电器与能效管理技术

考虑漂浮式基础位移的风电场尾流优化策略研究

朱若男, 王晓东, 刘颖明, 张英豪

2023(7): 1-9. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.001

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风电机组间的尾流效应对发电量有直接的影响,漂浮式机组的尾流受姿态的影响导致其建模和优化更加复杂。针对漂浮式基础位移,提出了一种基于偏航控制的风电场尾流优化策略。首先,考虑漂浮式平台位移对偏航角的影响,改进了Curl尾流模型;其次,建立了风电场发电量与尾流风速、偏航角关系的目标函数;最后,以偏航角为优化参数,采用Nelder-Mead单纯形法进行优化,从整体上提高了风电场的发电量。基于NREL 5 MW的TLP型漂浮式机组,在不同工况条件下对控制策略进行仿真验证,结果表明所提优化策略较传统尾流优化方法提高漂浮式风电场整场发电量效果更加明显。

全桥CLLC谐振变换器过谐振工况下电流等效简化模型

戴向阳, 徐玉珍, 万陆峰

2023(7): 10-17. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.002

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谐振电流的有效值和峰值对变换器的效率分析和器件选型尤为重要。针对计算谐振电流时使用基波分析法准确性太低,而使用时域分析法计算又太过复杂的问题,在工作频率大于谐振频率工况下对电路谐振电流波形进行分析和理论推导,同时对电流合理地假设和等效,构建简化的谐振电流模型。实验结果表明,简化电流模型比基波分析法的准确性更高,且计算简单。

基于显式动力学的快速接地开关触头系统仿真分析与试验研究

徐敏航, 吕鹏瑞, 崔爱强

2023(7): 18-24. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.003

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快速接地开关是一种提供快速接地保护的电器设备,常用于中压开关柜等电力设备中,可以防止电器设备因内部电弧故障造成的设备损坏。针对其触头结构设计的发展现状与工程应用需求,开展快速接地开关的触头系统碰撞研究。首先,基于显式动力学分析快速接地开关锥面式触头系统在高速碰撞的瞬态过程,明确影响触头系统动作特性的主要参量;其次,利用Ansys Design Xplorer多目标优化模块对静触头的结构进行参数优化;最后,开展高速碰撞试验,验证触头系统是否满足设计需求。结果表明,在快速合闸过程中,锥面式触头系统具有较好的动态特性,并可以形成稳定的电接触面,满足快速接地开关设备的应用需求。

直流条件下不同银氧化锡电接触材料电性能研究

李杰, 金扬灯, 颜小芳, 柏小平, 陈杨方, 游义博, 刘映飞, 马四平

2023(7): 25-29. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.004

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采用合金内氧化法制备了不同AgSnO₂In₂O₃材料及铆钉,在DC 13.5 V/25 A、阻性负载条件下进行模拟电性能试验。比较了3种丝材的力学性能与显微组织,研究了不同AgSnO₂In₂O₃材料的电性能影响作用机理。得出结论:随着Sb₂O₃含量的增加,丝材密度、硬度、抗拉强度呈现出逐渐降低的趋势;当Sb₂O₃含量较低时,以材料转移机理为主,随着Sb₂O₃含量的增加,触点以消耗机理为主;当Sb₂O₃含量为1%时,抗熔焊性能最优;适量的Sb₂O₃通过增加熔桥的脆性从而提高触点材料的抗熔焊性能。

飞机接触器触头状态恶化机理分析与维护研究

孟欣, 孙其海, 于春风, 张元峰

2023(7): 30-35. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.005

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飞机接触器触头粘连导致接触器失效的故障频发,恶劣环境使得接触器触头寿命远低于理想寿命,给外场维护工作带来了困难。研究外场条件下接触器触头表面恶化机理,对制定维护方案、提高维护质量、保证飞行安全有重大意义。从宏观和微观角度观察触头表面状态,分析接触斑点元素构成,结合飞机接触器工作环境特点,重点研究接触电阻增大的故障机理。举例现行外场接触器触头维护工作中存在的误区与造成的危害,研究了触头的外场检查及维护改进方案,有助于维护人员掌握接触器健康状态和剩余寿命,达到降低接触器故障率的目的。

一种宽电压输入双通道输出抗辐射POL电源设计

杨正男, 胡梅, 欧长江, 郝振宇

2023(7): 36-41. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.006

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针对卫星装备的小型化、整机系统的轻量化需求,提出一种4.5~16 V宽电压输入双通道输出抗辐射POL电源设计方案。首先,根据电源指标要求进行电路拓扑结构设计;其次,提出了抗辐射指标的解决方案;最后,对工艺设计难点进行研究攻关。经仿真和样机验证,所设计的电源具有体积小、重量轻、功率密度高等优点,可为宇航用电子装备系统提供小型化、轻量化的三次电源解决方案。

光伏组件的消防安全开关设计

何嘉俊, 鲍光海

2023(7): 42-47. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.007

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针对光伏组件消防安全问题,设计了一款基于载波通信的消防安全开关。具体对关断器和控制器进行了设计。关断器采集每台光伏组件的电压电流数据,通过电力线载波通信的方式传输至控制器,再经RS-485上传到光伏系统监测平台,实时显示光伏组件的运行状态。通过光伏系统监测平台,或人为按下控制器上的关断按钮,关断光伏组件,即可在发生火灾时,大大降低光伏直流侧高压,从而保障人身安全。

星载SAR电源设计优化以及系统稳定性研究

支树播, 陈思, 张琨, 司雪圆, 纪明明, 王建萍

2023(7): 48-54. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.008

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针对合成孔径雷达(SAR)卫星电源系统特点以及对电源母线较高稳定度要求,开展了SAR载荷二次电源与脉冲负载建模分析,并对直流分布式电源系统开展阻抗特性研究,提出增强系统工作稳定性的设计方法。然后针对不同负载模式,开展系统稳定性研究。最后,研制了原理样机,试验结果与理论分析一致,表明电源系统稳定且能够满足SAR卫星有效载荷的供电要求。

基于多特征融合的非侵入式负荷辨识方法研究

魏星琦, 张宸宇, 缪惠宇, 陈舒

2023(7): 55-60. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.009

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针对传统的非侵入式负荷辨识算法在低频采样数据上辨识准确率较低的问题,提出了一种基于格拉姆角场(GAF)和特征融合的非侵入式负荷辨识算法。通过GAF编码将功率信息转换成彩色图像特征,从而提升辨识度。将图像和功率数据分别输入到卷积神经网络和反向传播神经网络中提取特征,实现特征融合,并作为新的特征参与辨识。用公开数据集对所提辨识方法进行多方面的验证,并与其他分类算法进行对比。结果表明,图像特征所携带的信息量更多,加强了特征的代表性,特征融合能够解决图像编码过程中的信息丢失问题,从而提高了模型的负荷辨识能力。

多端口线间直流潮流控制器模型预测控制策略

王鹤, 徐翔升, 沈冠冶, 边竞

2023(7): 61-69. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.010

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为解决柔性直流电网中存在潮流控制自由度不足等问题,并提高动态性能,提出了一种多端口线间直流潮流控制器(MI-PFC)的模型预测控制策略。首先,对含有MI-PFC的多端直流电网进行离散化数学建模;其次设计代价函数与权重因子并通过子模块排序算法和调制策略来完成控制;最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证所提模型预测控制策略的控制性能。最终证明所提控制策略具有动态性能强、多目标控制、结构简单等优点。

基于相似日和Optuna-LightGBM的智能控制柜内部环境预警评估方法

尹康, 钟婷婷, 黄昕颖, 李丽

2023(7): 70-76. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.07.011

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针对基于事件驱动的智能控制柜温湿度预测精度较低,无法及时对柜内温湿度异常进行预警的问题,提出了一种基于相似日和Optuna-LightGBM的温湿度预测方法。利用相似日算法选取合适的模型训练数据集,构建基于LightGBM的温湿度预测模型,用Optuna优化模型参数。最后,提出了一种基于曲线拐点检测的预警参数阈值计算方法,分析预测模型得到的温湿度曲线特性,实现温湿度预警。实验结果显示,所提方法的温度预测误差MAPE为0.35%,湿度预测误差MAPE为0.73%,可实现对柜内温湿度的精准预测并及时预警。

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