电器与能效管理技术

激光诱导航天器太阳电池阵放电电弧特性的研究与分析

尉德杰, 朱立颖, 武建文, 佟子昂

2024(2): 1-5. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.001

摘要 ( 131 )

HTML ( 7)

PDF (1437KB) ( 72 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

太阳电池阵空间放电电弧严重威胁航天器的可靠运行和安全寿命。基于太阳电池阵在空间等离子体环境放电电弧理论,对高能脉冲激光诱导太阳电池阵放电电弧机理进行分析,采用空间放电地面模拟实验系统研究3种不同工况下的太阳电池阵放电电弧特性,得到3种工况下激光诱导放电电弧的功率密度阈值分别约为1.8×10⁸ W/cm²、1.45×10⁸ W/cm²和1.08×10⁸ W/cm²。在近地轨道等离子体环境下每次施加脉冲激光诱导放电电弧的概率达到约60%,且激光诱导放电电弧电流峰值为5.4 A,平均持续时间达到16.68 μs,极易对太阳电池阵造成较大危害。

基于磁流体动力学的无极性低压直流断路器电弧仿真及性能优化

温惠, 郭晓雪, 曾馨艺

2024(2): 6-12. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.002

摘要 ( 164 )

HTML ( 6)

PDF (1864KB) ( 127 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对传统低压直流断路器,电流反向时磁场单向会导致其灭弧能力减弱的问题,建立基于COMSOL无极性低压直流断路器电弧仿真模型。分析在电流反向下无极性低压直流断路器的电弧运动,研究磁场和电流对无极性低压直流断路器灭弧能力的影响。仿真结果表明,无极性低压直流断路器可以消除电流反向对电弧运动的阻碍作用,并在240 mT和16 A下灭弧能力最强。仿真结果和实验结果相吻合,无极性低压直流断路器的灭弧能力在恰当的磁场灭弧能力最强,电流越小灭弧能力最强,变化规律与试验结果一致。

基于改进MobileNet的串联电弧故障检测方法

郑力, 鲍光海

2024(2): 13-20. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.003

摘要 ( 126 )

HTML ( 3)

PDF (2220KB) ( 78 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对非线性负载和复杂组合负载发生串联电弧故障时检测效果不理想,提出一种基于改进轻量型网络MobileNet的串联电弧故障检测方法。根据磁通不对称分布将中性线和相线同时穿过电流互感器获取高频电流耦合信号,通过在实验室模拟大量电弧故障实验,获得国标规定7种负载与常见家用电器5种负载的各类电弧故障样本,运用数据增强生成数据集进行训练并测试,最后将串联电弧故障检测网络模型搭载于电弧故障保护样机上,进行在线检测测试。实验结果表明,所提方法能有效识别串联电弧故障,且有利于实现电弧故障保护器的产品化。

基于鲸鱼优化算法改进随机森林的电弧故障检测方法

朱海

2024(2): 21-27. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.004

摘要 ( 145 )

HTML ( 9)

PDF (1727KB) ( 55 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于电器种类繁多,不同电器发生电弧故障时电流波形相似难以检测,容易引起保护的误动和拒动,提出基于鲸鱼优化算法(WOA)改进随机森林(RF)的电弧故障检测方法。按照GB 14287.4—2014,设计并搭建了故障电弧实验平台,采集故障电弧信号,提取特征值,引入改进WOA对RF进行参数智能优化并求解。对比经典RF算法实验结果,共收集7种负载组合320组正常、故障数据进行实验,实验结果表明优化模型的识别效果优于经典RF算法,可以有效地诊断电弧故障。

Mayr电弧模型下GIS中快速暂态过电压的仿真分析

杨帆, 高有华

2024(2): 28-32. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.005

摘要 ( 128 )

HTML ( 1)

PDF (1264KB) ( 70 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

SF₆气体绝缘封闭组合开关(GIS )中隔离开关进行分合母线时,产生快速暂态过电压(VFTO),幅值高且上升速率极快,威胁GIS及相邻设备的绝缘。选取某800 kV GIS隔离开关分合母线的试验电路为研究对象,采用电磁暂态程序(EMTP/ATP)进行建模仿真,隔离开关燃弧时采用Mayr电弧模型,分析其对VFTO的影响,得出考虑Mayr电弧模型时操作隔离开关、断路器侧隔离开关及变压器侧隔离开关的电压波形,并与考虑时变电阻模型的VFTO进行对比。对VFTO波形进行离散傅里叶分析,得到过电压频率、幅值的变化特征,研究结果为GIS绝缘设计提供参考。

适用于Vienna整流器的非连续脉宽调制

庄庆旭, 刘海勋

2024(2): 33-38. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.006

摘要 ( 129 )

HTML ( 5)

PDF (1706KB) ( 64 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Vienna整流器凭借高功率密度和高可靠性的优点,被广泛应用于通信电源和电动汽车充电等中高压大功率场合。为实现Vienna整流器的功率因数校正(PFC)电路特性,需控制交流侧电流为与电网电压同频率、同相位的正弦波,降低电流过零畸变;为进一步提高Vienna整流器的功率密度,需尽可能降低开关损耗。从空间矢量的角度分析适用于Vienna的空间矢量调制策略,并根据控制目标的不同,分别提出可以最大程度降低开关损耗和可以降低电流过零畸变的非连续脉宽调制(DPWM)策略,最后通过仿真比较了所提出两种DPWM策略与SVPWM策略,验证了所提出的两种DPWM策略的可行性和优越性。

基于GaN器件的单相逆变器TCM控制策略研究

陈钰, 周宝鼎

2024(2): 39-43. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.007

摘要 ( 133 )

HTML ( 4)

PDF (1678KB) ( 60 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管具有开关速度快、器件损耗小的优点,在高频应用场合得到广泛应用。为了进一步提高变换器效率和功率密度,将三角电流模式(TCM)调制用于基于GaN器件的单相逆变器中,通过控制负向电流与死区时间实现了全范围零电压开关(ZVS),达到提高变换器效率和功率密度的目的。搭建了1台样机进行验证,实验结果表明,TCM调制在不同负载条件下均可实现软开关,最大开关频率可达300 kHz,峰值效率可达98.5%。

400 Hz中频电源波形多重比例谐振控制策略

袁国清

2024(2): 44-49. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.008

摘要 ( 131 )

HTML ( 2)

PDF (2463KB) ( 60 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对比例积分(PI)控制器难以实现输出电压无静差控制及低次谐波抑制困难等问题,提出一种单电压环多重比例谐振(PR)控制策略。分析了PR控制器的特性,给出了PR参数的设计方法,通过MATLAB进行了仿真验证,并在2 kVA样机上进行了实验验证。结果表明,所提策略可实现特定谐波的完全消除,输出电压波形总谐波失真小于1%,具有良好的稳态和动态性能。

城市轨道车辆继电器检修间隔优化研究

孙洪亮, 苏丹

2024(2): 50-55. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.009

摘要 ( 123 )

HTML ( 2)

PDF (984KB) ( 64 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对城市轨道车辆继电器在实际运用过程中产生的失效数据很少,难以使用Weibull分析等常用参数评估方法对其寿命进行分析的问题,提出了一种在无失效数据条件下估算继电器平均动作次数的方法,进而利用二项分布参数估计和实际可靠度要求评估继电器在实际工况下的可靠寿命,并据此优化检修间隔期。通过实例,证明所提方法的可行性和有效性。应用所提方法可以在保证轨道车辆安全可靠运行的条件下有效降低运维成本,提升运营经济性水平。

基于卷积原型网络的断路器故障诊断方法研究

沙浩源, 刘佩, 王之赫, 孙毅, 赵贺, 邓凯, 朱超

2024(2): 56-65. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.010

摘要 ( 126 )

HTML ( 3)

PDF (2285KB) ( 49 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对现有断路器故障诊断研究中无法有效区分未知类样本的问题,提出了一种基于卷积原型网络的断路器故障诊断算法。首先,以聚类的思想构建分类函数,通过各类故障的原型样本点特征空间距离约束来划分概率空间,实现对包含未知类故障样本集的识别。同时,以原型样本点为聚类中心,将样本特征的空间距离作为卷积特征自提取网络的优化目标,以有效改善样本特征的类内聚集性及类间的分散性,提高模型对样本的分类准确度。最后,基于110 kV断路器现场实验数据,对所提算法的有效性和准确性进行验证。结果表明,所提算法能够准确区分测试样本中的未知故障,并有效改善了故障样本特征的空间分布。

基于超程时间退化特性的电磁接触器寿命预测方法

陈昇, 刘亮, 孙凯革

2024(2): 66-71. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.011

摘要 ( 132 )

HTML ( 3)

PDF (1637KB) ( 94 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

从接触器失效机理出发,通过有限元和动力学仿真详细分析超程时间退化过程,进而提出一种基于超程时间退化特性的电磁接触器寿命预测方法。建立基于超程时间退化特性的电磁接触器寿命预测模型,设计并搭建接触器可靠性试验平台,并基于SJD-10048NK电磁接触器试验数据,分析预测接触器的剩余寿命,相对误差约为10%,验证了所提方法的有效性。结果表明所提方法能够对接触器寿命进行准确预测,对于接触器的可靠性状态评估及其维护管理具有重要指导意义。

基于FTU的配电网单相接地故障定位与恢复方法

彭军林, 石勇, 于哲, 曾先锋, 笃峻

2024(2): 72-78. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.012

摘要 ( 133 )

HTML ( 3)

PDF (1962KB) ( 67 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

配电网发生最多的故障是接地故障。针对准确地检测隔离接地故障线路并尽快恢复供电,提出基于配电开关监控终端(FTU)的配电网单相接地故障定位与恢复方法。利用配电网各节点FTU的小波包变换暂态选线及相电流暂态特征选线技术,结合故障路径自适应处理控制策略,配合首开关延时合闸逻辑,从而实现多分支配电网故障定位与自动隔离恢复。所提方法能够快速选出故障线路并隔离故障区段,有利于故障快速消除,提高系统运行的安全性、可靠性。

当期目录