智能电网用空间电能集能转换器

提出球形集能拓扑并建立其数学解析模型,分析影响其集能效果的因素。考虑到集能拓扑的实际应用,在球形拓扑的基础上改进为球冠型拓扑结构。通过建立调理电路的大信号和动态扰动模型,给出了调理电路反馈网络的设计原则,仿真结果验证了电路的可行性。针对外电场变化对调理主电路工作特性的影响,建立了仿真模型,研究了等效输入电压变化下的调理主电路工作特性。在搭建的自供能系统实验平台上进行实验,实验结果验证了集能转换器的整体工作性能。     

球形偶极子电场传感器的仿真建模与分析

针对常用瞬态电磁脉冲测试手段的缺点,笔者给出了一种新型的球形偶板子电场传感器,并对其进行了仿真建模和分析.文中分别在时、频域研究了负载阻抗变化和传感器尺寸变化对其测试特性的影响,并直观地给出了传感器输出电压的波形失真情况及其频率特性.结果显示:传感器低频特性受其负载阻抗影响显著,而其高频特性受传感器尺寸影响显著.分析结...     

内部缺陷对高压直流电缆电场分布影响的有限元分析

高压直流电缆实际运行过程中可能会有缺陷出现,使得电缆内部电场分布发生畸变,加速绝缘材料的老化。运用有限元分析的方法,对直流电缆电场分布进行了二维和三维建模和仿真分析,研究了不同电缆绝缘层温差、缺陷位置及尺寸情况下电缆中单个球形缺陷对周围绝缘材料的影响,得到了较为通用的直流电缆缺陷对电场畸变的计算公式。研究发现三维仿真更加适合对缺陷进行研究,稳态下缺陷对电场的加强决定于材料的电导率,且缺陷对绝缘材料的影响是局部的.     

电容式集能转换器的调理拓扑分析与优化

集能转换器可使智能化变电站中的无线传感器实现能量自给,在未来智能电网中具有广阔的应用前景。文中首先分析了电容式集能转换器调理电路的主要影响因素及相应的解决方法。提出了调理电路的一种无源器件设计拓扑,并对其进行了系统建模,包括大信号模型和动态小扰动模型,进一步分析了调理电路的静态输出和动态工作特性。基于临界工作条件下的理论推导,建立了调理电路关键参数的优化方法,并获得各电气参数的优化取值。利用PSPICE仿真软件对调理电路拓扑进行仿真验证,结果表明了文中理论分析和参数优化方法的有效性。     

四象限机电能量转换器解耦方法研究

研究了四象限机电能量转换器解耦方法,提出了一种非惯性空间隔离的等效建模方法,验证了其磁耦合程度低的特性,并在此基础上进一步进行机械解耦,实现对内外等效电机进行精确设计和独立控制,使对四象限机电能量转换器的暂态过程仿真更为精确,极大减小了四象限机电能量转换器的建模和控制难度.仿真结果验证了该模型和控制方式的可行性。     

一种凸极式磁阻型球形电机的结构设计

为了提高球形电机的输出转矩,降低控制系统的复杂程度,提出了一种新型磁阻型球形电机。首先,介绍了电机的基本结构和运行原理,建立了电机的数学建模,基于有限元软件使用虚位移法对电机进行建模,确立电机的电感曲线和矩角特性。然后,以输出转矩、气隙磁密及定子轭磁密为目标,针对定转子的结构进行仿真分析。最后,通过计算结果分析了球形电机主要参数对电机性能的影响,完成了磁阻型球形电机的结构设计,验证了所提出的新型结构的有效性。     

四象限机电能量转换器解耦方法研究

研究了四象限机电能量转换器解耦方法,提出了一种非惯性空间隔离的等效建模方法,验证了其磁耦合程度低的特性,并在此基础上进一步进行机械解耦,实现对内外等效电机进行精确设计和独立控制,使对四象限机电能量转换器的暂态过程仿真更为精确,极大减小了四象限机电能量转换器的建模和控制难度。仿真结果验证了该模型和控制方式的可行性。     

基于电光效应电场测量系统的设计与电场实测

介绍了设计并实现的一套基于Pockels电光效应的电场测量系统,并介绍了标准电压校正和工频电场的实测过程。对被测电场进行了建模和有限元仿真计算,通过分析实测结果和仿真计算的差异,得出电场测量对电压耦合的影响因素,提出了对标准电场发生器电容分压模型的修正意见。     

平板式横向磁场永磁电动机三维有限元分析

平板式结构是横向磁场永磁电动机中较为简单的一种结构,文中对平板式结构的定位力特性和"力一位移"特性进行了理论研究.应用Ansoft有限元分析软件对平板式的几种典型结构进行三维建模,并求得了几种结构在一定电枢电流下电磁力随电角度变化的关系曲线.通过比较有限元计算与理论分析的结果,验证了理论分析的正确性.然后对不同结构的出力特性进行了分析比较,提出一种较优的平板式结构,为平板式横向磁场永磁电机的优化设计抛砖引玉.     

单周控制的单相交流斩波调压电路

阐述了单周控制用于单相电压交流斩波AC／AC转换器工作原理,并利用Matlab／Simulink软件对并联型转换器Buck电路建模并进行仿真,给出了电阻性负载稳态及突变情况下的仿真结果,证明在原理上是可行的。     

换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究

对换流变压器器身主绝缘建立了瞬态电场计算模型,分别对绝缘介质进行了各向同性线性或非线性与各向异性线性或非线性计算分析。得到了实际换流变压器模型在极性反转试验电压下绝缘结构中瞬态电场变化的分布规律,为准确进行换流变压器绝缘结构设计提供了有价值的应用结论。     

棒-板油纸复合绝缘的电场数值计算

换流变压器阀侧绕组端部属极不均匀场,承受交流电压、直流电压及极性反转等电压的作用。为此采用有限元仿真软件对棒-板油纸复合绝缘极不均匀场模型在不同参数情况时的直流场强分布、交流场强分布及极性反转场强分布进行了计算,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、纸板长度、棒直径等参数的关系曲线。棒-板油纸复合绝缘模型在交流电压及极性反转电压作用下的场强分布较为接近,但与直流电压下的场强分布有很大的不同。通过提高换流变压器阀侧绕组端部等效棒直径及油的电阻率,选择合理的油与纸空间相对位置及几何尺寸,可比较明显地提高换流变压器阀侧绕组绝缘特性。     

各向异性非线性直流电场数值算法研究

油纸复合绝缘中的直流电场与交流电场在数值算法上有很大不同,其中油浸纸的层叠结构使其电导率呈各向异性。本文应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ法建立了各向异性直流电场的有限元模型,通过一个算例验证了模型的正确性;针对材料的非线性特征,给出了合理的收敛判据和松驰因子;最后应用所建模型计算了一种典型的换流变压器绕组端部绝缘中的直流电场的分布,并与线性各向同性、非线性各向同性电场的计算结果进行了比较,所得结论与已有的试验结论一致。     

直流输电换流阀系统表面电场分析与均压环设计

为避免直流输电换流阀塔结构放电,对阀塔结构设计了合适的均压环,该设计应用ANSYS软件建立换流阀屏蔽系统结构模型,采用伽辽金间接边界元方法分别对未加均压环的阀体结构与施加均压环的整体结构进行表面场强分析,具体分析了均压环的高度、位置、间距对阀箱体结构表面场强的影响,文中对不同的均压环设计方案进行比较,在满足一定约束条件下根据比较结果选择了合适方案,该方案下的均压环使阀箱体得到良好屏蔽且均压环无起晕现象。比较结果说明换流阀体结构外部均压环之间距离越大,阀箱体结构所对应的棱边中点场强越大,均压环的施加使阀箱体模型对应尖角部位表面场强大幅度减小且均压环高度越大,阀箱体尖角部位表面场强越小。     

高压直流换流变压器电磁场特性的数值应用研究

利用有限元方法,对高压直流换流变压器建立了电磁场计算模型,对换流变压器设计中电磁场特性进行了数值应用研究,分别得到了电场和瞬态漏磁场的分布规律.     

基于有限元的模块化多电平换流器绝缘结构分析

模块化多电平柔性直流输电换流阀中分别采用了固体绝缘和空气绝缘结构,其中空气绝缘结构是比较薄弱的一个环节,实际运行或者试验中容易发生局部放电等绝缘故障.采用三维有限元电场计算方法,通过电场分布来分析模块化多电平柔性直流输电换流阀中空气绝缘结构.在换流阀空气绝缘结构分析中,分别对换流阀层间空气间隙中、换流阀外表面空气介质中以及阀厅中阀塔之间空气间隙中的电场进行计算.通过空气间隙中电场强度和电场分布情况来分析空气绝缘介质的绝缘强度,并指导换流阀绝缘结构的设计.     

柔性直流换流阀厅全模型电场多极子边界元分析

柔性直流换流阀厅内设备众多、结构复杂、多种介质共存且环境封闭,造成阀厅全模型电场强度数值计算建模难度大、计算规模大、采用传统方法计算效率低。对称多极子曲面边界元法计算速度快、内存占用少,适合于求解大规模问题。分别对2种不同结构的±160 kV柔性直流换流阀厅建模,应用对称多极子曲面边界元法计算阀厅全模型电场,计算中节点达到133万个。综合分析了阀塔屏蔽系统结构、桥臂电气连接方式以及阀厅布置方式对金具表面电场影响规律;掌握了阀厅空间内电场分布规律,为设备布置提供参考。所提方法为全面掌握柔性直流换流阀厅内电场分布提供有效手段,对设计过程中设备的绝缘配合具有重要意义。     

微型燃气轮机双向电力变换系统设计与研究

介绍了微型燃机双向电力变换系统基本组成,设计并分析了三桥臂逆变器控制方法,探讨了三相四线制逆变器解耦控制策略.通过计算与仿真,确定了电力滤波器组成元件参数,简单介绍了基于模糊控制的直流降压斩波器.在此基础上,完成了双向电力变换系统的研制,并在实验室和工程上得到了验证.实验结果表明,融合了设计思路的双向电力变换系统工作稳定可靠,性能优良,具有工程应用价值.     

能量收集技术在电气中的应用研究

探讨了电气环境下能量收集特点及其在电气应用中的价值,分析了电场能和电磁能的收集的原理,分别给出了在高电压和大电流下的能量收集的解决方案,并进行相应的仿真分析.随后,分别对两种能量收集方式进行实验,讨论其在电气应用中的可行性.     

换流阀的通断对阀塔避雷器均压环表面电场的影响

为分析换流阀的通断对阀塔避雷器均压环的影响,采用静电场有限元数值方法,在阀厅整体模型中,对阀塔避雷器均压环表面的电场分布情况进行分析。首先基于12脉动整流电路的原理,分析了换流阀各阀组件在计算时的加载方式,然后结合仿真得到阀厅设备在额定功率和轻载运行时的电位波形。采用静电场瞬时加载法求解,得到各种运行工况下阀塔避雷器均压环场强分布云图和最大值分布规律。通过分析阀塔避雷器均压表面的最大场强与换流阀的导通截止状态发现,在当前设计方案及配置条件下,截止状态下的阀塔避雷器均压环最大场强较导通状态下偏高。这表明换流阀在截止时对周围均压环电场产生的影响较开通时影响更大,这为后续阀厅金具设计优化提供更切合实际、更为准确的计算思路,具有重要的指导意义。