当期目录

2023年 第11期    刊出日期：2023-11-30

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研究与分析

密封电磁继电器失效机理一致性判别方法研究

杨昕宇, 由佳欣, 付饶, 陈乐羽, 曾宇涵

2023(11):  1-7.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.001

摘要 ( 41 )   HTML ( 5)   PDF (2491KB) ( 39 )  

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航空航天用密封电磁继电器对长期带载可靠性要求较高,通常使用加速退化试验预测其可靠寿命。多应力的加速退化试验中,要求密封电磁继电器失效机理一致,否则得出的寿命预测将有较大偏差。因此加速退化试验失效机理一致性研究,对提高密封电磁继电器可靠寿命预测的准确性具有重要意义。首先基于似然比检测原理,提出一致性判别准则;进而对某典型密封电磁继电器设计加速退化试验,分析试验数据,运用所提准则对其进行一致性检验;得出一致性结论后,实施破坏性物理试验分析永磁体和簧片的退化,对结论进行验证,得到所提一致性判别准则的有效性。

基于参数优化MCKD算法的交流接触器异常噪声信号特征提取

万祖晨, 鲍光海

2023(11):  8-16.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.002

摘要 ( 35 )   HTML ( 4)   PDF (4295KB) ( 29 )  

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交流接触器的不良品在线圈通电后发出异常电磁性噪声,超出规定噪声值。针对交流接触器声音信号的特点,提出最大相关峭度解卷积(MCKD)与包络谱分析结合的方法,提取故障频率,实现交流接触器的异常振动噪声故障诊断。首先对采集到的声信号带通滤波,减少噪声干扰,再通过粒子群算法搜寻MCKD算法最优参数,对信号解卷积,增强信号中周期性脉冲,MCKD算法处理后的信号通过Hilbert变换求包络谱,以故障频率幅值因子为判据判断交流接触器是否故障。通过对交流接触器实际测试验证,结果表明所提方法能够有效诊断交流接触器异常噪声。

基于流-固耦合的车载继电器温度场仿真研究

王其亚

2023(11):  17-22.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.003

摘要 ( 30 )   HTML ( 1)   PDF (2181KB) ( 17 )  

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温升在一定程度上制约车载继电器的小型化与轻型化发展,对车载继电器进行温度场分析提升其耐热能力特别重要。采用基于热传导微分方程、流体运动控制方程及辐射换热方程的计算流体力学(CFD)仿真工具,提出一种基于流-固耦合的车载继电器温度场仿真方法。运用所提方法得出某车载继电器在不同环境温度及负载电流等级下的温度场分布,并计算出传导、对流与辐射的散热量占比,分析在不同环境温度及负载电流等级下继电器整体及线圈的散热规律,为后续车载继电器的热设计与温升优化奠定基础。

二极管箝位型三电平变换器关断尖峰电压吸收电路分析

尚扬, 王永生, 魏超, 黄海宏

2023(11):  23-27.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.004

摘要 ( 20 )   HTML ( 1)   PDF (1691KB) ( 10 )  

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详细分析了二极管箝位型三电平变换器中功率器件关断尖峰电压产生的原因,探讨了工程上抑制关断尖峰电压的各种方法,并重点分析了常用的尖峰电压吸收电路使用注意事项。结果表明,传统的RCD电压尖峰吸收电路应用在三电平电路中,存在状态转换时若死区时间不足会产生瞬时短路电流的问题,对功率电路造成威胁,采用简化的RC吸收电路较为合适。最后通过仿真对上述分析进行了验证。

基于CNN的小电流接地故障多判据融合选线方法

唐亮星, 李洪江, 刘鑫, 周庭栋, 李盼盼

2023(11):  28-34.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.005

摘要 ( 19 )   HTML ( 2)   PDF (1688KB) ( 14 )  

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针对配电网中小电流接地系统故障选线难、检测慢的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)、利用傅里叶变换和小波包分解的小电流接地故障多判据融合的选线方法。将CNN用于小电流单相接地故障选线问题,将各线路零序电流经处理后的一些分量作为输入量,将故障线路作为输出量,经过大量数据训练后得到故障线路数学模型。当新的故障数据输入到模型中,根据映射关系可选择出故障线路。最后用MATLAB/Simulink进行仿真,验证所提方法的可行性。

基于概率收益分析算法的园区微电网收益优化研究

李勇刚

2023(11):  35-40.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.006

摘要 ( 43 )   HTML ( 1)   PDF (2197KB) ( 9 )  

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鉴于园区微电网先期投资大,分布式电源出力具有不确定性的特点,为充分挖掘并定量评估微网运行的经济效益,提出了一种基于概率收益分析算法的微电网经济运行评价方法。基于收益概率分布角度量化描述微电网投资收益的不确定性,在电力系统概率预测算法基础上,充分考虑资源不确定性与预测不确定性,建立负荷和光伏出力的不确定性模型,生成大量随机场景,并采用蒙特卡洛方法对微电网的月收益进行分析,生成相应的收益概率分布曲线,从而实现微电网收益不确定性的量化。算例结果表明,所提方法能够有效对比不同配置的微电网的收益,为园区微电网的运行决策提供了科学依据。

电器设计与探讨

基于GaN器件的高效图腾柱无桥PFC电路设计

郑润民, 李堂, 毛行奎

2023(11):  41-47.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.007

摘要 ( 35 )   HTML ( 2)   PDF (2350KB) ( 15 )  

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GaN器件因其良好的开关性能被广泛应用于图腾柱无桥PFC电路。在电感电流临界连续模式(CRM)下,图腾柱无桥PFC通过合理的控制可以实现开关管全输入电压范围软开关。针对传统电流过零检测(ZCD)电路的控制方式存在控制时序复杂的问题,提出了一种基于电流状态检测电路的软开关控制策略,降低控制的复杂程度;采用交错并联结构降低EMI滤波器的设计压力;并利用解耦磁集成技术将两相电路的功率电感进行磁集成。最终,搭建了一台3 000 W基于GaN器件的交错并联图腾柱无桥PFC整流器,通过实验验证了所提电路设计方案的有效性。

一种医疗设备非接触式调压电源的设计方法

刘丽伟, 王小艳, 马本绪, 王燕

2023(11):  48-52.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.008

摘要 ( 38 )   HTML ( 1)   PDF (2302KB) ( 19 )  

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针对具有旋转结构的医疗设备其转动侧需要直流供电时,常使用导电滑环而可能会存在的磨损等问题,设计了一种无需导电滑环的医用设备非接触式调压稳压电源。利用LLC的电气隔离特性以及电压增益特点,实现了一种一次侧、二次侧完全隔离并可以相对旋转的电路。通过实验实现了非接触式调压稳压,为该类型设备供电提供了一种可行的思路。

125 A小型化塑壳断路器短路分断能力提升的研究

黄银芳, 蒋顾平

2023(11):  53-58.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.009

摘要 ( 249 )   HTML ( 29)   PDF (2058KB) ( 750 )  

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125 A壳架以下塑壳断路器是塑壳断路器中的主力军,对其进行的整合提升主要是将63 A、100 A壳架产品提升至125 A,其中又以短路分断为主要难点。通过产气材料,初步增加分断能力;通过栅片电压测量分析,对灭弧室的栅片灭弧情况进行量化数据分析;通过电磁力的仿真,优化触头部分的磁场。通过改进设计,新的125 A壳架产品可代替原有产品,满足性能,同时降低主要产品的成本。

分布式电源及并网技术

考虑土壤热量排取平衡的区域综合能源系统优化调度

姜涛, 冉峰旭, 周慧娟, 张启蒙, 张劲松, 周炜然

2023(11):  59-66.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.010

摘要 ( 23 )   HTML ( 2)   PDF (2765KB) ( 13 )  

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针对地源热泵冬夏运行时长不均导致的土壤热失衡问题,提出考虑土壤排取热量平衡的区域综合能源系统优化调度方法。首先,根据地源热泵冬、夏季节运行特性,计算土壤年度排取热量不平衡率;其次,通过提高供冷季地源热泵使用时长以增加土壤排热量,确保地源热泵全年取排热量平衡;最后,构建了双层优化模型,上层模型以冬季系统运行成本最优,安排地源热泵出力,下层模型以系统夏季效益最优,考虑土壤取-排热量平衡等约束优化地源热泵出力。仿真算例表明所提方法有效解决了土壤热失衡问题,系统能效得到提高。

考虑尾流效应的漂浮式风电场偏航优化控制策略研究

李彬彬, 王晓东, 刘颖明, 朱若男

2023(11):  67-73.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.011

摘要 ( 14 )   HTML ( 1)   PDF (2563KB) ( 12 )  

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风电场内部尾流相互作用影响下游风力发电机组的流入风速,为了降低尾流效应对漂浮式风电场发电量的影响,提出了考虑尾流效应的漂浮式风电场偏航优化控制策略。针对偏航状况下尾流恢复速度变化以及对下游机组尾流影响的特殊性,建立高斯-卷曲混合尾流模型。考虑偏航工况对叶片位移、叶根载荷以及平台运动的影响,设定机组偏航角范围为约束条件,利用连续最小二乘(SLSQP)优化算法,以整场发电量最大为目标函数,偏航角为优化变量,优化获得风电场内每台机组最优偏航角以及各台机组发电量。仿真结果表明,所提控制策略可有效提高风电场整场发电量。

应用

断路器桥型触头接触片断裂失效分析

付光晶

2023(11):  74-77.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.012

摘要 ( 33 )   HTML ( 3)   PDF (2172KB) ( 37 )  

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针对断路器桥型触头中60Si2Mn接触片在静置状态下发生异常断裂情况,采用宏观检验、金相分析以及断口分析等方法对接触片的显微组织和断口形貌进行了详细分析。建立有限元模型,对接触片在使用过程中的应力情况进行仿真分析。结果表明,接触片微观组织正常;断口形貌以脆性断裂为主;在接触片缺口处应力值最大,达到1 818 MPa。通过有限元分析,建议采用无缺口设计的接触片,并将内齿长度减少4 mm,以降低接触片的整体应力。