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质子注入缓冲层结构的高压FS-IGBT动态坚固性研究

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1924-1931,I0022页

作者：魏晓光聂瑞芬金锐王耀华李立田宝华王松华北京智慧能源研究院北京市昌平区102200

具有多重质子注入(multiple proton injection,MPI)缓冲层结构的FS-IGBT,相比传统磷注入缓冲层结构的同类型器件,其动态坚固性发生了改变。通过对MPI缓冲层结构的FS-IGBT的短路特性研究发现,MPI缓冲层的峰数越多,抗短路热失效能力越强,... 详细信息

具有多重质子注入(multiple proton injection,MPI)缓冲层结构的FS-IGBT,相比传统磷注入缓冲层结构的同类型器件,其动态坚固性发生了改变。通过对MPI缓冲层结构的FS-IGBT的短路特性研究发现,MPI缓冲层的峰数越多,抗短路热失效能力越强,但是峰数太多,可能会引起IGBT在短路时的栅极电压振荡,造成器件失效。这与IGBT在短路大电流下的Kirk效应有关。Kirk效应造成短路时IGBT栅电极下电场降低,电子运动速率减小,进而栅电极下累积的电子造成栅极输入电容的改变,引起栅电压振荡。此外,实验发现,MPI缓冲层峰的氢相关施主(hydrogen-related donors,HDs)浓度不仅与注入剂量和激活温度有关,还与注入次数有关,具体表现为注入次数多,辐射损伤多,HDs浓度越高。文中研究不同MPI缓冲层结构的IGBT关断坚固性。

关键词：多重质子注入缓冲层短路坚固性振荡 Kirk效应

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基于大涡模拟与中尺度数值天气模式的精细化风场模拟

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南方能源建设 2024年第1期11卷 96-104页

作者：欧敏焯吴迪张敏海南明阳智慧能源有限公司海南三亚572000

[目的]结合中尺度模型与大涡模拟模型,考虑大气边界层变化,开展了亚公里级的项目机组排布的数值模拟,给海上风机项目在选址排布阶段提供发电效能高的排布方案。[方法]将中尺度数值天气模拟结果转换为大涡模拟模型输入的边界条件,并在大... 详细信息

[目的]结合中尺度模型与大涡模拟模型,考虑大气边界层变化,开展了亚公里级的项目机组排布的数值模拟,给海上风机项目在选址排布阶段提供发电效能高的排布方案。[方法]将中尺度数值天气模拟结果转换为大涡模拟模型输入的边界条件,并在大涡模拟模型中引入实际风电场运行的模型参数,进行考虑实际大气边界层变化下的风电场空间的环境风场数值模拟试验,基于风电场收集的观测数据,对本风场精细化模拟方案的结果进行评估。[结果]模拟结果表明:将中尺度天气模型的模拟结果转换为大涡模拟模型能读取的动态驱动并基于该模型对风电场所处的风场进行模拟,其模拟结果能再现在实际风电场中,外部风场流经风电场后,外部风场的变化和在风电机群内所产生的尾流及其对于风电场内部风场的影响,且在风机轮毂处的风速模拟值的均方根误差为1.54 m/s。[结论]该考虑中尺度气象要素变化和风电场对环境风场影响的风场精细化模拟方案可为实际项目设计阶段提供相应的指导。

关键词：中尺度数值天气模拟大涡模拟尾流效应风电机组实测数据

多变量系统的分散式补偿自抗扰控制方法与频域分析

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信息与控制 2024年第4期 540-549页

作者：刘雷伟何婷王佑暨南大学国际能源学院能源电力研究中心明阳智慧能源股份有限公司

为利用低阶控制器对热力系统中含有高阶大惯性环节的多变量对象进行控制，结合高阶补偿控制和分散式自抗扰控制提出了一种分散式补偿自抗扰控制方法。基于此，通过理论推导给出了系统的闭环传递函数，并根据多变量系统中的逆奈奎斯特阵... 详细信息

为利用低阶控制器对热力系统中含有高阶大惯性环节的多变量对象进行控制，结合高阶补偿控制和分散式自抗扰控制提出了一种分散式补偿自抗扰控制方法。基于此，通过理论推导给出了系统的闭环传递函数，并根据多变量系统中的逆奈奎斯特阵列设计方法，定量分析了所提出的分散式补偿自抗扰控制与传统分散式控制方法的稳定区域大小。利用实例进行仿真实验，结果表明：分散式补偿自抗扰控制在稳定区域大小、动态性能和鲁棒性上均优于不具有补偿环节的传统分散式自抗扰控制，提高了低阶控制器控制高阶多变量系统的控制性能，有着良好的应用前景。

关键词：多变量系统高阶大惯性自抗扰控制补偿结构分散式解耦逆奈奎斯特阵列

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基于数字单元法的平纹织物压实形态变化研究

复合材料科学与工程 2024年

作者：颜丙越张卓尹立何剑飞北京智慧能源研究院

平纹编织复合材料因其强度高、性能稳定、结构简单等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。作为复合材料的增强结构，平纹织物的几何特征对结构性能有重要影响。作为一种柔性结构，平纹织物纱线的几何形状受工艺参数影响易发... 详细信息

平纹编织复合材料因其强度高、性能稳定、结构简单等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。作为复合材料的增强结构，平纹织物的几何特征对结构性能有重要影响。作为一种柔性结构，平纹织物纱线的几何形状受工艺参数影响易发生明显形变。针对玻璃纤维平纹织物，采用四种压力制备了四种复合材料试样。对四种试样内部纱线结构进行了Micro-CT扫描。使用数字单元法对平纹织物进行了细观尺度建模，并进行了四种压力下的压实模拟。将Micro-CT扫描结果与模拟的纱线形态进行对比，验证了模拟方法的正确性，进一步分析了织物在压力载荷下纱线形态变化过程。

关键词： Micro-CT技术数字单元法流动压实纱线形态

基于不确定性分析与电价波动的电-氢-热综合能源系统分析

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高压电器 2024年第7期60卷 69-77页

作者：闫振靖李皓然杨欣可李浩南程艳杰沈飞周峻西安平高智慧能源有限公司西安710000 西安交通大学西安710049

“双碳”目标背景下,建设以电—氢—热多能流耦合的综合能源系统不仅可以解决新能源并网难的问题,也可以促进能源领域降碳减排。对于电—氢—热综合能源系统,以燃料电池与电解池为能源枢纽,实现电—氢—热的相互转换,进一步提高能源的... 详细信息

“双碳”目标背景下,建设以电—氢—热多能流耦合的综合能源系统不仅可以解决新能源并网难的问题,也可以促进能源领域降碳减排。对于电—氢—热综合能源系统,以燃料电池与电解池为能源枢纽,实现电—氢—热的相互转换,进一步提高能源的梯级利用效率,增强电网调度灵活性。文中首先建立了一个基于不确定性分析与电价波动的电—氢—热综合能源系统,分析了不同能量消耗方式和电价波动对综合能源系统投资成本的影响;其次,研究了可再生能源的不确定性对系统“弃风、弃光”决策的影响机制。结果表明:综合能源系统可通过电—氢—热3种形式的能量高效转换,实现削峰填谷和长时间储能。由于可再生能源不确定性而产生的“弃风弃光”现象,可通过降低风光发电成本进行消除,进而提高综合能源系统的稳定性和灵活性。

关键词：燃料电池电解池储能系统综合能源系统

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风力机组尾流模型适用性评价

南方能源建设 2024年第1期11卷 42-53页

作者：李胜葛文澎吴嘉诚曲春明孙睿明阳智慧能源集团股份公司广东中山528437

[目的]风力机组的尾流效应是风电场能量损失的重要因素,研究机组尾流有利于优化机组排布,提升风电场的经济性。[方法]分别对8种常见尾流模型的尾流风速衰减、湍流强度预测情况进行对比研究。为确保评估的合理性,基于风场测量数据及风洞... 详细信息

[目的]风力机组的尾流效应是风电场能量损失的重要因素,研究机组尾流有利于优化机组排布,提升风电场的经济性。[方法]分别对8种常见尾流模型的尾流风速衰减、湍流强度预测情况进行对比研究。为确保评估的合理性,基于风场测量数据及风洞实验数据进行定量分析,对比数据范围限定于风机下游距离3倍到10倍风轮直径。[结果]分析结果表明:对于尾流风速预估,二维模型较一维模型与实际尾流风速分布结构更契合,其中Jensen-Guass有着更好的尾流宽度预测,而2D-k-Jensen尾流中心风速预测精度更高且多工况适应性更强,最大平均偏差及偏差标准差分别为8.7%、5.5%,均适用于机组尾流风速预估。一维模型中的Jensen模型尾流中心风速预估能力虽最好,部分工况平均偏差低于10%,但Park模型在尾流风速水平分布预测上表现更佳,案例2中预测性能与二维模型相当,各工况平均偏差均低于10%,较前者更适合尾流速度预测。对于湍流强度的预测,Ishihara模型在湍流结构的预测展现出明显优势,平均偏差均低于10%,但尾流中心处湍流强度预测结果较差,不利于下游机组位置处湍流强度的预测,其余模型中Frandsen、Jensen-Guass在低环境湍流强度工况的预测相对较好,但高环境湍流强度下两者存在相反趋势,Frandsen模型预测精度更高,适合机组湍流强度预估,而Jensen-Guass的预估结果远大于实验值,预测结果较不稳定。高上游风速下各模型尾流风速预估精度均有较大的提升,环境湍流强度的提高对模型尾流风速和湍流强度预估精度有一定的促进作用,Jensen-Guass模型除外。[结论]Jensen-Guass和2D-k-Jensen模型尾流风速预测值与实测数据吻合较好,Frandsen模型湍流强度预测性能更佳,可作为海上风场机位排布优化及尾流控制分析的参考尾流模型。

关键词：风力机组尾流模型风速衰减湍流强度实测数据对比研究

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齿轮箱行星轮系故障诊断与原因分析

机械传动 2024年第9期48卷 128-138页

作者：王子顺汪韵朗赵东辉明阳智慧能源集团股份公司广东中山528400

综合运用振动信号分析、内窥镜检查、宏观观察、金相分析、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)分析、能谱仪分析(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)和力学性能试验等多种技术手段,针对某型号风电齿轮箱出现的沿齿槽径向开... 详细信息

综合运用振动信号分析、内窥镜检查、宏观观察、金相分析、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)分析、能谱仪分析(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)和力学性能试验等多种技术手段,针对某型号风电齿轮箱出现的沿齿槽径向开裂现象进行了故障诊断与原因分析。通过振动信号分析发现异常振动,并通过频谱分析和时域特征提取了确定异常振动的特征;通过内窥镜检查确认故障位置,拆解后利用SEM检测确认裂纹源存在一块大尺寸夹杂物,并通过EDS明确了夹杂物的成分;进一步分析确定齿轮贯穿性开裂的整个过程,通过综合分析确定了故障原因和位置,为设备维护提供了科学依据,并为提高生产效率、延长设备寿命、降低故障损失和维修成本提供了参考。

关键词：风力发电机组故障诊断原因分析故障闭环齿轮开裂

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风电叶片前缘雨蚀测试及防护方法研究

涂料工业 2024年第2期54卷 45-49,55页

作者：姚中强顾育慧明阳智慧能源集团股份公司广东中山528400

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋... 详细信息

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋转臂法等常用的耐雨蚀测试方法,并提出了耐雨蚀评估方法的改进方向。列举了叶片常用的几类前缘防护材料性能特点,对比了不同制样环境下前缘漆材料的耐雨蚀性能差异。阐述了前缘防护材料的选型评估思路,提出了考虑项目地域降雨情况、叶片线速度等因素的前缘差异化防护思路。

关键词：风电叶片前缘损伤雨蚀测试材料评价方案设计

基于SVC的电动汽车集群并网鲁棒优化调度模型

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高电压技术 2024年第1期50卷 386-393页

作者：李宏胜李鵾汪洋高菲张瑜谢宏福国网河北省电力有限公司营销服务中心石家庄050000 中国电力科学研究院有限公司北京100192 南京东博智慧能源研究院有限公司南京210000

针对电动汽车(electric vehicle,EV)入网时长和荷电状态(state of charge,SOC)的不确定性,提出基于支持向量聚类(support vector clustering,SVC)的电动汽车集群并网鲁棒优化调度模型。以EV的充放电功率作为决策变量,用户最小充电成本... 详细信息

针对电动汽车(electric vehicle,EV)入网时长和荷电状态(state of charge,SOC)的不确定性,提出基于支持向量聚类(support vector clustering,SVC)的电动汽车集群并网鲁棒优化调度模型。以EV的充放电功率作为决策变量,用户最小充电成本为目标函数,建立集群EV调度模型。利用EV历史充电数据,以包含所有样本数据的最小超球体作为不确定集形状,将广义直方图交叉核作为核函数,计算EV入网时间和充电时长参数的不确定集,建立基于SVC的集群EV鲁棒优化调度模型。算例分析结果表明,所提方法能更准确地描述EV充电的不确定性参数,所提模型在保证经济性的同时能迅速响应分时电价,具有较好的实用性。

关键词：电动汽车不确定集入网时长荷电状态支持向量聚类鲁棒优化