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高速电磁能推进装置枢轨接触特性分析及实验研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 28-36页

作者：祝丽花刘平谷雨茜郝建英田子豪杨庆新天津理工大学新能源电力变换传输与智能控制天津市重点实验室天津300384

为准确分析高速增强型电磁能推进装置枢轨接触特性,提出了一种数值计算与实验测量相结合的方法,对推进装置枢轨接触特性进行动态分析。首先,建立接触电阻与膛口电压、轨道电流、磁场等物理量之间的数学模型,并设计实验对膛口电压、轨道... 详细信息

为准确分析高速增强型电磁能推进装置枢轨接触特性,提出了一种数值计算与实验测量相结合的方法,对推进装置枢轨接触特性进行动态分析。首先,建立接触电阻与膛口电压、轨道电流、磁场等物理量之间的数学模型,并设计实验对膛口电压、轨道电流、电枢速度以及空间磁场等装置参数进行测量;其次,通过膛口电压与轨道电流等实验测量数据和有限元数值计算结果,对增强型电磁能推进装置枢轨接触电阻进行计算;进一步根据接触电阻计算结果与电枢速度特性曲线,对不同阶段下推进装置枢轨接触特性进行分析;最后,将服役后的导轨进行拆解和形貌扫描,通过样貌图侧面验证了不同阶段接触特性分析的可靠性。研究结果表明:初始阶段枢轨接触电阻最大可达8.5 mΩ,且轨道在此阶段损伤较为严重;在加速至中高速阶段,接触电阻基本平稳在0.78 mΩ左右,枢轨接触状态较为稳定;在高速运动至出口阶段,接触电阻波动幅度较大,电接触稳定性差。研究内容可为轨道磨损以及提高系统性能等提供基础数据和新的可靠参考。

关键词：电磁能推进装置高速状态接触电阻轨道形貌枢轨接触

数据中心多能互补分布式能源系统设计与运行优化研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 93-104页

作者：任效效李小龙薛凯吴炫韩小渠王进仕严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司西安710075

为实现数据中心的低碳转型和能效提升,提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特... 详细信息

为实现数据中心的低碳转型和能效提升,提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特征的运行策略,采用改进的多目标蝗虫优化算法对系统容量配置进行求解。为了分析优化目标和运行策略对系统优化的影响,通过组合不同优化目标和运行策略形成了多种优化设计方案,采用层次分析法和熵权法确定评价指标的权重,并利用多准则妥协解排序法进行评价排序。针对青海省某数据中心的案例,获得其能源系统的优化设计与运行方案。研究表明:运行策略主要影响吸收式制冷机和地源热泵的容量,而优化目标主要影响储能设备的容量;在相同的运行策略下,增加优化目标可提升系统的综合性能;对于不同的方案,生命周期成本、碳排放、能耗等基础优化目标值变化较小,而电网购电率和热量浪费率变化较大;通过实施五目标优化,即在基础优化目标的基础上增加热量浪费率、电网购电率,系统的综合性能得到了显著提升,其中热量浪费率和电网购电率分别降低了62.30%和25.92%,可再生能源发电占比增加了2%。

关键词：数据中心多能互补分布式能源系统优化设计运行策略多目标蝗虫优化算法

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开孔矩形腔体电磁泄漏特性的解析研究

物理学报 2014年第21期63卷 95-101页

作者：焦重庆李月月华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

本文提出了一种用于计算开孔矩形腔体电磁泄漏场的解析理论模型.该理论模型先基于模式展开法求解封闭腔场,进而依据Bethe小孔耦合理论将泄漏场与封闭腔场用等效偶极子关联.该模型可以考虑波频率、场源位置、开孔位置及场强观测点位置等... 详细信息

本文提出了一种用于计算开孔矩形腔体电磁泄漏场的解析理论模型.该理论模型先基于模式展开法求解封闭腔场,进而依据Bethe小孔耦合理论将泄漏场与封闭腔场用等效偶极子关联.该模型可以考虑波频率、场源位置、开孔位置及场强观测点位置等因素的影响,计算结果与全波仿真结果一致.本文计算分析了相关因素对电磁屏蔽效能的影响规律,并给出了物理解释.结果表明近场屏蔽效能小于远场屏蔽效能,且近场区电场屏蔽效能与磁场屏蔽效能并不相同.

关键词：电磁泄漏电磁屏蔽小孔耦合矩形腔体

平面波照射下无限大导体板上周期孔阵屏蔽效能的解析研究

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物理学报 2019年第10期68卷 64-72页

作者：白婉欣李天乐郭安琪成睿琦焦重庆华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

本文针对平面电磁波对无限大导体平板上周期孔阵的透射问题,首先用Bethe小孔理论将孔阵表示成偶极子阵列,然后用平均化处理得到均匀的等效磁化/极化强度,进而引入等效面源导出透射电磁波表达式,最终给出了孔阵对平面电磁波屏蔽效能的解... 详细信息

本文针对平面电磁波对无限大导体平板上周期孔阵的透射问题,首先用Bethe小孔理论将孔阵表示成偶极子阵列,然后用平均化处理得到均匀的等效磁化/极化强度,进而引入等效面源导出透射电磁波表达式,最终给出了孔阵对平面电磁波屏蔽效能的解析公式.该公式分别针对横电和横磁两种极化方式,将屏蔽效能表示成孔阵周期面积、孔的极化系数、波长和入射角的简单函数,其计算结果与全波仿真结果一致性好.结果表明,透射场强的幅值与孔极化系数和波频率成正比,与周期面积成反比;在横电极化方式,波频率和周期面积不变的情况下,透射场强的幅值与入射角的余弦值成正比,入射角越大屏蔽效能越高;在横磁极化方式下,透射场强幅值与入射角的关系相对复杂,但在入射角较小时与入射角的余弦值近似成反比,总体上入射角越大屏蔽效果越低.

关键词：电磁屏蔽小孔耦合 Bethe理论极化系数

GIS盆式绝缘子表面微弱放电的光学检测方法研究

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电网技术 2024年第10期48卷 4377-4386页

作者：罗远齐波杨霄刘京喜张一杨卓栋李成榕新能源电力系统国家重点试验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统不可缺少的电气设备,但目前对于其盆式绝缘子表面微弱缺陷放电仍缺乏可靠的监测手段。光测法作为非电检测手段在GIS内部弱光环境下对放电具有较好的检测效果。该文首... 详细信息

气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统不可缺少的电气设备,但目前对于其盆式绝缘子表面微弱缺陷放电仍缺乏可靠的监测手段。光测法作为非电检测手段在GIS内部弱光环境下对放电具有较好的检测效果。该文首先利用LED光源验证光路追迹仿真的准确性;其次以仿真作为基础,以试验作为依托研究了GIS内部绝缘子表面缺陷放电光信号随距离变化的传播规律,提出了检测GIS内部微弱放电时光学传感器的要求和布置方法;最后探索光测法对于微弱放电信号的检测灵敏度。研究结果表明:光路追迹仿真与LED光源试验呈现相同规律,其最大误差小于10%;绝缘子正面与侧面缺陷放电光信号随传感器布置距离增大具有明显的衰减规律,而背面缺陷放电光信号不具有衰减规律;光学传感器检测时其对波长的要求为300~550nm,其最小检测光强应大于1.43×10-11W,响应时间应小于局部放电单次脉冲时间;布置在GIS内壁中部的光电倍增管对盆式绝缘子表面不同位置缺陷的检测效果最佳;对于微弱放电的检测光测法灵敏度高于脉冲电流法。该文研究结论对光学传感器应用于检测GIS内部缺陷放电具有参考价值。

关键词：气体绝缘组合电器金属颗粒局部放电光测法传播规律光电倍增管布置方法

电压源电流源混合型高压直流输电控制方法研究

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中国科学：技术科学 2013年第11期43卷 1281-1288页

作者：郭春义刘文静赵成勇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

由传统电网换相换流器(line-commutated-converter,LCC)和电压源换流器(voltage source converter,VSC)构成的混合型高压直流输电(hybrid-HVDC),结合了LCC和VSC的优势,是一种新型拓扑,具有广泛的应用前景.研究了整流侧采用VSC,逆变侧采用LCC的混合直流输电系统,建立了其数学模型.针对其逆变侧LCC易发生换相失败的情况,设计了新的抑制换相失败的协调控制策略,即在整流侧VSC采用定直流电压控制的基础上设计低压限压控制,逆变侧LCC采用包含低压限流的定直流电流控制的基础上加入定关断角备用控制.在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了正常和故障情况下的仿真,对比采用基本的控制策略和新的协调控制策略时系统的故障特性,验证了所设计的控制策略可以有效降低换相失败发生的概率,而且可以改善混合直流输电系统的故障恢复特性.

关键词： LCC—HVDC VSC—HVDC hybrid—HVDC 低压限压控制定关断角备用控制换相失败

机械弹性储能机组储能过程非线性动力学模型与混沌特性

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物理学报 2013年第3期62卷 443-450页

作者：余洋米增强华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室保定071003

提出了一种新的基于机械弹性的储能方法,推导了永磁电机式机械弹性储能机组的非线性动力学模型,论证了机组储能过程中某些参数及运行条件下会出现混沌运动,分析了机组非线性动力学模型的线性稳定性.在此基础上,基于本实验室正在研发的0.... 详细信息

提出了一种新的基于机械弹性的储能方法,推导了永磁电机式机械弹性储能机组的非线性动力学模型,论证了机组储能过程中某些参数及运行条件下会出现混沌运动,分析了机组非线性动力学模型的线性稳定性.在此基础上,基于本实验室正在研发的0.16kWh/0.8kW机械弹性储能机组运行参数,将机组3维非线性模型降阶为带时变参数的2维投影子系统,采用坐标平面投影法研究了机组的混沌特性,分析了降维子系统平衡点位置及特征方程随时变参数的变化关系,并对机组混沌运动进行了数值验证,在一定程度上解决了解析方法,适用性较差导致对多维机电耦联系统只能仿真求解难以理论分析的问题.

关键词：机械弹性储能永磁电机非线性动力学混沌

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开孔矩形腔体的近场电磁屏蔽效能研究

物理学报 2013年第11期62卷 224-232页

作者：焦重庆牛帅华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

基于扩展的等效电路方法,建立了电偶极子和磁偶极子天线近场照射下开孔矩形腔体电磁屏蔽效能计算的近似解析模型,计算分析了场源—腔体距离对电场和磁场屏蔽效能的影响规律.结果表明在近场区,屏蔽效能随场源—腔体距离的减小而明显减小... 详细信息

基于扩展的等效电路方法,建立了电偶极子和磁偶极子天线近场照射下开孔矩形腔体电磁屏蔽效能计算的近似解析模型,计算分析了场源—腔体距离对电场和磁场屏蔽效能的影响规律.结果表明在近场区,屏蔽效能随场源—腔体距离的减小而明显减小,近场屏蔽效能小于远场屏蔽效能.基于Bethe小孔耦合理论,得出了描述近场和远场屏蔽效能关系的解析公式,并用该公式检验了等效电路方法计算结果的可信性.

关键词：电磁屏蔽矩形腔体近场 Bethe理论

全桥型MMC-MTDC直流故障穿越能力分析

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中国科学：技术科学 2013年第1期43卷 106-114页

作者：赵成勇许建中李探华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

全桥模块化多电平换流器FBMMC具有穿越严重直流故障的能力,非常适用于多端柔性直流输电场合,然而尚未见文献报道其直流故障定位和隔离方法以及相应的直流故障穿越能力指标.介绍了FBMMC的拓扑机制,给出了其降损运行措施,并理论上证明了... 详细信息

全桥模块化多电平换流器FBMMC具有穿越严重直流故障的能力,非常适用于多端柔性直流输电场合,然而尚未见文献报道其直流故障定位和隔离方法以及相应的直流故障穿越能力指标.介绍了FBMMC的拓扑机制,给出了其降损运行措施,并理论上证明了其可以采用电压源换流器的通用解耦控制策略及半桥MMC相似的调制策略以构成完整的闭环系统.结合两电平电压源换流器多端柔性直流输电VSC-MTDC系统的直流故障线路定位和隔离方法以及FBMMC拓扑的特殊性,提出了适用于FBMMC-MTDC的直流故障选线"握手原则",并提出了可以衡量包括FBMMC-MTDC在内的VSC-MTDC系统直流故障穿越能力指标***/EMTDC下FBMMC-MTDC系统仿真结果验证了所提出控制策略及相应评价指标的正确性和有效性.

关键词：全桥模块化多电平换流器多端柔性直流输电握手原则直流故障穿越能力指标