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绝缘轴承对变频电机高频轴电流的抑制机理与效果

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电工技术学报 2024年第4期39卷 1046-1058页

作者：李知浩刘瑞芳张亮亮李伟力赵秦聪北京交通大学电气工程学院北京100044 精进电动科技股份有限公司北京100015

随着功率半导体器件的发展,脉宽调制技术被广泛应用于变频电机调速系统,显著提高了电机的动态性能,同时也带来了严重的轴承电蚀问题。绝缘轴承具有安装便捷、可靠性高的优点,是目前轨道交通、风力发电等行业主要采用的电蚀抑制措施。但... 详细信息

随着功率半导体器件的发展,脉宽调制技术被广泛应用于变频电机调速系统,显著提高了电机的动态性能,同时也带来了严重的轴承电蚀问题。绝缘轴承具有安装便捷、可靠性高的优点,是目前轨道交通、风力发电等行业主要采用的电蚀抑制措施。但是绝缘轴承对于变频器引起的高频轴电流的抑制机理、抑制效果及其与绝缘涂层参数之间的关系,有待于进行更深入的理论和实验研究。该文分析了变频电机轴电流的产生机理,建立了考虑绝缘涂层参数的变频电机轴电流等效电路模型;分析了全膜润滑稳态过程和放电击穿瞬态过程中,绝缘轴承对于轴电压和轴电流的抑制效果,以及涂层厚度、介电常数对抑制效果的影响。搭建了变频电机轴电流测试平台,进行了绝缘轴承和普通轴承的对比实验。仿真和测试结果表明,采用绝缘轴承可以降低润滑油膜上所承载的一部分电压,可以大大减小轴电流的击穿次数及幅值。

关键词：变频驱动轴电压轴电流绝缘轴承

基于动态哈夫模型及双边匹配的电动汽车充电引导策略

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 181-189页

作者：苏粟王建祥王磊李玉璟聂晓波向文旭北京交通大学电气工程学院北京市100044 中交机电工程局有限公司北京市100012

由于充电站中充电桩数目有限且电动汽车充电耗时长,陆续产生充电需求的各电动汽车用户存在对充电站资源的竞争。这不仅增加了用户排队概率,降低了充电站收益和利用率,而且使得用户在充电站规模、价格、评价等方面的个性化需求得不到充... 详细信息

由于充电站中充电桩数目有限且电动汽车充电耗时长,陆续产生充电需求的各电动汽车用户存在对充电站资源的竞争。这不仅增加了用户排队概率,降低了充电站收益和利用率,而且使得用户在充电站规模、价格、评价等方面的个性化需求得不到充分满足。为此,提出了一种动态哈夫模型与双边匹配方法相结合的电动汽车充电引导策略。首先,对充电站客流、充电订单和充电桩详情等真实数据集进行大数据挖掘,分析公共充电站用户的充电站选择偏好和充电行为特征;然后,基于动态哈夫模型,结合用户充电站选择偏好量化不同区域用户前往不同充电站的概率,并生成充电站推荐列表;最后,将前景理论与双边匹配策略相结合,进行充电引导。算例分析表明,所提策略大幅降低了用户的排队概率,在满足用户个性化充电需求的同时,保障了充电站利益。

关键词：充电引导电动汽车哈夫模型前景理论双边匹配

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 1-8页

作者：羡一鸣安之刘斯伟戚庆茹夏明超陈奇芳北京交通大学电气工程学院北京100044 国网经济技术研究院有限公司北京102209

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢... 详细信息

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。

关键词：高比例新能源电氢耦合系统直流电网电解水制氢储氢

多级离散扩展移相控制双有源桥DC-DC变换器的原理、参数设计与性能

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3761-3773页

作者：刘赞沙金邱高峰陈丽蓉西南交通大学电气工程学院成都610031 圣邦微电子(北京)股份有限公司北京100005

该文提出一种双有源桥(DAB)DC-DC变换器的多级离散扩展移相(MD-EPS)控制,旨在提升DAB DC-DC变换器系统的动态响应性能。同时,考虑效率优化,兼顾额定功率范围、输出电压纹波等性能指标,研究MD-EPS控制的离散参数分布方式对控制性能的影... 详细信息

该文提出一种双有源桥(DAB)DC-DC变换器的多级离散扩展移相(MD-EPS)控制,旨在提升DAB DC-DC变换器系统的动态响应性能。同时,考虑效率优化,兼顾额定功率范围、输出电压纹波等性能指标,研究MD-EPS控制的离散参数分布方式对控制性能的影响及参数设计方法。通过搭建160 W小功率实验样机对MD-EPS的控制性能进行了验证。实验结果表明,与传统扩展移相控制相比,DABDC-DC变换器的MD-EPS控制能够大幅提升变换器系统的动态响应速度(响应时间缩短99.95%),最高效率为94.54%。

关键词：双有源桥变换器离散移相动态性能效率

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应用于光伏发电系统的高效双路径变换器研究

太阳能学报 2024年第4期45卷 468-474页

作者：魏芳宜李艳田野曹博武张峻豪张成玺北京交通大学电气工程学院北京100044

提出一类具有部分功率处理特性的变换器——双路径功率变换器(DPPC),利用电压源串联的思想衍生其不同结构,从结构维度定义并推导DPPC的增益和效率特征关系,利用仿真对不同结构DPPC的增益与效率特性进行验证。最后选取最佳升压结构得到... 详细信息

提出一类具有部分功率处理特性的变换器——双路径功率变换器(DPPC),利用电压源串联的思想衍生其不同结构,从结构维度定义并推导DPPC的增益和效率特征关系,利用仿真对不同结构DPPC的增益与效率特性进行验证。最后选取最佳升压结构得到的变换器作为实验验证对象,搭建2 kW样机证明该变换器的可行性与高效性。

关键词：直流变换器光伏系统效率部分功率处理

基于牵引网电压和空载电压的多储能系统区间能量管理策略

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4583-4598页

作者：钟志宏李炎米佳雨林飞杨中平北京交通大学电气工程学院北京100044

近年来,随着“双碳”政策的推动,储能技术在城市轨道交通中的应用愈发广泛,呈现出点到线的发展趋势。当一条线路中有多站安装储能装置时,想要进一步提升储能系统的节能效果,必须要解决不同站储能装置的充放电策略个性化设计,以及多储能... 详细信息

近年来,随着“双碳”政策的推动,储能技术在城市轨道交通中的应用愈发广泛,呈现出点到线的发展趋势。当一条线路中有多站安装储能装置时,想要进一步提升储能系统的节能效果,必须要解决不同站储能装置的充放电策略个性化设计,以及多储能间协调控制这两个问题。因此,该文提出一种基于实时牵引网电压和空载电压的多储能系统区间能量管理策略。该策略基于多个牵引变电站的空载电压和牵引网电压,对能量管理区间内的列车状态和列车剩余功率进行辨识,基于此计算区间内储能装置的充放电阈值基准值初值及基准值变化的斜率。为进一步提升节能和稳压效果,该策略基于充放电周期、牵引网电压超限频次及储能系统的荷电状态(SOC)等参数,对基准值及其更新斜率进行实时校正。该文在北京地铁的实际线路中进行了验证,结果表明,相较于基于本站空载电压的能量管理策略,提出的策略在降低系统能耗和稳定牵引网电压方面都具有显著的改善效果。

关键词：城轨交通空载电压多储能能量管理协调控制

基于频域阻抗网络建模分析的交直流微电网振荡问题研究

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2294-2310页

作者：吴翔宇张晓红尚子轩赵一钢吴潇雨北京交通大学电气工程学院北京100044 北京市轨道交通电气工程技术研究中心北京100044 国网山西省电力公司忻州供电公司忻州034001 国网能源研究院有限公司北京102209

交直流微电网在不同类型电力电子变流器的不同带宽控制环节作用下,容易引发系统发生宽频振荡问题。现有的微电网振荡分析主要基于阻抗分析法和特征分析法,然而这两种方法存在一定的局限性。为此,该文研究了基于频域阻抗网络模型的交直... 详细信息

交直流微电网在不同类型电力电子变流器的不同带宽控制环节作用下,容易引发系统发生宽频振荡问题。现有的微电网振荡分析主要基于阻抗分析法和特征分析法,然而这两种方法存在一定的局限性。为此,该文研究了基于频域阻抗网络模型的交直流微电网振荡问题建模与分析方法。首先,建立了交直流微电网在频域下的等效阻抗网络模型,并计算节点频域导纳矩阵及回路频域阻抗矩阵。其次,基于频域模式分析法,建立了交直流微电网的节点/回路振荡参与程度指标以及设备和控制参数的灵敏度指标,给出了振荡的交直流传播特性分析方法,便于明晰系统振荡机理与关键影响因素。最后,通过Matlab/Simulink时域仿真及算例分析验证了上述频域阻抗网络建模和振荡稳定性分析方法的有效性。

关键词：交直流微电网频域阻抗网络建模振荡稳定性频域模式分析

电缆参数对变频驱动电机轴电压和轴电流的影响

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4755-4766,4793页

作者：陈立珂刘瑞芳李知浩张亮亮李伟力北京交通大学电气工程学院北京100044 精进电动科技股份有限公司北京100015

变频驱动系统中变频器共模电压会引起电机轴电压继而造成轴承电腐蚀,带来巨大的危害。变频器与电机之间连接电缆的寄生参数对电机轴电压和轴电流影响的机理仍有待确定。该文提出了电缆-电机系统的轴电流模型,分别给出电机及电缆参数的... 详细信息

变频驱动系统中变频器共模电压会引起电机轴电压继而造成轴承电腐蚀,带来巨大的危害。变频器与电机之间连接电缆的寄生参数对电机轴电压和轴电流影响的机理仍有待确定。该文提出了电缆-电机系统的轴电流模型,分别给出电机及电缆参数的提取方法,研究了电缆类型及长度变化对系统阻抗曲线的影响规律,对系统阻抗特性进行了仿真及实验验证。建立变频器-电缆-感应电机轴电流系统仿真模型,并搭建轴电流实验台进行测试,测试结果验证了模型的正确性。研究结果表明,电缆的电容参数是影响电机轴电压的关键因素,采用屏蔽电缆或增加电缆长度会增大电缆寄生电容,增加定子接地电流、降低电机容性轴电压;采用屏蔽电缆电机轴两端电压高于非屏蔽电缆。

关键词：变频驱动屏蔽电缆轴电压轴电流接地电流

基于多物理场耦合的压接型IGBT功率循环应力特性仿真分析

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高电压技术 2024年第9期50卷 4195-4206页

作者：鲁宇加焦超群陈蕊袁文迁张秀敏北京交通大学电气工程学院北京100044 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045

压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度... 详细信息

压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度仿真模型计算器件内部的应力参数。首先,分析了影响IGBT器件有限元模型准确性的物理特性,并提出考虑IGBT芯片动态电导率的高精度IGBT电-热-力多物理场耦合模型。其次,通过器件饱和压降、结温以及Von Mises应力对所搭建模型进行实验对比分析,验证了模型的准确性。最后,利用所提出的多物理场耦合模型仿真分析了压接型IGBT器件在工况以及功率循环过程中的应力变化特性,提出“额外应力差”这一概念以表征IGBT在功率循环中应力存在的特殊变化规律并分析了额外应力差的产生机理,明确应力特性对在研究寿命预测等问题时具有的意义。

关键词：压接型IGBT 动态应力特性额外应力差应力寿命预测有限元仿真电-热-力多物理场耦合