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频变特性下自耦变压器绕组FRA建模研究

中国铁道科学 2022年第2期43卷 134-142页

作者：周利军周祥宇林桐吴振宇高仕斌张陈擎宇西南交通大学电气工程学院四川成都611756

以1台含梯级叠铁心自耦变压器的分裂式绕组为研究对象,通过数值计算和均质化建模获得频变下含梯级叠铁心的导磁特性;然后,运用有限元软件计算绕组电感和电阻的频变特性;再以变压器绕组线饼为单元,在MATLAB中建立考虑频变特性的绕组状态... 详细信息

以1台含梯级叠铁心自耦变压器的分裂式绕组为研究对象,通过数值计算和均质化建模获得频变下含梯级叠铁心的导磁特性;然后,运用有限元软件计算绕组电感和电阻的频变特性;再以变压器绕组线饼为单元,在MATLAB中建立考虑频变特性的绕组状态空间方程的解析模型,计算正常及轴向移位故障下绕组的频率响应;最后,通过实验验证模型的正确性。结果表明:随着频率的逐渐增大,变压器叠铁心的各向异性相对有效磁导率和绕组的电感均逐渐减小,而绕组的电阻逐渐增大;理论值与实测值对比,正常、轴向移位故障下绕组频率响应曲线变化趋势一致,这2种情况下考虑频变特性的谐振点频率最大误差分别为-3.35%和5.42%;考虑和未考虑叠铁心梯级影响时,谐振点频率最大误差分别为-3.35%和-8.48%。可见,考虑叠铁心梯级影响后再均质化建模可提高绕组频率响应的建模准确度,有效提高了绕组电感参数计算精度,解析获得频率响应曲线也更加准确。

关键词：自耦变压器分裂式绕组频变特性频率响应状态空间方程谐振点

考虑漏感频变特性的三相立体卷铁心变压器建模及分析

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电工技术学报 2023年第1期38卷 140-152页

作者：范学鑫杨北超揭贵生王瑞田高山海军工程大学舰船综合电力国防科技重点实验室武汉430033

针对一种宽输入电压范围双向逆变电源,可采用磁集成方法提高其功率密度。与传统三相平面叠铁心变压器相比,立体卷铁心变压器具有磁路对称、重量轻等优势,该文拟开展PWM非正弦激励下考虑漏感频变特性的立体卷铁心变压器建模相关研究。首... 详细信息

针对一种宽输入电压范围双向逆变电源,可采用磁集成方法提高其功率密度。与传统三相平面叠铁心变压器相比,立体卷铁心变压器具有磁路对称、重量轻等优势,该文拟开展PWM非正弦激励下考虑漏感频变特性的立体卷铁心变压器建模相关研究。首先,基于Foster频变磁阻模型,提出一种考虑漏感频变特性的立体卷铁心变压器模型,通过全局优化算法计算模型参数;其次,针对级联H桥组合式DC-AC拓扑的典型工作点,分析了PWM非正弦激励的谐波特征,重点关注不同H桥之间各次谐波的相对相位关系,给出简化等效电路;最后搭建逆变电源试验平台,开展了稳态和动态试验,验证了模型的准确性。

关键词：立体卷铁心双重傅里叶分析漏电感频变特性磁路模型

考虑高分子材料频变特性的钢轨吸振器设计评价方法

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铁道科学与工程学报 2023年第12期20卷 4541-4551页

作者：肖读杰韦凯王显牛文强王博周炯浩西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 浙江天铁实业股份有限公司浙江台州317200

高分子弹性材料是钢轨吸振器的组成之一,其刚度和阻尼参数具有频变特性。为探明该特性对吸振器的减振降噪效果的影响,以某款钢轨吸振器为例,首先对其刚度和阻尼参数进行科学测试和表征,然后基于车辆-轨道耦合动力学理论和边界元理论分... 详细信息

高分子弹性材料是钢轨吸振器的组成之一,其刚度和阻尼参数具有频变特性。为探明该特性对吸振器的减振降噪效果的影响,以某款钢轨吸振器为例,首先对其刚度和阻尼参数进行科学测试和表征,然后基于车辆-轨道耦合动力学理论和边界元理论分别建立车辆-钢轨吸振器-轨道耦合动力学模型和钢轨辐射噪声计算模型,研究吸振器频变效应对抑制目标频率处振动和降低钢轨辐射噪声的影响。最后,基于以上研究,提出在钢轨吸振器参数选取时采用其固有频率处对应的刚度和阻尼参数来近似替代频变参数的方法并验证其准确性。研究结果表明:在宽频激励的作用下,钢轨吸振器的刚度和阻尼参数有明显的频变特性,若在进行吸振器的参数选取时采用低频常量参数,则会高估其在工作频率的减振和降噪效果达4dB以上。分数阶Zener模型的参数K0、K∞、τ变化与钢轨吸振器的减振降噪效果呈正相关,其中,K∞的影响最大,τ次之,K0最弱,而分数阶数γ与钢轨吸振器的减振降噪效果呈负相关。与钢轨吸振器采用低频常量参数的设计方法相比,用吸振器固有频率处的常量刚度和阻尼参数近似替代频变参数的方法,可以兼顾工程上的应用简便和准确度高的特点。以上研究对钢轨吸振器的设计和减振降噪效果评价方法具有一定的指导意义。

关键词：钢轨吸振器高分子材料频变特性减振降噪固有频率设计评价方法

考虑电缆和架空线参数频变特性的直流电网阻抗建模

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电力工程技术 2022年第6期41卷 101-108页

作者：陈思危李保宏刘天琪何川张敏王腾鑫四川大学电气工程学院四川成都610065 国网山西省电力公司电力科学研究院山西太原030001

直流电网的故障特性可通过分析电网阻尼的方式获取,但传统电网阻抗建模往往忽略线路参数的频变特性,建模结果无法准确反映电网阻尼特性。为对比分析电缆和架空线直流电网故障电流特性的差异,文中首先基于矢量拟合提出一种考虑线路参数... 详细信息

直流电网的故障特性可通过分析电网阻尼的方式获取,但传统电网阻抗建模往往忽略线路参数的频变特性,建模结果无法准确反映电网阻尼特性。为对比分析电缆和架空线直流电网故障电流特性的差异,文中首先基于矢量拟合提出一种考虑线路参数频变特性的直流电网阻抗模型。接着,基于此模型的幅频特性,对比分析电缆与架空线直流电网故障电流时延、初始上升率和幅值的差异,并研究改变电网关键参数对2种电网故障特性的影响。所提模型阻尼特性与依频模型直流电网扫频结果相比,均方根误差低于0.6,准确性高于简化模型。最后,基于对称单极双端系统极间短路故障进行仿真。结果表明:桥臂电感值增加时电缆直流电网故障电流上升率比架空线高24.96%,验证了电缆直流电网故障电流对感性关键参数变化更敏感的结论。

关键词：频变特性矢量拟合阻抗建模电缆直流电网架空线直流电网故障电流

抗蛇行减振器温变/频变特性与车辆动力学性能关系

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第10期41卷 145-151页

作者：时蕾张龙华吴兴文徐传波郭兆团郑州铁路职业技术学院机车车辆学院河南郑州450052 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

选取了两种常见的典型抗蛇行减振器结构即阀片控制阻尼结构和螺旋弹簧控制阻尼结构进行试验研究,且仿真分析了减振器温变特性与车辆动力学关系。研究结果表明:随着油液温度的升高,两种结构减振器吸收的能量、动态刚度及动态阻尼均减小;... 详细信息

选取了两种常见的典型抗蛇行减振器结构即阀片控制阻尼结构和螺旋弹簧控制阻尼结构进行试验研究,且仿真分析了减振器温变特性与车辆动力学关系。研究结果表明:随着油液温度的升高,两种结构减振器吸收的能量、动态刚度及动态阻尼均减小;相对于高温,低温对减振器温变特性和频变特性的影响均较大;随着频率增加,动态阻尼均呈先增加后减小趋势,动态刚度均呈先增加后逐渐保持不变趋势;油液温度对车辆稳定性影响较大,对安全性影响较小,且低温对动力学性能影响大于高温。

关键词：车辆工程抗蛇行减振器阀片螺旋弹簧温变特性频变特性动力学性能

土壤电阻率频变特性对雷击输电杆塔时埋地管道感应电压的影响

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电瓷避雷器 2022年第3期 68-73页

作者：寇晓适李纯陈嘉豪文习山鲁海亮张科郭磊董曼玲国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

当雷击中输电杆塔时,在雷电流的阻性耦合和感性耦合作用下,埋地管道上的感应电压会对防腐涂层造成威胁。笔者建立了管道与输电线路平行的模型,研究了土壤电阻率频变特性对管道感应电压的影响。计算表明,土壤电阻率频变特性会使管道金属... 详细信息

当雷击中输电杆塔时,在雷电流的阻性耦合和感性耦合作用下,埋地管道上的感应电压会对防腐涂层造成威胁。笔者建立了管道与输电线路平行的模型,研究了土壤电阻率频变特性对管道感应电压的影响。计算表明,土壤电阻率频变特性会使管道金属电位和防腐层电位均有所下降,由于两者下降的程度相近,导致管道防腐层两端承受的电压无明显变化,而绝缘接头的电压则有明显的降低。

关键词：雷击管道频变特性防腐层绝缘接头

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土壤介电频变特性对接地极冲击散流的影响

高电压技术 2015年第5期41卷 1512-1518页

作者：司马文霞唐妍袁涛杨庆朱彬吴鹏重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

为研究土壤介电常数频变特性对接地极暂态电阻的影响规律,在典型土壤介电谱测量结果的基础上,对冲击电流作用下的动态电磁过程进行了理论分析。提出了从电磁场角度出发的、考虑土壤频变特性的接地极冲击特性数值计算方法,分析了土壤介... 详细信息

为研究土壤介电常数频变特性对接地极暂态电阻的影响规律,在典型土壤介电谱测量结果的基础上,对冲击电流作用下的动态电磁过程进行了理论分析。提出了从电磁场角度出发的、考虑土壤频变特性的接地极冲击特性数值计算方法,分析了土壤介电常数的频变特性对接地装置冲击散流特性的影响。结果表明:考虑土壤介电常数频变特性的接地极暂态接地电阻与假定介电常数恒定时相比有显著差异;暂态电阻值受到施加的冲击电流波形和幅值的影响,波前时间越长,局部峰值越大;同种冲击波形下,电流幅值越大,波前时间内接地极暂态接地电阻局部峰值越小。

关键词：冲击接地介电常数频变特性有限元法冲击电流波形暂态接地电阻

土壤介电频变特性试验研究及其对接地极冲击特性的影响

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中国电机工程学报 2015年第16期35卷 4247-4253页

作者：司马文霞艾琳丰袁涛杨庆朱彬唐妍输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

接地系统是维护电力系统安全可靠运行的重要基础设备。从频域介电谱理论出发,开展了土壤频变特性的研究。为了降低电极极化效应影响,配制了含水量较高、电阻率较低的土壤样品。然后进行了不同含水量、不同含石量的土壤介电谱的测量,对... 详细信息

接地系统是维护电力系统安全可靠运行的重要基础设备。从频域介电谱理论出发,开展了土壤频变特性的研究。为了降低电极极化效应影响,配制了含水量较高、电阻率较低的土壤样品。然后进行了不同含水量、不同含石量的土壤介电谱的测量,对测得的数据进行函数拟合并代入有限元冲击特性模型中进行计算,分析了土壤电气参数的频变特性对冲击接地性能的影响。结果表明:冲击电流作用下,接地极周围土壤的介电常数随频率在低频段近似符合幂函数规律,在高频段近似符合指数函数规律;在同一频率点,土壤的介电常数随土石比例和含水量的降低而减小;考虑土壤介电常数频变特性后,冲击电流作用下接地极暂态电阻值与介电常数恒定时相比有显著的差异。

关键词：土壤冲击接地介电谱频变特性有限元方法

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扣件刚度频变特性对轮轨振动噪声的影响

振动与冲击 2017年第18期36卷 231-237页

作者：尹镪蔡成标朱胜阳西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

基于车辆-轨道耦合动力学理论和声学理论,建立了考虑扣件刚度频变特性的轮轨滚动噪声频域分析模型。模型中,通过车轮有限元分析获得其模态特征向量,建立考虑车轮弹性的动力学方程;钢轨视为由刚度随频率变化的扣件离散支承的铁摩辛柯梁模... 详细信息

基于车辆-轨道耦合动力学理论和声学理论,建立了考虑扣件刚度频变特性的轮轨滚动噪声频域分析模型。模型中,通过车轮有限元分析获得其模态特征向量,建立考虑车轮弹性的动力学方程;钢轨视为由刚度随频率变化的扣件离散支承的铁摩辛柯梁模型;通过等效线性化轮轨接触形成轮轨耦合动力学频域分析模型;将轨道粗糙度作为输入并考虑接触区滤波,计算得到了车轮和钢轨的振动响应频谱及声辐射功率频谱,并分析了扣件刚度频变特性对轮轨垂向振动以及轮轨滚动噪声的影响。结果表明,扣件刚度的频变特性对钢轨导纳特性、轮轨相互作用力频谱、钢轨总声功率影响明显,而对车轮总声功率影响较小;与扣件常刚度模型计算结果相比,钢轨振动沿纵向传播的衰减率增大,钢轨声辐射功率在100~1 250 Hz频段明显减小,轮轨总辐射声功率约减小2.4 dBA,轮轨噪声辐射声压预测值与试验结果对比表明,频变刚度模型可有效修正常刚度系数模型对轮轨噪声的过高估计。

关键词：扣件刚度车辆-轨道耦合动力学轮轨滚动噪声频域分析频变特性