摘要：为探讨脉动直流电压下油中电晕老化过程中空间电荷对油纸绝缘的影响,设计了油中电晕放电模型,在脉动直流电场下进行油纸绝缘电晕老化试验,采用电声脉冲(PEA)法测试不同电晕老化程度下绝缘纸的空间电荷特性,并分析了空间电荷特性随着电晕老化程度加深的变化规律。试验和分析结果表明:在脉动直流下的油中电晕老化初期,以负电荷注入油纸试品为主导;随着电晕老化程度的加深,油纸试品中的电荷复合加剧,并逐渐以正电荷注入为主导;此外,电晕老化后试品的空间电荷消散速率比未老化试品大幅增加,该现象对其直流条件下反极性效应的研究有重要的理论和工程意义。

摘要：混合凇覆冰导线表面会形成极其粗糙的冰凌及冰树枝,使得覆冰表面电场发生畸变从而影响起晕电压,但目前国内外尚未深入分析混合凇覆冰对光滑导线起晕电压的影响。为此,利用低温低气压气候试验室,对混合凇覆冰光滑导线进行了交流条件下的电晕试验。利用CoroCAM IV+紫外成像仪和I-U曲线拟合法测量了覆冰条件下导线的起晕电压,建立了混合凇有限元模型,并进行了电场分析。结果表明:混合凇覆冰后,光滑导线的起晕电压会出现跌落;随着覆冰更加严重,光滑导线的起晕电压会不断下降,但下降速度逐渐减慢并趋于饱和;当施加的覆冰水电导率不同时,光滑导线的起晕电压及其覆冰形态都无明显变化。所得结论可为混合凇频发地区的输电线路设计提供理论依据。

摘要：搭建了基于数字控制的负载点(point of load,POL)变换器的硬件平台,分别用数字式再设计法和直接数字设计法,对数字控制器进行了分析和设计。根据系统的闭环模型图,利用伯德图分析法、离散频率响应法和根轨迹法,设计出数字控制器的各项参数,并对系统的剪切频率和相位裕度进行了比较。在实验平台上对这两种设计方法进行了验证,并对输出电压的稳态特性和动态响应做了比较分析。理论分析和实验结果表明,采用直接数字设计法可减小输出电压的动态调整率,改善系统的动态响应性能,更适合用于数字控制POL变换器的设计。

摘要：针对现阶段复杂环境气流场试验手段和装置匮乏的问题,提出了一种主动旋转式复杂环境气流场试验方法。其通过圆周驱动的方法将均流加速涵道加速至高速,在试验段内形成相对试验速度,结合试验空间内复杂环境营造实现高速气流与复杂环境的综合气流场试验条件。为了验证试验方法的等效性,建立了基于旋转参考系以及双流体模型的数值求解模型对试验空间内的三维多相旋转流场进行了模拟计算。结果表明:不对称设计的均流加速涵道能够有效提升试验段内流场的均匀性;主动旋转式气流场试验中,绝缘子试品表面的碰撞率随着试验粒子直径的增大而增大,且与自由来流时的碰撞率分布的最大偏差为3.23%;绝缘子试品覆冰质量的变化趋势和自由来流情况时基本一致,其最大偏差为4.34%。该计算结果证明了主动旋转式复杂环境气流场试验方法在碰撞性试验以及累积性试验中均具有良好的等效性。

摘要：与Si芯片相比,SiC芯片具有更高的电流密度、结-壳热阻和工作结温,以及更少的芯片面积、键合面积和并联键合线,导致键合线的电-热应力急剧增加,对SiC功率模块的安全可靠运行,面临着严峻挑战,因此急需掌握功率模块封装键合线的通流能力极限。从电流密度和工作结温两方面,该文厘清SiC功率模块封装键合线的技术问题,基于键合线的电-热耦合模型,计及持续电流和脉冲电流的运行工况,考虑单根键合线和多根键合线并联的影响,建立定量描述键合线通流能力的数学模型,针对多种常用直径的键合线,采用大量的仿真和实验对比研究,验证了模型及其方法的有效性和正确性,发现并联键合线的电流退额效应,为SiC功率模块的封装键合线设计,提供基础理论和技术方法指导。

摘要：级联DC-DC变换器结构是直流分布式电源系统的常用形式,级联系统中单独设计的单个变换器能够独立稳定运行,但级联后因源和负载变换器间相互作用可能引起整个系统的不稳定。该文以Buck变换器级联为例,通过状态空间平均法建立大信号模型分析级联系统的开环稳定性,并据此确定能在全负载范围内稳定的并联电阻范围;然后分析并联电阻对级联系统中源变换器输出阻抗影响,在此基础上提出一种基于并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略,以改善级联系统的稳定性。该方法可在不影响源变换器的闭环动态性能下,满足与负载变换器输入阻抗相匹配的稳定要求。然后利用Lyapunov间接法得到该控制策略的稳定性判据,通过合理选择并联虚拟电阻可满足整个系统稳定。最后通过仿真和实验证了所提控制策略的有效性。

摘要：油浸式变压器是电力系统中的核心设备之一。变压器在温升过程中温度分布不均,热点温度是其中具有代表性的确定变压器最优化负载的重要参数。热点温度可由GB/T15164-1994中提出的基于变压器顶层油温的计算方法计算求出,但该方法在变压器暂态过载状态下的计算结果不够准确,因此根据IEEEStdC57.91的An-nexG中提出的可改进该计算精度的热点温度组成关系,建立了一个基于底层油温的等效热路模型。此模型由3个简化的能够分别表征热点温度与特征点油温的子模型组成。该热路模型的有效性通过与自行设计的ONAN,100kVA/5kV试验变压器的温升试验数据对比得到了验证,其计算结果与负载导则提出的热点温度计算公式的结果进行了比较,能够得到较好的计算结果。说明基于底层油温的变压器热点热路模型的有效可行。

摘要：随着我国加快构建新型电力系统、助力实现“碳达峰、碳中和”战略的实施,全行业对电网的数字化转型和安全运行提出了更高要求。基于多物理场仿真技术实现电力装备运行状态的实时监测和故障预警,提高电力装备的数字化程度,实现电网核心设备的数字化、智能化运维是当前电网安全运行亟待解决的关键问题。本文首先简要回顾数值计算的发展历程,包括数值计算方法、语言和工程领域发展应用情况;在电气工程领域,除了应用于传统电力系统分析和电机设计分析的数值计算,以多物理场耦合数值计算为核心的计算高电压学可为传统的高电压试验研究提供重要的补充和支撑,已成为电力装备的研究热点。然后针对变压器、电抗器、套管等典型电力装备运行中常见的热故障、绝缘故障和机械故障,整理分析了各类故障所涉及的工程背景、计算分析内容、多物理场耦合模型、计算关键问题和关键材料特性,并指出目前多物理场数值计算面临材料非线性、多场耦合准确性和快速计算方法等方面的难题。此外,汇总了包括典型商业软件和开源软件在内的电力装备多物理场仿真计算平台,进一步指出目前国内高压电力装备计算正面临软件卡脖子的严峻形势。最后,从高压电力装备中如放电等复杂的多物理场过程、新型电工材料研究、高性能计算方法和数字孪生应用的角度,提出电力装备多物理场数值仿真的研究思路和发展方向。

摘要：植物油纸绝缘的微水扩散特性研究,是采用植物绝缘油作为绝缘材料的高压电气设备内部微水质量分数监测与危险性评估的基础。为此,采用费克第二扩散定律一维模型,推导出菜籽绝缘油浸纸微水扩散方程;设计了菜籽绝缘油浸纸微水扩散实验系统及实验方法,根据实验结果拟合出菜籽绝缘油浸纸中微水扩散系数;根据定解条件并采用分离变量法求解,得出菜籽绝缘油浸纸中微水质量分数分布计算公式,并对菜籽绝缘油浸纸微水质量分数动态分布进行了仿真计算,并与矿物绝缘油浸纸微水质量分数分布计算结果进行对比分析。研究结果表明,由于菜籽绝缘油能通过界面粘滞力、亲水性和氢键作用等方式,对微水从菜籽绝缘油向绝缘纸中的扩散具有明显的抑制作用。

摘要：污秽与覆冰量是影响输电线路绝缘子冰闪电压的主要因素,因此有效预测污秽和覆冰量是防止发生冰闪事故的手段。本文通过人工气候室试验,模拟运行电压下覆冰量和覆冰水电导率对覆冰绝缘子泄漏电流的影响,提取了泄漏电流的三个特征量:泄漏电流脉冲幅值、谐波含量和电荷量,这三个特征量从不同角度描述了泄漏电流与覆冰量和覆冰水电导率的关系,并且得到了它们之间的回归方程式。基于泄漏电流特征量与覆冰量、覆冰水电导率的关系,提出覆冰绝缘子污冰预测神经网络模型,脉冲幅值、谐波含量和电荷量作为神经网络的输入量,污冰参数(ISP)作为神经网络的输出量。神经网络模型预测结果与试验测试结果对比分析可知,预测结果与试验结果的相对误差绝对值小于8.5%,因此本文提出的覆冰绝缘子污冰预测模型能够有效地对覆冰绝缘子ISP进行预测,为输电线路外绝缘的选择和设计提供参考依据,对于预防冰闪事故的发生有着重要的意义。