电器与能效管理技术

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1. 基于改进声学成像算法的局部放电定位检测技术研究

李刚毅

电器与能效管理技术 2024(12): 21-25. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.004

摘要（115）

HTML （1）

PDF （1676KB）（152）

基于声学成像原理,通过麦克风阵列检测电力设备局部放电时产生的声波信号,采用声学成像算法,实现对局部放电声源的定位,达到局部放电定位检测的目的。在比较分析多种声学成像算法的基础上,建立一种适用于局部放电定位的基于正交匹配追踪反卷积声源识别(OMP-DAMAS)改进声学成像算法。开关柜局部放电定位检测实验验证表明,OMP-DAMAS算法在保持高精度定位的同时,还显著缩短算法的计算时间,适合用于电力设备的局部放电定位检测。

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2. 低压直流电弧检测与分断技术研究综述

李兴文, 张照资, 杨皓文, 孟羽, 汪倩, 陈思磊

电器与能效管理技术 2024(8): 1-10. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.001

摘要（202）

HTML （10）

PDF （1230KB）（137）

低压直流电弧精准检测与快速分断技术是保障低压直流配用电系统安全、稳定、可靠运行的关键。首先综述轨道交通新场景下发展的直流故障电弧检测技术,分析多类基于时频域特征构建算法和基于机器学习的智能模型设计方式,介绍采用电磁、电流信号等特征的多种直流故障电弧定位技术。其次综述面向低压直流系统的快速分断技术,概述传统机械断路器开断方法,介绍基于电力电子器件发展的混合式断路器和固态断路器研究进展。最终提出低压电器设计领域发展方向,以期为相关研究人员提供参考。

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3. 一种反激磁隔离开关电源的环路补偿设计方法

向睿, 蔡杰, 熊德鑫

电器与能效管理技术 2024(12): 41-46. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.007

摘要（108）

HTML （2）

PDF （2346KB）（130）

介绍了一款反激磁隔离开关电源的环路补偿设计方法。首先建立反激磁隔离开关电源的小信号传递函数,然后对反馈环路的设计参数进行定性分析和定量计算,并设计合适的相位裕量和增益裕量。最后,搭建仿真分析模型和试验验证电路。结果证明提出的设计方法是可行的,具有较好的通用性。

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4. 动力锂离子电池大功率快充热失控主动防控研究进展

刘建超, 郭慰问, 鲁登, 杨立铭, 蒋才胜

电器与能效管理技术 2024(11): 10-19. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.11.002

摘要（350）

HTML （7）

PDF （3204KB）（130）

电动汽车续航里程短、充电时间长等问题严重制约其进一步发展,提升电动汽车大功率快速充电能力已成为电动汽车的新发展目标。解决动力锂离子电池大功率快充的热失控问题是支撑快充发展的重要前提。通过归纳国内外文献,首先阐明锂离子电池大功率快充触发热失控的机理;其次从快充策略、电池设计与制造工艺、快充热管理等方面的优化入手,厘清锂离子电池大功率快充热失控主动防控研究进展。为加快动力锂离子电池安全大功率快充的发展,提供热失控防控技术的开发思路。

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5. 基于Maxwell 3D/ADAMS的小型断路器脱扣过程仿真

王冰青, 张森林

电器与能效管理技术 2024(7): 74-78. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.05.012

摘要（203）

HTML （6）

PDF （1595KB）（126）

为解决传统动力学仿真结果准确性低的问题,采用虚拟样机技术,进行基于Maxwell 3D/ADAMS的断路器瞬时脱扣过程仿真。首先使用Maxwell 3D耦合外电路,建立脱扣器的电磁瞬时动态仿真有限元模型,计算得到瞬动电磁铁的运动特性仿真结果;然后将计算结果导入ADAMS软件,对断路器的瞬时脱扣运动过程进行仿真计算;最后对实际样机的瞬时脱扣试验进行高速拍摄。结果有效证明了联合仿真能够提升动力学仿真的准确性。

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6. 电磁继电器的剩余使用寿命预测方法综述

马东坤, 王召斌, 何天洋

电器与能效管理技术 2024(7): 1-8. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.001

摘要（176）

HTML （6）

PDF （1666KB）（119）

介绍了电磁继电器剩余使用寿命预测技术的研究现状,系统梳理并比较了现有的电磁继电器剩余使用寿命预测方法,综合评述了灰色系统模型、统计分析与神经网络等多种预测技术的应用,通过梳理近年来的研究文献,总结了各种方法的优势与局限性,以提升电力系统的可靠性。尽管各种方法均能在一定程度上实现电磁继电器剩余使用寿命的预测,但在准确性、适用性以及易用性等方面仍存在显著差异。未来研究的方向为研发集成多种预测技术的混合模型、实时监测数据的实用预测系统,以提高预测的准确性与适用性。

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7. 密封电磁继电器多物理场双向交互耦合分析方法研究

崔向前, 由佳欣, 丁丁, 薛雨同, 史利兵, 田聪

电器与能效管理技术 2024(7): 9-18. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.002

摘要（120）

HTML （5）

PDF （4371KB）（110）

航空航天领域中,密封电磁继电器(HSER)的工作状态涉及机、电、磁等多个物理过程,传统基于静态数据表的动态特性分析方法的效率与精度难以满足可靠性分析需求。以无网格节点柔性体模型为多体动力学模型核心,搭建瞬态机械转矩-电磁力-形位参数间的实时交互通道,引入针对刚柔耦合模型非线性接触、碰撞问题的隐式积分算法与基于麦克斯韦方程组的电磁场有限元数值解算方法,建立多体动力学-电磁有限元双向交互耦合计算模型,实现HSER机-电-磁动态特性的实时耦合计算分析;搭建HSER电参数、时间参数、力参数测试系统,对比原理样机测试数据与分析计算结果,其中吸合保持力-动合压力平均误差为2.21%,验证了所提方法的有效性。

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8. 智慧小型断路器操作机构设计与分析

盛勇兵, 唐付龙, 张进, 茹德志, 李军挺, 乐康

电器与能效管理技术 2024(7): 50-53. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.007

摘要（148）

HTML （1）

PDF （1269KB）（101）

针对智慧小型断路器,绘制机构运动简图,并调整操作机构四连杆尺寸,分析操作机构的运动轨迹。结合静力学分析操作机构在某些状态位置的受力情况,计算智慧小型断路器触头参数(开距、超程、终压力、驱动单元力),为其操作机构的设计与分析提供一种新的方向。

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9. 基于PT对称的双负载无线电能传输特性研究

王梦环, 刘维清

电器与能效管理技术 2024(12): 1-9. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.001

摘要（380）

HTML （9）

PDF （2334KB）（93）

为解决基于宇称时间(PT)对称原理的串联-串联(S-S)补偿原始无线电能传输(WPT)系统PT对称区域受限的问题,采用基于PT对称原理的S-PS拓扑多负载补偿系统,扩大系统高效工作的范围,通过引入合适的电容分配比可使输出功率提高50%;设计的磁耦合器实现2个接收线圈之间的解耦,解决其耦合干扰问题。仿真验证拓扑电路的有效性,磁耦合器在偏移条件下解耦条件依旧成立。

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10. 交流接触器静态特性的仿真分析与实验验证

杜庆丰, 何育斌, 张超, 任万滨

电器与能效管理技术 2024(12): 10-14. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.002

摘要（144）

HTML （4）

PDF （1960KB）（93）

交流接触器静态特性的计算是电磁系统设计的核心内容。以某型号三相交流接触器为例,应用COMSOL Multiphysics有限元软件仿真计算固定磁间隙条件下线圈电流、磁链与电磁吸力,通过提取的有功功率和无功功率研究能量转换关系,并分析线圈电压、磁间隙对电磁吸力的影响。结果表明,实验测试结果与仿真结果具有很好的一致性。

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11. 低压直流串联故障电弧研究综述

王尧, 盛德杰, 李腾, 刘玉莹, 兰天乐, 包志舟, 朱彤威

电器与能效管理技术 2024(8): 11-20. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.002

摘要（170）

HTML （9）

PDF （1346KB）（86）

直流串联故障电弧发生时隐蔽性较高、检测难度大,是低压直流系统发生火灾的重要原因。主要从低压直流串联故障电弧模型、电弧特征及其检测方法、检测标准及装置等3个方面进行综述。基于电弧仿真模型了解电弧演化过程,分析常用故障电弧模型的原理、适用范围和局限性;基于故障电弧的物理、电气信号特征构建及检测方法,阐述不同特征检测方法的优缺点;最后对直流串联故障电弧相关标准进行解读,并讨论试验平台及产品的研究现状和不足,展望未来低压直流故障电弧相关领域的研究方向。

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12. 基于全钒液流电池的构网型储能建模与研究

窦艳, 王传艺, 陈子晖, 王辰, 李鑫

电器与能效管理技术 2024(11): 29-37. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.11.004

摘要（203）

HTML （4）

PDF （2866KB）（85）

为解决高比例新能源并网的间歇性与不稳定性问题,同时提高其利用效率,针对基于全钒液流电池(VRFB)的构网型储能系统展开研究。采用多物理场耦合的VRFB混合模型,全面模拟其动态运行特性;设计基于直流母线电压外环的柔性充放电控制策略,并集成虚拟同步发电机(VSG)控制技术,实现对VRFB充放电的精确控制;最后,通过MATLAB/Simulink建模仿真验证策略的有效性。结果表明,所提策略长时放电能稳定输出端电压,在光伏/VRFB并网运行、调频调压及维持直流母线电压稳定等方面性能优异,验证了VRFB在构网型储能领域的应用潜力。

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13. 电子式电压互感器二次信号准确度研究

郅娇娇, 师进强

电器与能效管理技术 2024(7): 69-73. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.011

摘要（124）

HTML （1）

PDF （2065KB）（82）

电子式电压互感器在配电设备智能化中具有重要作用,其二次信号准确度是实现配电设备智能化的关键。首先以10 kV电阻型电子式电压互感器为例,构建仿真模型,开展线缆长度对电子式电压互感器二次信号准确度影响的仿真分析;然后搭建电子式电压互感器准确度测试环境,完成不同长度线缆下的准确度测试。最后,对仿真试验和测试数据进行分析,得到线缆长度对二次信号准确度的影响规律。研究结果对合理选取线缆长度、提高二次信号准确度具有一定实践意义。

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14. 交流接触器典型通断过程分析

李新叶

电器与能效管理技术 2024(12): 57-62. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.010

摘要（146）

HTML （6）

PDF （2278KB）（82）

在交流接触器电气性能试验中,通断过程中主电路电压、电流波形是判断试验失效原因和制定改善方案的重要依据。选取交流接触器接通分断试验和电寿命试验中几种典型的通断失效波形,对这些波形进行分析,并给出这些波形对应的失效模式及其机理。

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15. 交错并联Boost PFC电路的技术研究

荣军, 万军华, 聂桂阳

电器与能效管理技术 2024(12): 47-50. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.008

摘要（492）

HTML （8）

PDF （1938KB）（81）

针对常规Boost变换器的开关器件电压应力过大的问题,研究了交错并联Boost变换器。首先对交错并联Boost功率因数校正(PFC)电路在减小输入电流纹波、电感磁芯尺寸和输出电容电流方面上的优势进行推导;然后对变换器主电路的关键参数进行设计,设计基于平均电流控制的双闭环控制系统;最后仿真实验验证。结果证明交错并联Boost变换器在大功率场合中既能很好地实现PFC,又能有效地降低功率器件的电流应力、减小输入电流纹波和电感磁性元件的体积,提升功率等级。

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16. 低压断路器中铁磁性栅片的近极压降影响因素

孙昊, 周柳君, 张新宇, 吴翊, 纽春萍

电器与能效管理技术 2024(8): 21-26. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.003

摘要（138）

HTML （3）

PDF （1936KB）（80）

低压断路器中电弧电压直接关系到断路器的灭弧性能,而栅片的近极压降直接影响电弧电压,因此研究其可以为优化断路器性能提供帮助。搭建简化的实验装置,测量直流电流等级为250 A时稳定燃弧过程的电弧电压,并绘制电弧电压与栅片间距的关系曲线,通过拟合曲线求得近极压降;同时从栅片材料、厚度和电流等级等方面探究影响近极压降的因素。实验结果表明,不同材料的近极压降会有差异,而栅片厚度和电流等级的大小不会对其产生影响。

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17. 永磁体磁场作用下高压直流继电器电弧重燃的影响因素研究

林臻, 张鹏, 刘向军

电器与能效管理技术 2024(8): 34-44. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.005

摘要（169）

HTML （4）

PDF （2285KB）（80）

电弧重燃是延长高压直流继电器开断时间的重要原因。为了研究灭弧室内电弧重燃特性,利用Comso1 Multiphysics软件仿真获得永磁体磁场,作为电弧仿真的基础条件,仿真分析磁场强度、开断速度、触头形状和气氛压力作用下电弧动态特性及电弧重燃的原因;设计4因素3水平正交试验,并结合仿真研究各因素对电弧重燃的影响程度。结果表明,电弧间隙的散热条件和电弧电压反施加于弧隙的电场强度是电弧重燃的重要原因;散热条件越差或电弧电压反施加的电场强度越高,越容易发生电弧重燃;4个因素对电弧重燃的影响程度依次为开断速度、气氛压力、触头形状和磁场强度。

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18. 低压断路器的电场分析与优化设计

张威, 张宇, 麻玉林, 胡辰

电器与能效管理技术 2024(8): 45-49. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.006

摘要（121）

HTML （3）

PDF （1802KB）（80）

由于低压断路器中电场分布不均匀,在实际运行中易出现局部放电等问题,甚至引发火灾事故,因此对低压断路器中的电场进行分析和优化设计已成为重要的研究课题。以某光伏电站逆变器直流侧的低压断路器为研究对象,使用有限元软件分析不同电压水平和不同触头间距下的电场分布情况,并对断路器的绝缘薄弱点进行结构优化设计。最后,通过比较优化前后的最大电场强度,证明所提优化结构降低了断路器发生击穿放电的风险。

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19. 栅片式直流接触器开断电弧过程中的重击穿现象及成因研究

赵艺凡, 李静, 彭世东

电器与能效管理技术 2024(8): 27-33. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.08.004

摘要（107）

HTML （3）

PDF （1877KB）（78）

为了探究直流接触器产品开断过程中电弧重击穿的物理机理,在考虑非均匀磁场分布的情况下建立磁流体动力学(MHD)模型,发现不同铜蒸气浓度下的2种电弧重击穿现象,即栅片间电弧重击穿和触头间电弧重击穿。触头间电弧重击穿会显著增加电弧燃弧时间,在实际应用中应尽量避免。电弧重击穿现象的发生与灭弧室内的气流漩涡和动静触头间的气体流速差有关。研究结果可为直流接触器灭弧室的设计提供理论指导和定量数据参考。

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20. 基于任务剖面的光伏逆变器寿命预测研究

袁娟, 陈正豪, 郑连清

电器与能效管理技术 2024(9): 1-7. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.09.001

摘要（145）

HTML （9）

PDF （3660KB）（77）

以单相单级式光伏并网逆变器为研究对象,提出一种基于任务剖面的光伏逆变器寿命预测方法。将实际环境温度和光照强度作为任务剖面,向PLECS软件中导入绝缘栅双极晶体管(IGBT)的热阻模型,进行多次热仿真后得到结温数据。通过插值查表法得到1年的IGBT结温剖面,并通过雨流计数法以及解析寿命模型预测单个IGBT的寿命。最后,采用蒙特卡罗模拟法得到单个IGBT的寿命分布函数,通过串联框图法得到单相单级式光伏并网逆变器的4个IGBT即IGBT系统的不可靠度分布函数。预测结果符合光伏逆变器的使用寿命通常在15 a以下的实际情况。

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21. 远程脱扣隔离开关的研究

王阅, 盛勇兵

电器与能效管理技术 2024(12): 51-56. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.009

摘要（109）

HTML （4）

PDF （2146KB）（75）

设计并试验验证了一种带远程脱扣功能的隔离开关。产品主要特点是带远程脱扣功能,当电气线路发生故障时,控制器能将“分闸信号”传递给隔离开关,迅速断开故障电路,实现隔离保护。产品符合GB/T 14048.3—2017标准,可用于光伏储能系统。

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22. 采用孤岛检测优化策略的SiC双向PCS设计

卢英杰, 毛行奎, 陈奇

电器与能效管理技术 2024(12): 33-40. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.12.006

摘要（105）

HTML （4）

PDF （2921KB）（75）

目前,高电压和高频率已成为双向储能变流器(PCS)的发展趋势,因此碳化硅(SiC)器件的应用在双向PCS中越来越广泛。为了在中小功率双向PCS中实现孤岛保护,针对频率扰动法在检测过程中导致并网谐波增大的问题,采用T型三电平拓扑,基于线电压的DSOGI锁相环,以及并网电流正负序分离控制策略设计PCS。同时,提出一种孤岛检测优化策略,有效减少并网电流谐波含量,并可以在规定时间内检测出孤岛效应而进行保护。最后完成1台双向PCS样机,验证了优化控制策略正确有效。

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23. 基于ISW和优化VMD-LSTM的锂电池剩余寿命预测

张周同, 盛文娟

电器与能效管理技术 2024(11): 45-57. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.11.006

摘要（119）

HTML （1）

PDF （3460KB）（74）

针对锂电池容量衰退过程中容量再生和曲线持续波动导致的剩余使用寿命(RUL)难以精确预测的问题,提出基于变分模态分解(VMD)和改进滑动窗口(ISW)的长短期记忆(LSTM)神经网络预测模型。首先,使用VMD对容量数据进行分解,区分主退化和容量再生趋势;其次,利用ISW动态捕捉曲线波动,提高预测精度;最后,使用LSTM建模,LSTM和VMD的参数均使用贝叶斯优化(BO)寻优。采用NASA数据集实验验证,并在CALCE数据集上进一步验证,同时与SW-LSTM和ISW-LSTM模型进行对比。结果表明,所提方法具有更小的预测误差和更高的稳定性,能有效消除容量再生和曲线波动带来的影响,且具有泛化性能和实时处理能力。

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24. 一种塑壳断路器电子脱扣器的设计

张振阳

电器与能效管理技术 2024(7): 54-59. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.008

摘要（136）

HTML （2）

PDF （2869KB）（73）

随着我国智能电网建设的推进,电子式脱扣器的应用日益广泛。采用双心电流互感器采样主回路电流,配备液晶屏幕与按键,设计了一种可以连续调整保护参数的电子脱扣器。实践表明,所设计的脱扣器保护精度高、保护种类繁多,且具备状态显示、脱扣器自诊断、辅助输入输出、历史日志、通信等功能,满足智能电网对断路器的智能化要求。

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25. 纯铁性能与继电器软磁材料及其热处理工艺选择研究

石磊, 吴端健, 廖羽申, 吴远进

电器与能效管理技术 2024(7): 60-64. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.009

摘要（123）

HTML （1）

PDF （1743KB）（72）

纯铁的磁性能影响继电器的核心功能。主要探究在不同的热处理工艺下几种不同纯铁材料磁性能的差异,并仿真研究对继电器相关性能的影响。结合继电器的实际使用情况,提出了继电器纯铁材料以及热处理工艺选择的建议。

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26. 万能式断路器触头磨损传感器的仿真设计

周英姿, 陈正馨, 王冰青

电器与能效管理技术 2024(7): 65-68. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.010

摘要（113）

HTML （3）

PDF （1745KB）（72）

触头系统是万能式断路器的关键部件,触头磨损程度是反映万能式断路器寿命的关键参数,但难以在线直接测量。针对触头磨损程度的测量,提出通过直接测量主轴转动速度来间接测量触头磨损情况的方法。首先利用电磁感应原理设计传感器,用于主轴转动速度的测量;然后采用有限元电磁仿真对传感器的具体参数进行优化设计;最后加工模型样机,进行触头不同磨损程度的试验对比。试验结果验证了所设计传感器的有效性。

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27. 我国“十四五”储能政策对比分析

苏涛

电器与能效管理技术 2024(11): 1-9. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.11.001

摘要（166）

HTML （10）

PDF （973KB）（71）

储能技术是指用于储存能源的技术手段。“十四五”期间,我国新能源发电装机规模持续增长,储能技术随之快速发展,国家及地方政府为保障储能技术的健康、快速发展,相继出台百余项相关政策。以国家政策为分析起点,总结国家层面储能相关政策要点,并梳理我国东北、西北、华北、华中及南方地区的储能政策和电力系统发展服务政策,通过对比各地区储能政策的差异,分析区域政策导向下的储能应用需求及发展趋势,论述我国储能产业未来的发展前景并提出发展建议。

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28. 基于积分反馈频率无差控制的构网型储能黑启动频率稳定提升研究

渠展展, 杨若奂, 牛萌, 杜杲娴, 汪奂伶, 刘雅婷

电器与能效管理技术 2024(11): 20-28. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.11.003

摘要（302）

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PDF （2545KB）（68）

构网控制可有效提升储能系统对电网的主动支撑能力,但在电网黑启动过程中,构网型储能系统自身调频特性引起的频率偏差会影响频率的稳定性,严重时可能导致频率失稳,黑启动失败。为提高构网型储能系统黑启动过程中的频率稳定性,提出一种积分反馈频率无差控制策略。通过在原有虚拟同步发电机(VSG)控制环路中添加积分反馈环路、改变系统阶数,实现黑启动过程中频率的无差调节,且无须引入锁相环、无须切换底层控制策略。最后,通过仿真验证控制效果及关键参数的变化对于控制性能的影响,证明控制策略的正确性与有效性。

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29. 基于残差网络回归的直流断路器电寿命预测方法

杨诺铭, 吴自然, 刘泽州, 吴晨茜, 吴桂初, 林义刚

电器与能效管理技术 2024(10): 7-18. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.10.002

摘要（132）

HTML （5）

PDF （4088KB）（67）

针对直流电弧分断特性,提出一种预测直流断路器电寿命预测方法。根据GB/T 14048.2—2020进行测试,并获取分断过程中的电压波形。将断弧发生一段时间内的电压信号经过CEEMDAN滤波后,作为网络训练样本。采用触头质量表示电寿命状况,利用线性插值得到触头质量下降曲线,并将其作为网络训练标签。采用Pytorch框架搭建一种残差网络(ResNet)的一维卷积结构预测模型。实验结果表明,所提方法对于触头质量的预测误差<10%,证明了所提方法可以用于预测GB/T 14048.2—2020标准下的电寿命。

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30. 电连接器高温振动失效仿真研究

朱宁, 翟国富

电器与能效管理技术 2024(7): 79-86. DOI: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.013

摘要（154）

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应用Ansys软件对电连接器整体模型在高温振动环境下的动态响应进行仿真,深入分析接触件尾部线缆质量、温度、分离力、应力松弛等指标对微动幅值的影响。基于仿真得出原设计在高温振动中会发生失效的结论,优化设计接触正压力和尾部线缆质量。结合仿真分析结果和计算,得到电连接器在指定高温振动条件下不发生失效的设计指标范围,即分离力应尽量接近上限值2.5 N,每个接触件尾部线缆质量应尽量控制在1.2 g以内。通过试验验证了仿真和优化的正确性,研究结果可为电连接器抗高温振动提供设计与优化思路。

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