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2023年 第5期    刊出日期：2023-05-30

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研究与分析

近年来国外严重停电事故对我国构建新型电力系统的启示

倪宇凡, 郑漳华, 冯利民, 沈雨坤

2023(5):  1-8.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.001

摘要 ( 126 )   HTML ( 11)   PDF (1096KB) ( 297 )  

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梳理2019年以来国外大型停电事故,分析其发生原因,探讨对构建未来能源系统的启示。根据分析,国外大型停电事故的主要起因包括国际冲突及网络攻击、电力供应能力不足、极端天气频发、电力设施故障等4类,为我国构建新型电力系统、保障用电安全提供了重要启示和借鉴。

基于GA-SVR的交流接触器剩余电寿命预测

高书豫, 刘树鑫, 邹嫣然, 蒋幸伟

2023(5):  9-14.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.002

摘要 ( 75 )   HTML ( 3)   PDF (2218KB) ( 78 )  

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为了解决交流接触器剩余电寿命预测中存在的特征选取单一和预测精度较低的问题,提出基于遗传算法优化支持向量回归(GA-SVR)的预测模型。首先,利用搭建的交流接触器全寿命测试平台采集电压电流信息,从中提取有效表征运行状态的特征参量。然后,采用近邻成分分析计算特征重要度,结合皮尔逊相关系数后选择出最优特征子集。最后,将交流接触器的剩余开断次数作为寿命预测标签,通过GA-SVR方法对交流接触器剩余电寿命进行回归预测。实例分析表明,所提方法准确率较高,能够满足实际工程需要。

基于Kriging模型及变异函数的批次产品免调率提升方法研究

乔瑜菲, 由佳欣, 金鑫宇, 涂瑞, 陶子奇, 翟国富

2023(5):  15-24.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.003

摘要 ( 56 )   HTML ( 2)   PDF (2735KB) ( 40 )  

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平衡力式密封电磁继电器在装配完成后的性能测试中合格率相对较低,需要大量的调试来使产品合格率提升。针对吸合释放电压的计算,通过灵敏度分析确定4个关键输入参数,均与永磁体相关;基于最优拉丁超立方抽样方法选择输入参数的样本点,建立电磁系统有限元模型;根据静态特性数据建立Kriging近似模型,利用变异函数对Kriging模型进行修正以减小误差,实现吸合释放电压的快速计算;通过与有限元模型的对比,验证了快速计算模型的精度。基于所建立的快速计算模型,进行免调率参数设计和容差设计,并通过实际样机生产验证了免调率提升效果。

三电平变流器内外管电压不平衡分析

尚扬, 王永生, 魏超, 黄海宏

2023(5):  25-29.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.004

摘要 ( 71 )   HTML ( 2)   PDF (2299KB) ( 61 )  

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三电平变流器在相邻开关状态之间转换时,会发生内外管电压不平衡现象。对其产生机理进行研究,结果表明是由于电路中分布电感对IGBT的CE间等效电容释放能量所导致的,采用RC缓冲电路能有效抑制内外管电压不平衡。最后,对原理进行分析,并通过实验进行验证。

基于磁性元件自平衡的双极模块化多电平直流变压器

王甫, 李征

2023(5):  30-36.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.005

摘要 ( 123 )   HTML ( 1)   PDF (2611KB) ( 77 )  

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双极模块化多电平直流变压器可以满足低压用户对多电压等级、可靠供电以及用电安全等方面的需求,而由其两个直流极之间的功率不平衡所导致的电压不平衡以及不稳定问题是面临的技术挑战。基于二极管中性点箝位三电平半桥变换器,提出一种基于磁性元件自平衡的双极模块化多电平直流变压器拓扑。阐述其自平衡机理,分析开关器件的电流应力,给出了整体的控制策略。与额外使用电压平衡器相比,具有开关器件数量少、占地空间小、平衡电压能力强等优点。最后,基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了所提拓扑结构及控制策略的有效性和可行性。

基于LLC谐振变换器的LED混合调光控制策略研究

陈加勇, 毛行奎

2023(5):  37-40.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.006

摘要 ( 55 )   HTML ( 2)   PDF (1361KB) ( 71 )  

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为实现大功率LED驱动电源宽范围调光,需要解决LLC谐振变换器轻载下增益失调问题。结合恒定频率变占空比非对称脉宽调制(APWM)控制的LLC谐振变换器存在可以降压控制区域的特点,提出分段混合控制新型调光策略。重载时,LLC谐振变换器采用脉冲频率调制(PFM)控制;轻载时,LLC谐振变换器则采用占空比小于0.5的APWM控制。搭建了一台额定输出功率1 440 W,输出电压30~48 V的大功率LED驱动电源样机,实验表明样机调光范围宽、调光速度快,轻载时电流纹波小、工作稳定,验证了所提策略的正确有效性。

电器设计与探讨

关于小型断路器回路电动斥力的研究

盛勇兵, 赵明, 史克少, 宿彦荣, 任昌宾

2023(5):  41-44.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.007

摘要 ( 127 )   HTML ( 10)   PDF (1198KB) ( 124 )  

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断路器最重要的特性就是接通和分断短路电流。为了提高开断性能,降低短路电流对电网中其他电气设备的电动力与热效应,断路器常具有限流性能,利用快速增长的电弧电压来限制短路电流。通过对回路电动力(洛仑兹力)结构设计来达到限流目的,对多种结构进行设计分析,达到为国内生产厂家提供新的设计思路目的。

电动农机移动充电设备设计

夏利利, 卞兆娟, 董安奇

2023(5):  45-50.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.008

摘要 ( 86 )   HTML ( 3)   PDF (1902KB) ( 76 )  

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针对电动农机充电不便的问题,设计了一种面向农业机械的移动储能车,同时设计了内部充电桩的标准化部件构成以及充电控制软件和充电监控系统,阐明了电动农机充电桩完成一次充电服务的工作流程。所设计的移动储能车具有静音环保、环境友好、机动灵活、供电质量高等优势;通过充电设备保障电动农机行业健康经济发展,满足灵活调度需求,同时助力弹性电网建设。

储能技术

基于IPSO-LIESN网络的锂电池剩余使用寿命预测

李晓华

2023(5):  51-58.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.009

摘要 ( 61 )   HTML ( 2)   PDF (2069KB) ( 46 )  

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为了预防锂电池因寿命衰退而导致的安全事故,以及提高锂电池剩余寿命(RUL)预测精度,提出了一种基于改进型粒子群优化(IPSO)算法与泄漏积分型回声状态网络(LIESN)的锂电池RUL预测模型。首先,通过改进惯性权重和学习因子更新规则,提高其局部与全局寻优能力,然后通过IPSO算法对LIESN网络参数进行优化,建立退化预测模型,利用NASA公开的锂电池实验数据进行仿真实验。结果表明,在相同数据集条件下,与融合粒子滤波和高斯过程回归(PF-GPR)、间接健康指标与回声状态网络(ESN)等预测方法相比,IPSO-LIESN有更高的预测精度、稳定性和泛化能力,表明了所提方法的有效性。

基于模糊理论的航空蓄电池故障评估研究

战祥新, 张元峰, 郝世勇, 王安东

2023(5):  59-64.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.010

摘要 ( 60 )   HTML ( 1)   PDF (922KB) ( 53 )  

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为研究评估航空蓄电池故障发生原因,采用模糊理论,通过层次分析法建立故障征兆因素集合和故障原因评估集,确定故障征兆向量,建立了一级模糊评判矩阵和二级模糊评判矩阵。利用故障因素九标度矩阵表进行矩阵的一致性检验,确立故障因素集中一级因素权重和二级因素权重。按照隶属度大小对故障原因进行依次排查,从而验证了模糊评判模型的可行性和有效性,最后得出故障原因集发生的可能性大小排序。

磷酸铁锂电池老化研究探讨

曾其权, 张淑兴

2023(5):  65-71.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.011

摘要 ( 140 )   HTML ( 8)   PDF (1607KB) ( 125 )  

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磷酸铁锂电池的老化主要包括日历老化和循环老化。总结了近些年磷酸铁锂电池老化重要研究进展,梳理了磷酸铁锂电池循环老化机理和影响因素、日历老化机理和影响因素,探讨了磷酸铁锂电池老化的主要影响因素。日历老化主要受运行或存储时间、温度和荷电状态(SOC)的影响。循环老化主要受运行温度、充放电倍率和放电深度影响。磷酸铁锂电池可以基于经典Arrhenius模型开展温度加速老化试验,但加速老化温度不宜超过60 ℃,加速循环倍率不宜超过3 C。为长寿命、高安全的磷酸铁锂电池储能系统设计提供了理论依据和设计参考。

基于多维查表法的电池模型研究

宋冬冬, 耿丽君, 崔丽娜, 吕雪姣, 杨爽晗

2023(5):  72-78.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.012

摘要 ( 54 )   HTML ( 1)   PDF (1506KB) ( 28 )  

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电池模型在当前新型电力系统仿真研究中应用愈发广泛。基于等效电路模型,为提高精度,考虑老化、温度、荷电状态(SOC)等因素,通过对多工况下实验数据进行多元线性回归处理,离线辨识得到模型结构参数。建立基于多维查表法的等效电路模型,根据工况数据查表插值得到模型结构参数,以适应电池工况变化。通过设计仿真与实验算例,验证模型及非结构参数SOC、健康状态(SOH)计算策略的正确性。计算结果表明,模型参数的辨识结果与实验测试暂态过程基本一致,且利用电池管理系统(BMS)对SOC的修正符合精度要求,所提电池模型算法达到了预期效果。

多尺度灵活性资源博弈下风电场储能容量优化

白忠彬

2023(5):  79-88.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.05.013

摘要 ( 65 )   HTML ( 3)   PDF (1743KB) ( 57 )  

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随着大规模可再生能源的并网,风电出力的波动性与随机性需要充足的灵活性资源满足其并网需求。首先分析风电场的并网有功调节需求,综合考虑多尺度灵活性资源的出力特性与经济性,提出了一种多尺度灵活性资源博弈下风电场储能容量优化模型。其次,基于NashQ算法来求解多尺度灵活性资源博弈问题,自适应优化各个智能体的学习率,提高了算法的收敛速度。最后,通过仿真验证了所提模型和方法的有效性。