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基于桥接电容电流特性的锂离子电池组一致性检测方法

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高电压技术 2022年第5期48卷 1933-1942页

作者：郭自清熊庆梁博航张琛祝令瑜汲胜昌西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

为了满足功率和能量的需求,电动汽车以及储能系统中的锂离子电池均由电池单体通过串并联构成,电池组内各单体的一致性对电池组性能起着决定性作用。准确检测电池组内各单体的一致性并及时对不一致单体进行更换对提高锂离子电池组性能与... 详细信息

为了满足功率和能量的需求,电动汽车以及储能系统中的锂离子电池均由电池单体通过串并联构成,电池组内各单体的一致性对电池组性能起着决定性作用。准确检测电池组内各单体的一致性并及时对不一致单体进行更换对提高锂离子电池组性能与安全性具有重要意义。选取内阻作为电池组一致性检测参数,提出了一种通过在电池组内桥接电容,根据电容电流特性实现电池组中各单体内阻一致性检测的方法。选取锂离子电池一阶Thevenin等效电路搭建锂离子电池组桥接电容电路模型,仿真研究电池组中不同位置单体内阻出现各种程度不一致时流过桥接电容的电流特性,并通过实验验证检测方法的有效性。研究结果表明,利用桥接于锂离子电池组内的电容电流特性能够实现锂离子电池组中各单体内阻一致性的准确检测,且该方法能够准确定位不一致单体的位置。

关键词：锂离子电池一致性检测 Thevenin等效电路内阻桥接电容电流不一致单体定位

不同频率激励下干式空心电抗器匝间绝缘缺陷振动分布特性

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高电压技术 2022年第8期48卷 3201-3209页

作者：祝令瑜杜一鸣高璐庄哲汲胜昌西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

干式空心电抗器匝间短路故障频发,危害严重。为此深入研究了干式空心电抗器的振动分布特性,以期提出新的故障检测方法。搭建了干式空心电抗器振动测量实验平台,使用激光多普勒测振仪,对不同频率电流激励下干式空心电抗器匝间短路故障前... 详细信息

干式空心电抗器匝间短路故障频发,危害严重。为此深入研究了干式空心电抗器的振动分布特性,以期提出新的故障检测方法。搭建了干式空心电抗器振动测量实验平台,使用激光多普勒测振仪,对不同频率电流激励下干式空心电抗器匝间短路故障前后振动信号进行测量,得到振动分布曲线。结果表明:匝间短路故障引发的电流变化会显著改变干式空心电抗器振动分布;短路匝附近的振动速度急剧增大,且增大幅度与短路匝电流成正比;利用二阶中心差分法对振动分布数据进行处理,可以准确定位至故障位置。该研究工作验证了基于振动分布特性的干式空心电抗器故障检测方法的可行性,并为其提供了参考。

关键词：干式空心电抗器匝间短路振动特性激光测振故障检测

高压直流换流站中滤波电容器的振动与可听噪声(英文)

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高电压技术 2011年第11期37卷 2849-2856页

作者：祝令瑜汲胜昌 School of Electrical Engineering Xi'an Jiaotong University

The filter capacitor stack is one of the main acoustic noise sources in high-voltage DC(HVDC) converter stations.As HVDC systems are built more and more recently,it is significant to research the audible noise of filter capacitors.In this paper,the current situation of research on vibration and audible noise of filter capacitors in HVDC converter stations,which is departed into three parts—generation mechanism,prediction methods,and reduction measures,is presented and the research achievements are discussed.Scholars have built the model that the alternating electric force caused by the voltage conduces to the vibration,which propagates to the enclosure and radiates audible noise.As a result,the parts contributing most to the generation of audible noise are the top and the bottom of capacitors. In the noise level prediction respect,several methods have been prospected including impact hammer,sweep frequency, impact current,monopole and Kirchhoff formula method,which are suitable for single capacitors or capacitors stacks individually.However,the sweep frequency method is restricted by experiment condition,and the impact current method needs further research and verified.On the other hand,CIGRE WG14.26 provides three sound reduction measures,but all of them are not so practicable,while MPP absorber and compressible space absorber prospected by Dr.Wu Peng are proved to be effective.The sound barriers are also considered by scholars,and the acoustic directivity performance of capacitors is also researched.Besides,the developing direction of each research field is prospected in corresponding part.

关键词： audible noise filter capacitor generation mechanism HVDC converter stations prediction method reduction measure vibration

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换流站用交流滤波电容器的噪声试验与仿真

高电压技术 2011年第12期37卷 2897-2903页

作者：汲胜昌祝令瑜沈琪曹涛西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 合肥供电公司合肥230022

交流滤波电容器装置噪声是换流站噪声来源的主要因素之一,开展其噪声特性的试验及仿真分析,对于电容器噪声水平的抑制具有重要意义。在理论分析电容器噪声产生机理的基础上,建立了位于半消声室内的电容器振动与噪声测量系统,并对单台电... 详细信息

交流滤波电容器装置噪声是换流站噪声来源的主要因素之一,开展其噪声特性的试验及仿真分析,对于电容器噪声水平的抑制具有重要意义。在理论分析电容器噪声产生机理的基础上,建立了位于半消声室内的电容器振动与噪声测量系统,并对单台电容器表面振动及辐射噪声进行了测量,理论分析并试验验证了电容器底面是其噪声的主要来源。采用边界元理论建立了单台电容器的噪声模型,以实测的振动数据作为边界条件进行了单台电容器噪声的仿真计算,与实测噪声数据的相比误差在±2dB范围内,从而验证了所建噪声模型的正确性,在此基础上对电容器不同表面单元的噪声贡献量进行了分析,提出了底面振动是电容器噪声产生的主要原因。该研究结果为单台电容器可听噪声控制措施的研究提供了依据。

关键词：换流站交流滤波电容器电容器噪声电容器振动边界元法(BEM) 贡献量分析

压接型高压IGBT门极驱动信号演化规律及失效形式研究

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高压电器 2023年第1期59卷 43-48页

作者：张健余超耘占草代建港祝令瑜南方电网电力科技股份有限公司广州510080 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

压接型高压IGBT是柔性直流输电用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中的核心器件,其在长期运行中逐渐发生热老化并最终失效,影响着MMC的运行性能。利用压接型高压IGBT的门极驱动信号演化规律监测器件状态对于是实现... 详细信息

压接型高压IGBT是柔性直流输电用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中的核心器件,其在长期运行中逐渐发生热老化并最终失效,影响着MMC的运行性能。利用压接型高压IGBT的门极驱动信号演化规律监测器件状态对于是实现MMC子模块状态监测的重要手段。文中首先搭建了压接型IGBT功率循环试验平台,并在功率循环试验过程中定期测试器件门极驱动信号波形。结果表明随着老化循环次数的增加,压接型IGBT门极驱动电压上升沿米勒平台时间长度增大,门极驱动电流下降沿凹槽位置滞后。其次,对热老化失效以后的压接型IGBT芯片表面进行观测,发现芯片发射极门极氧化层附件出现裂纹,这一热老化失效形式是门极驱动信号变化的主要原因。最后,根据压接型IGBT内部多物理场耦合关系建立了有限元仿真模型,计算结果表明热应力在附加金属层与下钼层接触界面的边缘区域数值较大,在长期交变的应力疲劳后造成门极氧化层裂纹萌发,逐渐导致门极失效。文中研究结果说明了利用压接型高压IGBT门极驱动信号演化规律在线监测其门极老化状态具有一定意义。

关键词：模块化多电平换流器功率循环压接型IGBT 门极驱动信号门极氧化层裂纹

高压换流站干式空心电抗器的振动产生机理及影响因素研究

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中国电机工程学报 2022年第16期42卷 5960-5970页

作者：高璐汲胜昌祝令瑜杜一鸣杨航吴书煜凌培恩电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

用于滤波器装置的干式空心电抗器是高压换流站的主要噪声源之一。文中深入研究干式空心电抗器的振动机理及影响因素,以期为低噪声电抗器的设计及换流站的噪声治理提供参考。首先,理论结合实验验证电抗器振动速度与电流平方之间的线性关... 详细信息

用于滤波器装置的干式空心电抗器是高压换流站的主要噪声源之一。文中深入研究干式空心电抗器的振动机理及影响因素,以期为低噪声电抗器的设计及换流站的噪声治理提供参考。首先,理论结合实验验证电抗器振动速度与电流平方之间的线性关系;在此基础上,开展电抗器在电流激励下的扫频实验,获得电抗器振动的频率响应特性及分布特性,并结合模态实验分析不同谐波频率下的振动机理;最后,建立等效的有限元仿真模型,研究结构参数对固有频率的影响规律。结果表明,电抗器在电流激励下的振动特性受其模态特性主导,当磁场力频率接近固有频率时,电抗器发生共振,振动幅值增大,且振动分布与对应的模态振型相似,呈现明显的波峰波谷分布;电抗器各阶固有频率受包封的结构参数影响,通过调节各个参数可实现对电抗器振动响应特性的调控。

关键词：干式空心电抗器谐波电流振动分布模态特性有限元模型

续流二极管反向恢复电流峰值模型及其在结温预测中的应用研究

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电源学报 2023年

作者：焦乾明祝令瑜占草刘占磊王伟丞汲胜昌西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室

准确预测功率模块芯片结温对保证其正常可靠运行具有重要意义。目前对于二极管芯片结温预测研究尚不充分，缺乏二极管的温敏电参数模型与机理研究。本文基于续流二极管关断过程推导了二极管反向恢复电流峰值模型，建立了反向恢复电流峰... 详细信息

准确预测功率模块芯片结温对保证其正常可靠运行具有重要意义。目前对于二极管芯片结温预测研究尚不充分，缺乏二极管的温敏电参数模型与机理研究。本文基于续流二极管关断过程推导了二极管反向恢复电流峰值模型，建立了反向恢复电流峰值与母线电压、负载电流和结温的关系。进而提出了基于随机变异粒子群算法的反向恢复电流峰值模型参数辨识方法，利用双脉冲实验结果提取了模型参数并对模型进行了验证。为了避免载流子线性分布和线性变化带来的模型误差，进一步增加模型中负载电流及母线电压指数参数，实现了峰值电流预测的优化。最后基于优化后的模型提出了功率模块二极管芯片结温预测方法，相较查表法具有更高的预测精度，满足续流二极管结温预测需求。

关键词：功率模块续流二极管芯片结温预测反向恢复电流粒子群算法

负载因素对10kV三相油浸式配电变压器振动特性影响的仿真研究

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高压电器 2022年第10期58卷 106-115页

作者：吴晓文张壮壮祝令瑜张凡曹浩易梅生国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410007 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 特变电工衡阳变压器有限公司湖南衡阳421007

为了研究负载因素对三相油浸式配电变压器的振动特性的影响,文中提出一种基于Comsol Multiphysics有限元软件的变压器本体振动仿真计算方法。通过谐响应分析方法,分别计算负载下绕组的振动及空载下铁心的磁致伸缩振动,进而把二者耦合在... 详细信息

为了研究负载因素对三相油浸式配电变压器的振动特性的影响,文中提出一种基于Comsol Multiphysics有限元软件的变压器本体振动仿真计算方法。通过谐响应分析方法,分别计算负载下绕组的振动及空载下铁心的磁致伸缩振动,进而把二者耦合在一起,得到变压器的本体振动。文中研究了负载不平衡、负载容量、功率因数角等对变压器振动特性的影响。研究结果表明:B相负载不平衡比其余两相负载不平衡时,油箱表面最大加速度幅值较小;变压器油箱表面振动与负载容量有关,轻载下油箱振动主受铁心振动影响,随着负载容量增大,油箱表面振动也逐渐增大;随着功率因数的增大,油箱正表面最大加速度增大,油箱侧面最大加速度降低,油箱表面振动集中区域从侧面转移到油箱正面。文中研究结果对于变压器测点布置及振动控制具有参考意义。

关键词：负载不平衡负载容量功率因数角振动配电变压器

基于电致噪声频响函数的多谐波工况下换流变压器噪声等效评估方法

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电工技术学报 2023年第23期38卷 6525-6538页

作者：王世长祝令瑜吴书煜吴健刘志远耿明昕王绿张凡汲胜昌电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049 国网陕西省电力有限公司西安710048 国网宁夏电力有限公司超高压公司银川750011 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710199

现行变压器噪声测试标准仅规定工频试验条件,使得换流变压器实际运行的噪声远超过测试水平。因此在规划换流站前,需要准确评估换流变压器的出厂噪声。该文以等效实际多谐波运行工况为目标,提出单频叠加和降容量两种换流变压器噪声等效... 详细信息

现行变压器噪声测试标准仅规定工频试验条件,使得换流变压器实际运行的噪声远超过测试水平。因此在规划换流站前,需要准确评估换流变压器的出厂噪声。该文以等效实际多谐波运行工况为目标,提出单频叠加和降容量两种换流变压器噪声等效评估方法。单频叠加试验是利用单一频率激励加载噪声试验结果,通过叠加定理来评估复合频率激励加载下换流变压器噪声水平;降容量试验是在多频谐波电源容量不能满足直接加载情况下的一种替代加载方案,降容量试验结果加上40 lgm(m为降容比例)得到全容量下的噪声水平,并通过分析比较实测和评估的噪声频率特性及声场分布验证所提方法的有效性和准确性。结果表明,单频叠加试验得到的噪声误差均在1.8 dB以内,降容量加载试验得到的噪声误差均在1.6 dB以内,相比以往工频加载方式大幅度提升了换流变压器噪声评估的准确性。所提等效评估测试方法为换流变压器制造厂家掌握产品运行噪声性能提供了有效方法,同时能够为换流站噪声设计与治理提供有力支撑。

关键词：换流变压器运行工况噪声等效评估方法噪声特性声场分布