直流电力系统应用日益广泛,短路故障所引发的问题愈发凸显。直流短路故障电流上升速度快且缺乏自然过零点,其产生的瞬态大电流对电力设备具有极大危害,对开关的分断速度提出了更高要求。为此,提出一种基于压电执行机构的快速机械开关(PA-FMS)结构,采用混合式开关方案,实现快速直流开断。针对压电执行机构的工作特性,设计恒流驱动电路;通过电路参数优化,减小动触头的过冲和回弹。构建混合式直流断路器实验系统,测试结果表明,混合式直流断路器的故障电流转移时间约为200 μs,全开断时间<800 μs。
针对电磁干扰(EMI)滤波器灌胶后滤波效果变差的问题,首先建立综合考虑电场耦合和磁场耦合的滤波器近场耦合等效模型,并对磁元件灌胶前后近场耦合等效参数进行提取,结果表明灌胶会影响滤波器的自寄生效应和磁元件间的近场耦合效应。其次,对灌胶前后滤波器磁元件的近场耦合等效参数进行敏感性分析,结果表明灌胶前后滤波器插入电压增益变化主要由受近场耦合影响大的磁元件近场耦合等效电容参数变化引起,进一步明确了灌胶对磁元件近场耦合的影响机理。最后,提出部分灌胶方法改进传导EMI噪声,实验验证了部分灌胶的有效性。
基于热传导微分方程、流体运动控制方程及理想气体方程,采用内热源方式将电弧功率加载至流体运动控制方程,建立开关柜电缆室燃弧压力计算的数值模型。在电缆室接线铜排处发生燃弧故障时,对电缆室三维气流场进行数值计算,指出燃弧初期电缆室内的压力升分布规律及压力冲击波的传播特性。最后,基于GB/T 3906—2020对产品进行了40 kA、1 s的内燃弧试验,结果表明压力场数值计算结果和试验结果较为吻合,误差满足工程实际需求,为后续同类产品的设计及优化提供了理论支撑与设计参考。
针对不同电器设备之间信号特征差异导致的传统非侵入式负荷识别方法在面对未知新增设备时准确率下降和泛化能力不足的问题,提出一种基于对抗性判别域自适应(ADDA)的迁移学习方法。首先,结合特征选择方法,提取不同设备的多维度特征参数,利用源设备特征数据训练源域模型;其次,采用对抗性训练策略,通过引入判别器优化目标设备的特征提取器;最后,通过微调优化模型,完成目标设备上的负荷识别任务。实验结果表明,优化后的识别模型平均准确率达到98.90%,相较于传统迁移学习方法提升18.41%。
为提高电动汽车双向充电桩变换器的集成度与性能,提出一种具有V2G、G2V、H2L模式的单级式谐振型三端口双向变换器。首先,建立了变换器的等效模型并推导输出功率的数学模型。其次,对变换器工作模式进行分析,对谐振腔电流进行设计,提出一种可兼顾低电流应力与网侧功率因数校正(PFC)的优化调制策略。最后,在PLECS下进行仿真分析。结果表明,变换器在正反向工况下均能实现网侧高功率因数,并保持较低的电流应力,所提出的优化调制策略有利于提高变换器效率及供电线路中电能的利用率。
为解决DC/DC电路中耦合电感增益单元引入的电压尖峰及增大电压应力问题,提出一种新型有源箝位双向大变比DC/DC电路。所提电路不仅可实现电压的大比例变换,还能利用有源箝位电路有效吸收耦合电感的漏感能量,从而降低功率开关管的电压应力。为验证电路的有效性,设计1台低压侧电压为48 V、高压侧电压为400 V、功率为200 W的实验样机。实验结果表明,所提电路能够成功实现电压的大比例变换,并降低功率开关器件的电压应力,验证了电路设计的可行性和有效性,为DC/DC电路的设计提供了新的思路和方法。
针对航天系统集成度日益提高,以及更大规模集成电路对高功率密度、小型化抗辐射负载点(POL)电源需求,提出高功率密度双路抗辐射POL电源设计方案。分述了电路设计、器件选型、结构和工艺设计;通过仿真分析、模拟实验、样品测试及评估试验,验证了设计的合理性。使用所提方案设计的抗辐射POL电源样品在功率密度方面较传统抗辐射POL电源具有明显优势,在宇航用单机和整机系统板级面积有限的情况下,可提供负载单元用小型化、轻量化的大功率抗辐射POL电源的解决方案。
欠压脱扣器作为塑壳式断路器(MCCB)的关键附件,在电源电压异常下降时能可靠分断断路器,对线路和设备起到重要保护作用。针对传统自吸式和助吸式欠压脱扣器在高温环境下存在动作可靠性不足的问题,详细阐述了自吸式欠压脱扣器的结构设计要点,并基于Ansys软件对其动态特性进行了深入仿真分析。通过仿真与试验相结合的方法对设计方案进行了有效验证。结果表明,优化后的欠压脱扣器显著提升了在高温等严苛条件下的动作可靠性,从而有效提高了MCCB的欠压保护性能。
电磁继电器作为广泛应用于各类电气控制系统的关键部件,其性能稳定性直接关乎系统的可靠运行。针对电磁继电器的稳定处理工艺展开研究。通过全面剖析现有工艺,明确诸如参数处理不够精准、缺乏多因素综合考量、工艺效率较低等问题。进而以试验与理论分析相结合为手段,系统地探索优化稳定处理工艺的有效方法。旨在全面提高电磁继电器的性能稳定性与可靠性,为相关产品的研发提供参考。
针对当前稳控系统面临数据易被篡改、记录难追溯、数据不可信、更新难同步等管控问题,将区块链技术引入稳控装置的管理全过程,以解决稳控数据核查、存证、追溯等管控难题。首先,设计稳控装置管理区块链架构;其次,开展稳控链构建的关键技术研究;最后,通过实验验证分析,对稳控链的存证效率、一致性核查、共识效率等性能进行了分析。结果表明,所设计的稳控链具备关键业务数据上链高效存证、可信追溯、一致性核查等功能,能够提升电网安全稳定运行水平。
针对不同型号磁保持继电器电磁系统仿真分析时,需要耗费大量时间进行建模、材料添加和求解设置等重复性工作的问题,为提高分析效率,基于MATLAB App Designer软件开发平台,对电磁场分析软件Maxwell的前后处理模块进行二次开发,设计了电磁系统电磁场仿真分析平台。通过创建友好的人机交互平台,调用Maxwell进行参数化建模与数值仿真求解。利用所设计平台分析电磁系统衔铁组件间隙、衔铁倒角、轭铁与磁钢间距对电磁转矩的影响。仿真结果表明,衔铁与磁钢间存在的气隙会降低永磁保持力,适当增加衔铁倒角有助于增强永磁保持力,当轭铁与磁钢间间距较小时有利于磁保持继电器尽早动作,但是也会降低永磁保持力。
