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2023年 第8期    刊出日期：2023-08-30

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研究与分析

微观定向结构Cu-W复合材料触头弹跳特性分析

韩颖, 黄镡, 刘东睿, 侯春光

2023(8):  1-9.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.001

摘要 ( 170 )   HTML ( 6)   PDF (4114KB) ( 94 )  

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以商用无序结构Cu-W触头及3种微观定向结构Cu-W复合材料触头为研究对象,建立接触器触头弹跳动力学模型、电磁模型以及触头力学模型,实现接触器机-电-磁多物理场耦合仿真分析,研究3种微观定向结构和商用无序结构Cu-W触头承受载荷后的应力、应变差异,以及对触头弹跳的影响。最后,通过试验验证,发现微观定向结构触头的弹跳幅值更小,弹跳时间更短。结果表明微观定向结构Cu-W复合材料触头对比商用无序结构Cu-W触头具有良好的抗弹跳特性,其中菱形十二面体骨架结构Cu-W触头抗弹跳特性最优。

新型大功率直流继电器建模与仿真分析

李敏, 陈平

2023(8):  10-16.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.002

摘要 ( 165 )   HTML ( 7)   PDF (1949KB) ( 117 )  

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高压直流继电器的结构一般都十分紧凑,没有设置灭弧室,导致灭弧难度大。为此,研发了新型大功率直流继电器。区别于传统继电器,新型继电器利用电机带动齿轮传动机构进行动、静触头分离,小巧的传动机构使得分断间隙足够,可以达到12~15 mm,能够高效分断高电压大电流。基于磁流体动力学模型,使用Comsol Multiphysics有限元软件建立新型继电器二维对称模型,并对不同因素下的电弧进行仿真,分析不同因素与燃弧时间之间的关系,从而确定各个因素合适的取值范围,同时也证明了新型继电器的灭弧能力。

中压直流空气断路器短路分断电弧特性研究

易晨曦, 李静, 彭世东, 刘树鑫

2023(8):  17-23.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.003

摘要 ( 164 )   HTML ( 5)   PDF (1922KB) ( 104 )  

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基于磁流体动力学理论,考虑空间湍流影响,搭建多物理场耦合中压直流空气断路器大空间、全动态电弧模型,对中压直流空气断路器短路开断电弧进行仿真研究。结果表明:中压直流空气断路器在短路开断电弧过程中,弧根转移会导致弧压、弧流及功率出现波动,电弧弧根出现黏滞现象;栅片间弧柱区会产生电弧反向现象;电弧熄灭速度与外施磁场大小成正相关,但变化趋势并不呈现线性关系。为解决中压直流空气断路器短路电流开断困难问题,提供理论依据。

高压直流接触器旋转灭弧分断技术研究

李思泓, 周英姿, 梁铖

2023(8):  24-28.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.004

摘要 ( 157 )   HTML ( 2)   PDF (1755KB) ( 94 )  

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结合汽车电动化给各行各业带来新机遇的大背景,阐述新能源应用领域新型高压直流接触器灭弧方案。为提高直流接触器的灭弧能力以适配逐渐升高的电压等级,研制了一种基于旋转灭弧的原理样机。结合建模仿真与实际工况,验证产品的电气性能与极限分断能力,并给出了试验波形。结果表明旋转灭弧技术路线利用空气介质可以提高性能指标。

基于Modelica的接触器振动性能分析

赵勇, 马伟, 王建雄

2023(8):  29-32.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.005

摘要 ( 142 )   HTML ( 2)   PDF (1559KB) ( 74 )  

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为研究接触器在振动环境下的失效机理,以某高压直流接触器为例,建立其四自由度振动系统的数学模型,并采用基于方程的Modelica语言进行求解。通过定义加速度放大系数及影响因素分析,发现随着垫片刚度的增大,加速度放大系数显著降低,产品耐振动性能显著提高。最后,在振动试验台上实测安装两种不同材质垫片时的加速度放大系数,与理论计算结果基本吻合。所得结论对产品抗振动设计具有实用价值。

电器设计与探讨

航空电气系统接口电路设计与仿真研究

王坤宇, 武建文, 陈儒盎, 夏尚文, 赵伟

2023(8):  33-40.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.006

摘要 ( 137 )   HTML ( 5)   PDF (2260KB) ( 78 )  

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航空及低压电力系统中较多信号通过接口电路进行传递和处理,近年来国产化器件的大量应用和生产设计任务的紧迫性对接口电路仿真提出了新要求。针对我国航空及工业领域基于模型的系统工程(MBSE)具体领域建模要求,设计了一种电流信号输出电路,利用Saber软件完成了“器件-电路”逐级建模与仿真,并结合对应硬件电路进行静态功能与动态性能的理论、仿真和实验对比。结果表明所设计的建模方法可以较好综合建模仿真的快速性和准确性,有利于优化接口电路设计过程,提高数字化程度,为我国航空及工业领域MBSE提供了模型支持。

一种高频非理想DCM反激变换器建模与设计

章文奇, 徐玉珍, 郑清良

2023(8):  41-46.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.007

摘要 ( 128 )   HTML ( 1)   PDF (1836KB) ( 122 )  

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针对反激变换器因高频特性描述不准确而误导补偿参数设计的问题,根据平均开关模型法,建立工作于断续导通模式(DCM)下非理想反激变换器小信号模型,并推导包含高频零极点的控制环路传递函数;分析控制环路幅频特性与相频特性,并搭建基于电流模式控制芯片KP2201的反激变换器SIMPLIS仿真模型,与实验样机进行测试验证。仿真与实验结果均表明,基于所提模型预测的控制环路能够有效描述系统工作特性,在频率响应及动态响应上均具有良好的一致性,为工程应用中设计稳定系统提供参考。

评估与预测技术

基于博弈论赋权的电压暂降风险GRA-TOPSIS评估模型

易晓东

2023(8):  47-52.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.008

摘要 ( 127 )   HTML ( 1)   PDF (907KB) ( 71 )  

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针对尚未统筹考虑现有暂降评估指标体系、赋权方法不全面灵活以及暂降风险评估方法应用不完善等问题,提出了一种基于博弈论赋权的电压暂降风险GRA-TOPSIS评估模型。首先,基于正态分布概率密度函数与累计求和方式建立敏感负荷故障率模型;然后,构建兼顾考虑电网侧与用户侧的暂降评估指标体系,采用博弈论思想将主客观权重系数进行集成组合赋权,并根据GRA-TOPSIS评估方法建立节点电压暂降风险评估计算模型。最后,通过实测数据进行验证,结果证明了所提方法的准确性与实用性。

面向产业链特征挖掘和有序用电行业筛选的行业关联图模型

罗敏, 杨景旭, 周尚礼, 赖雨辰, 向睿, 郭杨运

2023(8):  53-60.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.009

摘要 ( 121 )   HTML ( 3)   PDF (1001KB) ( 64 )  

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为更深入挖掘行业电量数据多维价值,支撑电网有序用电计划安排,提出了面向产业链特征挖掘和有序用电行业筛选的行业关联图模型。首先,考虑上下游产业链生产活动时差特性,提出了行业电能关联模型;其次,提出行业内向和外向用电特征评估模型及其特征发展趋势评估方法,提出行业敏感度和辐射强度来量化行业之间的电力需求影响程度和各行业对社会生产的辐射强度;随后,提出支撑有序用电行业筛选的行业关联矩阵和关联图。最后,通过算例验证,所提关联图模型能有效挖掘行业上下游关联关系的产业链特征,在有序用电行业筛选方面有巨大价值。

基于POA优化支持向量回归模型的航天电磁继电器贮存寿命预测

朱佳淼, 王召斌, 李久鑫

2023(8):  61-67.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.010

摘要 ( 80 )   HTML ( 1)   PDF (1565KB) ( 77 )  

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为了提高航天电磁继电器贮存寿命预测精度,提出了一种基于鹈鹕优化算法(POA)优化支持向量回归(SVR)模型的航天电磁继电器贮存寿命预测方法,以解决SVR模型内核参数选择难的问题。随后基于某型号继电器的加速退化试验所得数据,进行了验证。最后,通过POA-SVR方法与SVR方法和SMA-SVR方法对比,平均相对误差分别下降了24.82%、3.69%,说明所提方法可以有效提高继电器贮存寿命的预测精度。

12 kV开关柜载流回路热分析与温度预测

时宝朋, 侯春光, 曹云东, 徐晓刚, 蒋幸伟

2023(8):  68-75.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.011

摘要 ( 138 )   HTML ( 7)   PDF (2189KB) ( 87 )  

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准确掌握运行状态下开关柜内部载流回路的热分布和温升状况,可避免开关柜高温状态下绝缘性能劣化和使用寿命的降低。针对某型12 kV开关柜载流回路,展开热分析与温度预测的研究。首先针对所研究柜型关键发热部位和主载流回路建立温度分析模型,结合电器发热理论和传热学理论对模型进行仿真分析,结果表明载流回路温度分布与接触电阻有关。其次以仿真数据集作为基础,以最小二乘支持向量机算法搭建温度预测模型,对触头进行温度预测,结果表明在可接受的预测误差范围内所提预测模型预测结果的准确性。

应用

基于NX运动仿真的万能式断路器关键部件特性分析研究

潘璇, 李涛, 侯魁, 刘丰丰

2023(8):  76-82.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.08.012

摘要 ( 189 )   HTML ( 4)   PDF (1850KB) ( 111 )  

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利用Motion模块,对系列万能式断路器操作机构及触头系统的储能、合闸、分闸3个过程进行运动仿真。首先通过UG建立三维模型,运用布置功能建立3个初始状态,作为3个运动过程的动力学模型。其次根据实际运动关系,设置零部件运动参数,求解得到动态运动特性,包括力、时间、扭矩等,分析操作机构、触头系统主要结构参数对运动特性的影响。通过分析可知,机构不会出现假合闸,且分闸时间在10 ms内。与试验数据相对比,保证动力学模型和仿真结果正确度。在此基础上,梳理运动仿真过程中关键参数调整与注意事项,为优化设计和性能提高提供可靠方法。