟得到电感样本数据集,通过引入自适应变异因子和最优个体,建立改进差分进化算法并对灰箱模型进行参数识别,得到0.1%误差的高精度电感计算模型。使用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对超高压电抗器进行优化设计,将电抗器的导线质量和损耗分别减少了21.4%、18.6%。实验证明了经参数辨识得到的电感计算灰箱模型的正确性和优化方法的有效性。该文建立的电抗器电感参数辨识方法为高精度电感计算提供了一条新的理论和实践思路。

摘要：孤岛微电网中广泛使用下垂控制,其在负荷变化后会导致系统稳态频率偏离额定值.而传统集中式二次控制方法存在可靠性低、可拓展性不足等问题.基于分布式协同控制原理,设计了一种频率二次协同控制策略,以克服传统集中式二次控制的缺陷,使系统频率恢复到额定值.考虑到孤岛微电网系统内分布式电源之间通信条件限制和实际过程中数字电路采集时滞等因素造成的控制延时和通信延时,利用盖尔圆盘定理和奈奎斯特稳定判据分析了延时对频率二次协同控制策略稳定性造成的影响,提出一种计算控制延时临界值的方法,判断控制延时影响下的协同控制系统稳定性;针对控制延时对稳定性的影响,改进了频率二次协同控制策略,并给出了改进型协同控制策略的稳定性分析过程和参数设计方法;改进后的策略可以保证系统在更大的控制延时下稳定运行;最后通过Matlab/Simulink搭建了所研究的微电网的仿真模型.仿真结果表明:基于分布式协同控制原理设计的频率二次协同控制策略可以实现孤岛微电网系统的频率恢复;控制延时会影响分布式协同控制系统的稳定性,控制延时超出临界值会造成控制系统失稳.通过改进频率二次协同控制策略,可以提升分布式协同控制系统的稳定裕度,使其在更大的控制延时范围内保证微电网稳定运行.

摘要：并网逆变器是分布式发电系统与电网之间的电能变换接口,然而,随着分布式电源的广泛分布,并网的公共耦合点(point of common coupling,PCC)和电网之间含有较长的输电线路、较多的隔离变压器,导致电网和发电系统之间联络变弱,电网等效阻抗增加,电网呈现弱电网特性.并网逆变器与电网弱联络时,并网逆变器的锁相环(phase-locked loop,PLL)、电流控制环的控制作用会在较广的频域内引入负阻尼,可能导致系统在广域范围内失稳.为了解决这一问题,本文建立了考虑PLL影响的并网逆变器广域阻抗模型,提出了基于阻抗分析的广域稳定性判据,并在此基础上通过在PCC点并联有源阻尼来稳定系统的方法设计了一个广域有源阻尼器,将其并联连接到PCC点,使其在PCC点合成一个并联阻尼电阻以抑制系统产生的谐振.当系统工况发生变化时,通过提取PCC点谐振电压并利用谐波含量限制的方法来自适应调节虚拟电阻值,实现广域范围内镇定系统的效果.最后在MATLAB/Simulink中搭建了并网逆变器等值系统模型,通过时域仿真验证了该广域有源阻尼器的正确性和有效性.仿真结果表明,并网逆变器与电网弱联络时,PLL、电流控制环控制作用等会引起广域谐振稳定性问题,所设计的广域有源阻尼器能有效抑制广域范围内的谐振,且当系统联络突然发生变化时,也可以有效实现系统的广域镇定.