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电力电子-电机集成系统组合自由度浅析

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1-11页

作者：蒋栋刘自程李崇坚曲荣海赵争鸣华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074 冶金自动化研究设计院北京100071 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

针对最常见的交流电机系统,以系统级串联和并联的思路,介绍了串联型拓扑集成和并联型拓扑集成两大方法.在串联型集成方法上,以开绕组电机驱动为基础,介绍了适用于调速范围拓展和容错的串联绕组拓扑及悬浮电容拓扑等.在并联型集成方法上... 详细信息

针对最常见的交流电机系统,以系统级串联和并联的思路,介绍了串联型拓扑集成和并联型拓扑集成两大方法.在串联型集成方法上,以开绕组电机驱动为基础,介绍了适用于调速范围拓展和容错的串联绕组拓扑及悬浮电容拓扑等.在并联型集成方法上,介绍了常规多相电机驱动、逆变器并联驱动三相电机及多模块电机驱动等技术,实现容错、电磁兼容和振动的改善.最后,针对以磁悬浮轴承为代表的特种电机,介绍多自由度电机和控制器集成的特殊方法.这几个案例说明:结合电力电子和电机的特点进行自由度的组合,可以更有效地改善电机系统的综合性能,实现电力电子化电机系统的真正集成.

关键词：电力电子电机集成串联绕组多模块电机磁悬浮轴承

IGCT门阴极换流路径杂散阻抗在线监测方法研究

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电网技术 2024年第5期48卷 2152-2160页

作者：朱鸿凡吴锦鹏王鹏陈政宇刘佳鹏余占清曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)换流路径杂散阻抗是评估其关断能力的重要参数,现有离线测量方法有诸多缺陷并且测试过程复杂,实时性差。该文主要针对IGCT换流路径杂散阻抗在线监测问题,结合IGCT关断过... 详细信息

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)换流路径杂散阻抗是评估其关断能力的重要参数,现有离线测量方法有诸多缺陷并且测试过程复杂,实时性差。该文主要针对IGCT换流路径杂散阻抗在线监测问题,结合IGCT关断过程,分析了换流路径杂散阻抗的构成;根据基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’s current law,KCL)、基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’s voltage law,KVL)推导了换流路径电压、电流方程,进而提出基于阴极集成印刷电路板(printed circuit board,PCB)式电流传感器的换流路径杂散参数在线监测方法;采用高速采集卡和LabVIEW软件,构建了测量系统;通过在高压、大电流加速老化测试平台上的实际测试,实现了mΩ级电阻与nH级电感的杂散阻抗准确提取,验证了在线监测方法的有效性。

关键词：集成门极换流晶闸管换流路径杂散阻抗在线监测

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面向MMC应用的大功率IGCT器件加速老化试验拓扑研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：朱鸿凡吴锦鹏王鹏刘佳鹏陈政宇余占清赵彪曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系

集成门极换流晶闸管（IGCT）具有阻断电压高、通流能力强等特点，在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力。但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题，成为限制应用的潜在因素，如何针对不同工况开展加速老化等效测试成为开展可靠性研... 详细信息

集成门极换流晶闸管（IGCT）具有阻断电压高、通流能力强等特点，在柔性直流输电等领域具有广阔的应用潜力。但其在高电压、大通流应力下的可靠性问题，成为限制应用的潜在因素，如何针对不同工况开展加速老化等效测试成为开展可靠性研究的关键瓶颈。本文以MMC工况为代表，针对IGCT器件可靠性等效测试难题开展研究。首先分析了MMC工况下IGCT器件的暂态电气应力和长期电热应力，分别采用TCAD仿真软件与平均值等效计算模型定量获得了IGCT器件在实际工况下的应力大小；其次，基于应力分析结果，提出了一种三半桥式两级电流应力加速老化试验拓扑，设计并搭建了2500V/4000A/150Hz参数的IGCT加速老化试验平台；最后，开展了约100h高压、大电流老化运行试验，验证了平台具备长时运行的能力，且等效测试应力达到设计要求。本文所提出的等效拓扑及其构建方法，不仅解决了MMC工况下IGCT器件的加速老化测试问题，对其他交直流变换工况、其他类型功率半导体亦有很好的参考价值。

关键词：集成门极换流晶闸管可靠性加速老化试验电热应力电力电子

高牌号无取向硅钢生产流程中织构控制研究现状

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材料导报 2024年第13期38卷 199-207页

作者：褚绍阳干勇仇圣桃项利田玉石石超钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心北京100081 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取... 详细信息

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取向硅钢磁感和铁损的主要因素之一,受到生产工艺的影响。然而,高牌号无取向硅钢工艺流程长,影响织构控制的工艺因素众多。为了满足高牌号无取向硅钢在低铁损时实现高磁感,在产品加工时应尽量避免对磁性能不利的{111}织构的形成,促进对其有利的{100}和{110}织构形成。本文首先介绍了高牌号无取向硅钢的工艺流程,对比了国内外钢铁企业产品的磁性能(P_(15/50)和B_(50))。其次,阐述了高牌号无取向硅钢在炼钢、热轧、常化、冷轧和成品退火过程中促进有利织构形成的影响因素。最后,归纳出能促进高牌号无取向硅钢有利织构形成的生产工艺,并对织构控制的发展方向提出了建议。

关键词：高牌号无取向硅钢生产工艺织构控制磁感

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生物质基导电水凝胶的研究进展

材料导报 2024年第4期38卷 200-213页

作者：白忠薛王学川李佳俊冯宇宇白波涛黄梦晨岳欧阳刘新华陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心西安710021 陕西科技大学生物质与功能材料研究所西安710021

随着石油危机日趋严重与“绿色发展”观念持续推进,生物质材料凭借其可再生、来源丰富、可生物降解、生物相容性好等诸多优势已成为众多领域的研究热点。生物质基导电水凝胶(Biomass-based conductive hydrogels,BCHs)是以生物质为原料... 详细信息

随着石油危机日趋严重与“绿色发展”观念持续推进,生物质材料凭借其可再生、来源丰富、可生物降解、生物相容性好等诸多优势已成为众多领域的研究热点。生物质基导电水凝胶(Biomass-based conductive hydrogels,BCHs)是以生物质为原料制备的具有导电性质的水凝胶,具有生物质材料良好的生物相容性和生物降解性等本体性能,同时具有水凝胶的柔软特性和导电功能材料的电化学性能。本文首先根据导电原理的不同,将BCHs划分为离子导电、电子导电、离子-电子协同导电三个类型,接着介绍了基于BCHs的柔性可穿戴设备、超级电容器、发电机、智能机器人、组织工程等领域的最新应用研究,最后结合目前研究现状,对BCHs的应用前景和发展趋势进行展望。

关键词：生物质材料导电水凝胶导电类型柔性器件组织工程

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新能源大基地风光储容量协调优化配置

电力自动化设备 2024年第3期44卷 1-8页

作者：李明轩范越汪莹王炜牛拴保魏韡清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 国家电网有限公司西北分部陕西西安710048

大型新能源基地需要协调配置风光火储容量以满足外送要求,其中火电容量及外送通道的容量通常预先确定,从而风电、光伏、储能的容量配置成为影响新能源外送效果的重要因素。为此,针对大型新能源基地,研究了风光储容量优化配置问题,提出... 详细信息

大型新能源基地需要协调配置风光火储容量以满足外送要求,其中火电容量及外送通道的容量通常预先确定,从而风电、光伏、储能的容量配置成为影响新能源外送效果的重要因素。为此,针对大型新能源基地,研究了风光储容量优化配置问题,提出了基于新能源外送可靠性的容量配置方法。基于需求侧的负荷曲线,提出了一种聚类方法来优化直流通道的计划传输功率;基于直流计划功率,提出了衡量新能源外送可靠性的送电置信概率指标;基于送电置信概率等约束,构建了风光储容量优化配置的基本规划模型。为了进一步保证在不同的场景下新能源能可靠外送,在基本规划模型的基础上加入场景分布不确定性,提出了风光储容量配置的分布鲁棒规划模型。考虑到分布鲁棒约束包含整数变量,提出了一种迭代算法用于该分布鲁棒规划模型的求解。实际算例验证了所提方法的有效性。

关键词：新能源风光储协调规划直流送电计划置信概率分布鲁棒优化容量配置

适用于风电集群的分群指标求解及自适应等值建模方法

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电力系统自动化 2024年

作者：李东晟沈沉吴林林杨艳晨清华大学电机工程与应用电子技术系国网冀北电力科学研究院

大规模风电集群通常包括多个风电场，分析时需要对其进行等值建模来提高仿真效率。当风电集群内部发生故障时，需要对集群内各风电场等值点进行选择，实现在保留内部故障线路的同时使等值机组数量尽可能少。当风电集群内部还含有其他有... 详细信息

大规模风电集群通常包括多个风电场，分析时需要对其进行等值建模来提高仿真效率。当风电集群内部发生故障时，需要对集群内各风电场等值点进行选择，实现在保留内部故障线路的同时使等值机组数量尽可能少。当风电集群内部还含有其他有源设备时，现有针对风电场的等值建模方法将无法直接应用于风电集群。为此，提出了一种适用于预想故障分析的风电集群自适应等值建模方法。首先，利用等值模型迭代仿真的方法得到其他有源设备的输出特性及风电机组的分群指标，并基于此对风电集群进行等值建模；然后，提出了各风电场等值点自适应选择方法。将该方法与等值方法相结合实现了风电集群等值模型的自动构建。最后，将所提方法与传统等值方法进行对比，证明了所提方法的有效性。

关键词：直驱风电机组风电场风电集群等值建模仿真

风光储联合发电站与电力用户的电能直接交易模型

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可再生能源 2024年第9期 1237-1245页

作者：孙书鑫宋朋飞乔颖李佳明鲁宗相清华大学电机工程与应用电子技术系国网新疆电力有限公司

随着可再生能源和负荷预测精度的不断提升，风光储联合发电站和电力用户之间的电能直接交易具有了可行性。文章建立了风光储电站和电力用户之间电能直接交易的消纳模型。该模型以社会总效益最大化为目标，在传统模型的基础上，加入直购... 详细信息

随着可再生能源和负荷预测精度的不断提升，风光储联合发电站和电力用户之间的电能直接交易具有了可行性。文章建立了风光储电站和电力用户之间电能直接交易的消纳模型。该模型以社会总效益最大化为目标，在传统模型的基础上，加入直购电合同中的电功率约束和储能相关运行约束，同时对于签订的总合同电量约束做出调整，并加入过网费和削减合同，惩罚权衡直购电量给系统带来的综合效益。结合生成的场景聚类，通过算例分析了风光储电站的日前优化结果，研究了合同电量限制因子、惩罚因子对直购电量和总社会经济效益的影响，结合纳什议价模型分析直购电价对利润均衡度的影响，验证了模型的实用性与有效性。

关键词：电能直接交易场景聚类日前优化合同电量限制因子惩罚因子

面向异步电机模型预测直接转矩控制的自适应谐波消除方法

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电工技术学报 2024年

作者：韩硕张勇军肖雄刘辰伟郭强北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心北京科技大学工程技术研究院

异步电机变频驱动系统在运行过程中会产生大量谐波，引发电机转矩脉动、损耗加重等问题，对电机性能及效率带来直接影响，因此有针对性地控制或消除驱动系统的谐波具有重要的研究意义。本文创新性地提出一种带有自适应谐波消除策略的模... 详细信息

异步电机变频驱动系统在运行过程中会产生大量谐波，引发电机转矩脉动、损耗加重等问题，对电机性能及效率带来直接影响，因此有针对性地控制或消除驱动系统的谐波具有重要的研究意义。本文创新性地提出一种带有自适应谐波消除策略的模型预测直接转矩控制(AHE-MPDTC)方法，首次将自适应谐波消除策略引入到模型预测直接转矩控制中，通过调整自适应滤波器的权重，从代价函数得到的主输入信号中消除不期望出现的频率分量，从而获得较为理想的变换器输入参考电压。测试结果表明，所提出的方法在保证系统响应速度的基础上，可以有效消除由于变换器引起的5-25次谐波，从而提升了异步电机调速系统的稳定性。

关键词：异步电机变频驱动模型预测控制自适应谐波消除