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新型混合式贯通牵引供电系统及其复合控制策略

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 981-991,I0011页

作者：王鑫郭祺涂春鸣肖凡侯玉超国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

电分相与负序等电能质量问题是制约电气化铁路向高速化、重载化发展的桎梏。贯通牵引供电系统为消弭上述问题提供了契机,但既有贯通方案依然存在所需器件数目多、改造成本高、可靠性差等弊端。为此,在充分利用既有牵引变压器基础上,该... 详细信息

电分相与负序等电能质量问题是制约电气化铁路向高速化、重载化发展的桎梏。贯通牵引供电系统为消弭上述问题提供了契机,但既有贯通方案依然存在所需器件数目多、改造成本高、可靠性差等弊端。为此,在充分利用既有牵引变压器基础上,该文设计一种新型混合式贯通牵引供电装置。该装置通过共直流侧与功率均分手段有效抵消输入侧纹波功率,降低有源/无源器件数目与电容容量。同时,针对直流侧二次纹波与负荷功率冲击,提出一种输入端口复合控制策略,有效解决纹波传递与冲击波动问题。最后通过仿真与实验验证所提装置及其控制策略的可行性与可靠性。

关键词：新型混合式牵引供电装置公共直流母线复合控制

考虑永磁体偏置的超磁致伸缩换能器磁能损耗分析

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5409-5419,I0033页

作者：黄博浩赵能桐高兵杨明智杨文虎国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

研究超磁致伸缩材料的损耗特性是掌握换能器热特性与优化设计的关键,当超磁致伸缩棒材工作在永磁体偏置磁场中,内部磁畴状态变化使得材料的损耗特性发生改变,进而对超磁致伸缩换能器(giant magnetostrictive transducer,GMT)的磁能损耗... 详细信息

研究超磁致伸缩材料的损耗特性是掌握换能器热特性与优化设计的关键,当超磁致伸缩棒材工作在永磁体偏置磁场中,内部磁畴状态变化使得材料的损耗特性发生改变,进而对超磁致伸缩换能器(giant magnetostrictive transducer,GMT)的磁能损耗计算产生了较大挑战。因此,提出考虑永磁体偏置的换能器磁能损耗计算方法,首先,基于超磁致伸缩材料磁化和磁畴理论,推导永磁体偏置条件下的超磁致伸缩换能器磁能损耗数学机理模型。然后,利用微元思想,建立考虑永磁体偏置及棒材轴向磁场分布不均匀影响下的换能器磁能损耗计算模型,并通过有限元方法验证了模型的有效性。最后,搭建超磁致伸缩换能器损耗特性测试平台,通过分析不同工况下换能器的磁能损耗特性,验证所提模型的准确性。实验结果表明:提出的考虑永磁体偏置影响下的损耗计算模型,在换能器励磁频率50~1050Hz、磁通密度幅值0.01~0.25T工况下,模型结果与实测数据的平均误差为2.93%,可有效分析超磁致伸缩换能器的磁能损耗。

关键词：超磁致伸缩换能器(GMT) 永磁体偏置磁能损耗模型计算参数辨识

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钙肥对不同粒型花生开花、下针、结果动态的影响研究

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中国油料作物学报 2024年

作者：肖萍唐康谭红娇曾宁波罗梓楠刘登望李林湖南农业大学旱地作物研究所国家花生工程技术研究中心长沙分中心/湖南省花生工程技术研究中心湖南农业大学农学院

为探究在瘠薄红壤旱地施用钙肥对花生生殖生长的影响，本研究选取大粒品种湘花2008、中粒品种湘花55、小粒品种蓝山小籽，设置施钙和不施钙两个处理，进行土柱栽培，调查和测定花生花、果针、荚果发育动态。结果表明：（1）施钙促进前... 详细信息

为探究在瘠薄红壤旱地施用钙肥对花生生殖生长的影响，本研究选取大粒品种湘花2008、中粒品种湘花55、小粒品种蓝山小籽，设置施钙和不施钙两个处理，进行土柱栽培，调查和测定花生花、果针、荚果发育动态。结果表明：（1）施钙促进前期开花，控制中、后期开花，缩短花期；大、中、小粒型品种开花总量分别降低50.59%、38.47%、26.55%；减少高位花量，增加低位花量，提高有效花期内的开花总量。（2）施钙提高前期总果针数，降低生育后期果针数及未入土果针数，对前期未入土果针数影响不大；其中大粒型果针数受施钙的影响大于中粒型和小粒型，分别降低68.38%、53.55%、54.83%。（3）施钙提高不同粒型总果数尤其是中大果数，降低后期幼果数，且对大、中粒型品种的影响均大于小粒型品种。（4）施钙可以提高成果率，对不同粒型的成果率的效果表现为：大粒型>小粒型>中粒型。综上，不同粒型花生品种对南方缺钙瘠薄红壤旱地的适应性存在差异，从增产角度考虑，初步确定适宜种植大粒型品种，并在种植过程中建议增施钙肥。

关键词：钙肥红壤花生不同粒型生殖生长

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不同株型小花生品种氮素养分吸收利用特性

中国油料作物学报 2024年第2期46卷 370-376页

作者：董露琳傅惠林唐康刘娜杨龙兴曾宁波罗梓楠张昊李林刘登望湖南农业大学农学院国家花生工程技术研究中心长沙分中心/湖南省花生工程技术研究中心湖南农业大学旱地作物研究所湖南长沙410128

南方小花生植株高大的地方良种与矮化改良的品种并存。为探明其需氮规律,实现差异化施肥的高产管理,以湖南主栽的高秆地方良种安化小籽、矮秆现代品种湘黑小果为材料,设置4个基施复合肥用量0、450、600、750 kg/hm^(2),分别代表土壤背景... 详细信息

南方小花生植株高大的地方良种与矮化改良的品种并存。为探明其需氮规律,实现差异化施肥的高产管理,以湖南主栽的高秆地方良种安化小籽、矮秆现代品种湘黑小果为材料,设置4个基施复合肥用量0、450、600、750 kg/hm^(2),分别代表土壤背景(CK)、低肥(F30)、中肥(F40)、高肥(F50)水平,于4个生育时期测定并分析植株各器官氮含量、积累与分配状况。结果表明:氮含量以高秆品种果>叶>根>茎为序;矮秆品种则以叶>果>根>茎为序。叶、根氮含量表现为高秆叶>根>果,利于营养器官的氮素同化吸收。氮积累量两品种各器官以叶>果>茎>根为序。除苗期外,其余时期的全株、叶、茎氮积累量表现为高秆>矮秆;根在苗期、结荚期为高秆矮秆,而地下部反之,说明矮秆植株吸收的氮素更利于转运到荚果。氮素利用效率均为矮秆>高秆,氮素生产效率、氮肥偏生产力两品种均以F40、F30最高,过度施肥降低氮素利用效率。综上,矮秆品种氮素积累量对增肥的响应度较低,总积累量虽然较少而在荚果中分配较多,并具有更高的氮素利用效率;品种株型特点应作为南方典型贫瘠酸性红壤区小籽花生生产上确定施肥量的主要依据。

关键词：花生当地品种矮秆品种株型施肥量氮素需肥特性

考虑架构灵活重构的混合式贯通牵引供电装置应急管控与故障恢复策略

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4052-4065页

作者：王鑫郭祺涂春鸣侯玉超肖凡湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心长沙410082

基于牵引变压器与两相交流输入至单相交流输出(两相-单相)变换单元的混合式贯通牵引供电系统(HATPSS)凭借其设备利用率高、改造成本低等优势而受到关注。然而,两相-单相变换单元作为系统中的薄弱环节,其任意端口故障会导致系统出现负序... 详细信息

基于牵引变压器与两相交流输入至单相交流输出(两相-单相)变换单元的混合式贯通牵引供电系统(HATPSS)凭借其设备利用率高、改造成本低等优势而受到关注。然而,两相-单相变换单元作为系统中的薄弱环节,其任意端口故障会导致系统出现负序电流与功率缺失等问题,严重者将引发整个贯通系统失稳。此外,受HATPSS供电架构特殊性及其控制目标多样性的影响,传统牵引系统冗余备用方案与应急管控技术适用性差等问题突出。鉴于此,该文针对两相-单相变换单元的输入/输出端故障工况,综合考虑牵引站中既有设备应急管控潜能与两相-单相变换单元控制自由度的特点,分别提出面向HATPSS的应急管控与故障恢复策略。仅通过牵引变压器、联络开关、两相-单相变换单元等系统既有装置间的协同配合,实现在不同故障工况下HATPSS额定功率运行与负序电流抑制。最后,仿真与实验验证了在不同工况下该文所提应急管控策略的可行性与有效性。

关键词：混合式贯通牵引供电系统端口故障应急管控故障恢复负序

计及电网侧储能交互作用的MIDC后续换相失败机理分析及抑制策略

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高电压技术 2024年第7期50卷 2820-2832页

作者：尹寒航周小平陈燕东邓凌峰洪乐荣朱仁龙国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

利用电网侧储能的无功支撑能力有望改善多馈入直流输电(multi-infeed high voltage direct current,MIDC)的电压暂态特性,但是电网侧储能接入后,电力电子装备之间的相互作用会影响MIDC控制特性。在计及电网侧储能与MIDC交互作用基础上,... 详细信息

利用电网侧储能的无功支撑能力有望改善多馈入直流输电(multi-infeed high voltage direct current,MIDC)的电压暂态特性,但是电网侧储能接入后,电力电子装备之间的相互作用会影响MIDC控制特性。在计及电网侧储能与MIDC交互作用基础上,分析了故障持续阶段与故障清除阶段的MIDC后续换相失败机理。研究表明,在故障持续阶段,由于电网侧储能的交互作用,定电流控制切换为定关断角控制时直流电流更大,并且电流偏差控制输出减少使越前触发角下降,造成换相供给面积不足的影响更大;在故障清除阶段,计及直流电流振荡影响,越前触发角下降及大幅波动会导致换相供给面积不足;在MIDC系统处于功率恢复过程中,若电网侧储能无功功率指令置为0,将增大后续换相失败风险。然后,针对电网侧储能以及MIDC控制策略进行改进,提出了计及电网侧储能交互作用的MIDC后续换相失败抑制策略。最后,在多种故障类型下仿真验证了所提控制策略有效性。

关键词：多馈入直流输电系统电网侧储能后续换相失败机理分析抑制策略

基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3339-3352页

作者：李俊豪涂春鸣王鑫郭祺肖凡国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠... 详细信息

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠性较低。为此,该文首先补充了适用于“网-源-储-车”架构的规则管控策略,并构建了计及经济性与电压不平衡度的多目标管控优化模型;然后,提出一种基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略,采用优化管控为主、规则管控为辅的形式,以实时管控时间阈值为导向,有序切换输出指令,在保证站点能量管控的可靠性与实时性的同时,实现整体运行效果的优化提升;最后,基于刘家沟牵引变电所实测数据对所提策略进行验证,结果表明,该文所提策略在实现新能源就地消纳与再生制动能量高效利用的同时,可改善牵引网电压水平与公共电网电能质量。

关键词：电气化铁路网-源-储-车实时能量管控规则管控优化管控

基于热网络分区等效策略的Si/SiC混合器件耦合热参数辨识方法

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3718-3731页

作者：龙柳肖凡涂春鸣肖标郭祺国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,... 详细信息

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,目前针对热监测的研究往往需满足热稳态平衡和功率损耗可测两大条件,在实际变流器中实用性较低。基于此,该文以零输入响应法为切入点,首先,对Si/SiC混合器件热结构特性进行分析,详细阐述零输入响应法直接应用于混合器件时所带来的高阶热约束条件难以表征的问题;其次,通过对SiIGBT与SiC MOSFET进行热网络分区处理实现模型的降阶,构建出壳温降温曲线时间常数与热参数之间的约束关系,提出了基于热网络分区等效思想的混合器件耦合热参数辨识方法,所提方法简化了功率损耗测量步骤与热平衡态条件,在并联器件耦合热参数辨识研究中具有简单、通用、流程化高的应用优势;最后,通过实验验证了该文所提方法的准确性和有效性。

关键词：耦合热参数辨识 Si/SiC混合器件热网络分区热时间常数热约束

花生花期极端品种开花成针结荚习性差异及与产量相关性

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中国油料作物学报 2024年

作者：向雪林朱丹青刘光华汪柏丞徐国凤禹晨晏刘登望罗梓楠曾宁波李林湖南农业大学农学院国家花生工程技术研究中心长沙分中心/湖南省花生工程技术研究中心湖南农业大学旱地作物研究所邵阳市农业科学院

为探究花生花期极端品种开花成针结荚习性差异及其与产量相关性，选择4个花生品种（花期冗余类型的DL123和安化红皮小籽、花期集中类型的花育9130和天府22），研究花期、开花动态、成针、结荚性能及与产量关系。结果表明：花期冗余类型... 详细信息

为探究花生花期极端品种开花成针结荚习性差异及其与产量相关性，选择4个花生品种（花期冗余类型的DL123和安化红皮小籽、花期集中类型的花育9130和天府22），研究花期、开花动态、成针、结荚性能及与产量关系。结果表明：花期冗余类型品种的始花期、开花期、盛花期、全花期均极显著早于集中类型品种，而终花期极显著晚于后者。冗余类型品种的总花期时长平均85.5 d、低效花期时长平均82.2 d、低效花期率平均96.06%,均极显著大于集中类型品种。花期冗余类型品种的平均单株高位花数96.90朵、高位花率66.06%、高位针数50.72个、高位针率59.49%，极显著高于集中类型平均值的37.09朵、27.87%、29.28个、40.45%，单株高位果数、高位果率则极显著低于集中类型品种。冗余类型的平均高位花成针率52.31%、总花成果率21.06%、高位花成果率2.95%、总针成果率36.71%、高位针成果率5.69%、有效花率14.14%、有效针率24.87%，均极显著低于集中类型。单株总果数与终花期、总花期时长、低效花期时长均为显著负相关，与高位花率、高位针数、高位针率也呈一定程度负相关。单株产量与终花期、总花期时长、低效花期时长、高位花数均显著负相关，与全花期则为显著正相关。综上，花期冗余类型品种花、针、果三类库时空冗余的弊端严重影响结荚性能和单株产量；而花期集中、单株花数适中、开花成针位置低的品种冗余生长少，具有更优的成库性能，可为后续改良花生开花成针结荚性能、培育花期集中的高产高效良种提供理论支撑。

关键词：花生花期花果针荚果成果率