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聚醚酰亚胺纳米复合电介质中指数分布陷阱电荷跳跃输运对储能性能的影响

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物理学报 2024年第2期73卷 14-25页

作者：宋小凡闵道敏高梓巍王泊心郝予涛高景晖钟力生西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

目前常见聚合物电介质电容器的储能性能在高温下会急剧劣化,难以满足航空航天和能源等领域的需求.为提高介质高温储能性能,常掺杂纳米填料对电介质改性,通过改变电介质内部陷阱参数来调控电荷输运过程,但其内部陷阱的能级和密度与储能... 详细信息

目前常见聚合物电介质电容器的储能性能在高温下会急剧劣化,难以满足航空航天和能源等领域的需求.为提高介质高温储能性能,常掺杂纳米填料对电介质改性,通过改变电介质内部陷阱参数来调控电荷输运过程,但其内部陷阱的能级和密度与储能性能间的定量关系仍需进一步研究.本文构建线性聚合物纳米复合电介质中指数分布陷阱电荷跳跃输运的储能与释能模型并进行了仿真.纯聚醚酰亚胺在150℃的体积电阻率和电位移矢量-电场强度回线的仿真结果与实验符合,证明了模型的有效性.不同陷阱参数纳米复合电介质的仿真结果表明,增大总陷阱密度和最深陷阱能级,会降低载流子迁移率、电流密度和电导损耗,提升放电能量密度和充放电效率.在150℃和550 kV/mm外施场强下,1.0 eV最深陷阱能级和1×10^(27) m^(-3)总陷阱密度的纳米复合电介质放电能量密度和充放电效率分别为4.26 J/cm^(3)和98.93%,相比纯聚醚酰亚胺提升率分别为91.09%和227.58%,显著提升了高温储能性能.本研究为耐高温高储能性能电容器的研发提供了理论和模型支撑.

关键词：陷阱能级和密度储能密度充放电效率纳米复合电介质

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汽轮机部件制造中焊接工艺优化及其对焊缝强度的影响研究

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第5期 0145-0148页

作者：汤迪铭候景风杨玲玲通用电气能源(杭州)有限公司浙江杭州311231

汽轮机零件的焊接方法乃至其良好运作的安全,举足轻重。为追求焊接品质与力量,汽轮机零件焊接方式遭到激烈探求。涉猎焊接与焊缝之实力的奥秘,实验室模拟与实地检验相结合,考量材质、焊接的细节,与焊接技巧的改良尝试。发现策略在于:准... 详细信息

汽轮机零件的焊接方法乃至其良好运作的安全,举足轻重。为追求焊接品质与力量,汽轮机零件焊接方式遭到激烈探求。涉猎焊接与焊缝之实力的奥秘,实验室模拟与实地检验相结合,考量材质、焊接的细节,与焊接技巧的改良尝试。发现策略在于:准确调校电压、电流与焊接之速度,挑选适切的焊料,以及预热后的冷却步伐,皆可显著提升焊缝的拉伸强度,以及其对疲劳的抗力。优化后的焊接工艺显著提高了焊接接头的微观组织和力学性能,使焊缝强度得到了显著增强。此外,通过焊接工艺的优化,还能够改善焊接接头的形貌,减少焊后变形和焊接缺陷,为提高汽轮机部件的使用性能和使用寿命提供了有力的技术支撑。这些研究结果不仅可以为汽轮机部件的焊接生产带来实际的技术指导,更对焊接理论研究具有一定的推进作用。

关键词：汽轮机部件焊接工艺焊缝强度抗拉强度抗疲劳性

焊接参数对汽轮机部件焊接接头性能的影响分析

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第5期 0032-0035页

作者：候景风杨玲玲汤迪铭通用电气能源(杭州)有限公司浙江杭州311231

在汽轮机零部件的焊接接头的性能方面,其具有至关重要的作用,直接影响着机械的工作效能与使用年限。此项研究是深远的,对焊接参数进行了多方面的剖析,追求其与汽轮机零部件焊接接头性能的内在关联。选择特定试验方法,调整了多样焊接参... 详细信息

在汽轮机零部件的焊接接头的性能方面,其具有至关重要的作用,直接影响着机械的工作效能与使用年限。此项研究是深远的,对焊接参数进行了多方面的剖析,追求其与汽轮机零部件焊接接头性能的内在关联。选择特定试验方法,调整了多样焊接参数——电流、电压、焊接速度以及焊接能量。然后,运用电子显微镜和金相显微镜等技术,对汽轮机零部件焊接接头的微观构造做了观察,进行了分析。焊接参数对接头的力学性能,微观结构,甚至裂纹的形成等方面,都有极大的影响。电流和电压对于接头强度的影响最为深远,如果电流和电压过大或过少,都会导致接头性能的降低。而适宜的焊接速度和焊接能量则可以有效避免裂纹的产生,提高接头的冲击韧性。本研究为汽轮机部件的焊接工艺优化提供了重要依据,同时对汽轮机部件的开发和焊接质量控制具有实践指导意义。

关键词：汽轮机部件焊接参数微观组织接头性能焊接工艺优化

微波离子推力器中磁场发散区电子加热模式研究

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物理学报 2024年第9期73卷 199-203页

作者：付瑜亮张思远杨谨远孙安邦王亚楠西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

在微波离子推力器的磁场结构设计中,一般认为增大磁镜区的面积能够约束更多电子,有利于提高能量利用率;减小发散区面积能够减少电子在壁面的损失,有利于降低放电损耗.随着一体化仿真研究深入,发现利用Child-Langmuir鞘层的特性可约束电... 详细信息

在微波离子推力器的磁场结构设计中,一般认为增大磁镜区的面积能够约束更多电子,有利于提高能量利用率;减小发散区面积能够减少电子在壁面的损失,有利于降低放电损耗.随着一体化仿真研究深入,发现利用Child-Langmuir鞘层的特性可约束电子,使其在鞘层与磁镜间往复运动获能.对此,本文设计了适用于1 cm磁阵列微波离子推力器的磁场结构,并对其初始放电和束流引出过程进行了一体化仿真,对比阐明了电子在磁场发散区受Child-Langmuir鞘层、天线表面鞘层和磁镜共同约束下的获能模式.该获能模式可提升磁场发散区的电子温度,促进电离,提升栅极前等离子体密度,进而提升束流密度.仿真结果表明,在氙气流量0.3 sccm(1 sccm=1 mL/min),微波功率为1 W,栅极电压φ_(sc)/φ_(ac)=300 V/–50 V条件下,磁阵列微波离子推力器的电流密度较2 cm微波离子推力器提升57.9%.本文从理论上对磁场发散区电子加热模式进行了验证,研究结果将为微波离子推力器优化设计提供理论依据,促进微波离子推力器性能提升.

关键词：电子回旋共振离子推力器电子约束电子加热

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基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1168-1179页

作者：丰富胡海林葛琼璇杨杰程浪江西理工大学电气学院江西赣州341000 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000 磁浮技术铁路行业重点实验室上海201804 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高... 详细信息

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。

关键词：直线感应电机无速度传感器模糊扩展卡尔曼滤波边端效应系统噪声

机电制造精加工技术在蒸汽机轮领域中的创新应用

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第5期 0149-0152页

作者：杨玲玲汤迪铭候景风通用电气能源(杭州)有限公司浙江杭州311231

蒸汽发电机组作为全球最大的电力设备,其制造精度和稳定性,直接决定了全球电力系统的平稳运行。随着科技日新月异,机电制造技术正在焕发新的活力,精加工技术在蒸汽机轮制作业的应用也愈发倍受重视。本研究履行着这样一项使命,蒸汽机轮... 详细信息

蒸汽发电机组作为全球最大的电力设备,其制造精度和稳定性,直接决定了全球电力系统的平稳运行。随着科技日新月异,机电制造技术正在焕发新的活力,精加工技术在蒸汽机轮制作业的应用也愈发倍受重视。本研究履行着这样一项使命,蒸汽机轮制造的传统精加工技术并瞥见的远景,是数字控制机床和激光打磨等先进方法的创新应用。这些新型精加工技术,在方便提升制造精度、降低生产花费、甚至减轻环境负担这三方面都有显著成效。其中, 数控机床因应用自动化和精确性较强,可以有效地提高加工精度和效率,而激光打磨技术则因其无接触性,大大降低了机轮的磨损。研究不仅为机电制造精加工技术在蒸汽机轮制造中的广泛应用提供了理论依据,也对未来开发更为先进、环保、经济的精加工技术具有积极的指导作用。

关键词：机电制造精加工技术蒸汽机轮数控机床激光打磨

考虑短路电流暂态分量的高压交流系统短路故障限流器参数设计

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高电压技术 2024年第8期50卷 3769-3782,I0034-I0036页

作者：刘嘉伟袁佳歆周航李旭哲莫作权武汉大学电气与自动化学院电网环境保护全国重点实验室武汉430072

在高压交流输电系统(HVAC)发生短路故障时,极大可能会产生含暂态分量(short circuit current transient component,SCTC)的短路故障电流;当SCTC含量很大时甚至会产生短路电流的零点漂移现象,会对故障限流器(fault current limiter,FCL)... 详细信息

在高压交流输电系统(HVAC)发生短路故障时,极大可能会产生含暂态分量(short circuit current transient component,SCTC)的短路故障电流;当SCTC含量很大时甚至会产生短路电流的零点漂移现象,会对故障限流器(fault current limiter,FCL)的限流工作和参数设计造成很大的影响。针对上述问题,提出了一种SCTC泄能型故障限流器(SCTC energy drain type fault current limiter,SEDFCL)及其参数设计方法,可以加快SCTC的衰减。首先,分析了SEDFCL与SCTC的相互影响和SEDFCL的电磁路工作机理,并研究了SEDFCL场路耦合特性,对电磁参数进行了设计;然后,通过有限元仿真搭建了220 kV SEDFCL模型,探究了SEDFCL结构的有效性、合理性、RC参数的调节作用,以及故障情况下SEDFCL功能的有效性;最后,搭建一台小容量样机,建立试验平台并进行样机试验,证实SEDFCL结构和功能的有效性。与传统五柱式限流器(five-column hybrid excitation type FCL,FHETFCL)相比,SEDFCL将时间常数显著降低117.66%,限流效果提高6.29%。

关键词：暂态分量故障限流器泄能场路耦合有限元分析

基于改进饱和电流密度法的气-固界面电荷分布特性仿真研究

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 117-126页

作者：刘杉姜喆袁书文李杨谢更生王青于彭宗仁先进输电技术国家重点实验室北京102209 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

直流电压下气-固界面存在自由电荷积聚现象,对沿面闪络等放电行为具有重要影响,与绝缘子的安全可靠性密切相关。国内外学者对此开展了大量实验和仿真研究,已有研究表明,气-固绝缘表面电荷的来源主要有3种:固体侧的体电流、气体侧的离子... 详细信息

直流电压下气-固界面存在自由电荷积聚现象,对沿面闪络等放电行为具有重要影响,与绝缘子的安全可靠性密切相关。国内外学者对此开展了大量实验和仿真研究,已有研究表明,气-固绝缘表面电荷的来源主要有3种:固体侧的体电流、气体侧的离子电流以及气-固表面的面电流。在气体绝缘开关设备(GIS)、气体绝缘金属封闭输电管廊(GIL)等电力设备中,各关键部件的控制场强较低,正常运行时不会发生局部放电,故气体侧电荷来源主要为气体分子的弱电离,但是气体场域的对流扩散方程离散形式会出现振荡解,直接求解易导致迭代不收敛。为了解决此难题,本文提出绝缘子气-固界面电荷积聚的改进饱和电流密度计算方法,并搭建柱式绝缘子表面电荷测量实验系统,测量了常温常压下空气中柱式绝缘子在直流电压下的表面电荷积聚特性,通过对比分析,验证了仿真计算方法的合理性和准确性。结果表明:支柱式绝缘子表面在直流电压下存在两个异极性电位峰、1个同极性电位峰,且随加压时间增大,电位峰位置不变。在试样下部,气体侧电流小于固体侧电流密度,表面积聚负电荷,在试样上部气体侧电流大于固体侧电流密度,表面同样积聚负电荷;在试样中部,绝缘子表面积聚正电荷,固体侧电荷占主导因素。研究结果可为直流输电设备的设计提供理论支持。

关键词：表面电荷饱和电流 HVDC系统柱式绝缘子优化计算

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±800kV换流变阀侧套管温度场仿真与大电流温升试验分析

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高电压技术 2024年第3期50卷 994-1002页

作者：谢更生史石峰王琪林王青于刘鹏彭宗仁西安交通大学电气工程学院电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一... 详细信息

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证。首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核。仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A。

关键词：胶浸纸套管换流变阀侧套管直流输电工程计算流体力学温升试验