谐波注入串联三相桥式12脉波整流电路的研究

简要分析串联三相桥式12脉波整流电路的基本原理,针对谐波对电网的影响以及提高功率因素,采用谐波注入三相桥式12脉波整流电路,实现24脉波无源多电平整流.基于matlab/simlink建立谐波注入12脉波整流电路的仿真模型.实验结果表明,谐波注入法明显降低交流侧电流的谐波含量和输入电流总畸变率(THD),同时改善功率因素,大大降低了谐波对电网的干扰,提高了电能的利用率.     

基于模糊综合评价法的输电线路山火遥感甄别算法

传统输电线路山火遥感甄别算法通常采用亮温值阈值法直接对火点进行甄别,阈值难以准确设定会导致山火的误甄别或漏甄别问题。为实现输电线路山火遥感的准确甄别,在传统火点甄别算法基础上,提出了热点再甄别的思想,即依据亮温值阈值确定出可能的山火热点后,再对热点进行模糊综合评价以准确甄别山火火点。结合对广东省山火发生的时空规律进行研究,确定了导致山火发生的6个致灾因子,提出采用模糊综合评价法,实现输电线路山火的准确甄别。首先利用火险评判等级确定火险决策集及阈值,随后通过6个致灾因子建立因子集并作为输入,构建隶属度函数并设置权重向量,根据最大隶属度原则输出热点的置信度,并与阈值进行比较,判断火点的真伪。通过广东省2005—2016年12年间的山火数据库和该模型于2017年在广东电网的应用实例作为算例,对该模型进行验证。结果表明该模型较传统算法准确率高,可以满足输电线路山火的防治要求。     

基于nRF24L01的无线心电采集系统的设计

设计了一种基于nRF24L01的无线心电采集系统,该系统采用模拟集成电路对心电信号进行调理和采样,通过前置放大电路、带通滤波电路、主放大电路、50 Hz陷波电路、电平抬升电路等电路调理心电信号后,使用无线传输模块nRF24L01将心电信号发送至上位机中显示,从而达到通过PC显示和监测心律变化的目的.     

干式铁心电抗器电磁-热-结构多物理场耦合仿真及协同优化研究

干式铁心电抗器长期处于电磁、热及应力等物理场中,其温升和振动问题日益严重。为了解决上述问题,提高金属导体材料的利用率,该文提出了干式铁心电抗器多物理场耦合仿真与协同优化相结合的设计方法。首先分析铁心电抗器温升及振动机理,指出影响铁心电抗器温升及振动的主要因素。然后,搭建干式铁心电抗器系统级协同优化模型。温升方面采用包封线圈-气道单元散热效率优化方法,在振动方面采用Kriging近似模型优化方法,通过灵敏性分析将设计变量划分为敏感和不敏感2个层次。最后,采用多岛遗传算法获得最佳的设计,仿真结果验证了优化设计方法的正确性。优化结果表明,该文提出的干式铁心电抗器多物理场协同优化设计方法,在满足电感、温升和振动等参数的前提条件下,绕组和铁心的用量分别减少了17.1%和6.7%,显著提高了金属导体利用率。     

基于电磁-结构力场耦合的铁芯电抗器振动特性分析及优化方法

建立准确的材料磁致伸缩模型是分析铁芯电抗器振动特性的关键。为准确建立硅钢片磁致伸缩模型，基于经典Jiles-Atherton(J–A)磁滞模型和二次畴转模型建立了铁芯材料磁致伸缩模型，提出了基于改进粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)与归一化的阻尼最小二乘算法(Levenberg-Marquardt, LM)的混合优化算法，结合实验测量结果，该算法能够准确和快速辨识模型中的5个特征参数。根据软磁材料模型特征参数，构建了考虑磁致伸缩特性的三相干式铁芯电抗器几何模型，分析了铁芯电抗器铁芯振动位移分布。利用中心组合试验设计与有限元仿真相结合的方法，获得了不同气隙结构参数下电抗器的振动位移仿真结果，并建立了能够准确预测铁芯振动位移的正交多项式模型。以电抗器铁芯振动位移最小作为目标函数，在保证电感值基本不变的情况下获得了铁芯最佳气隙长度。优化结果表明，在最佳气隙结构参数下电抗器振动位移减少了10%，电感值变化仅为0.051%，优化方法对于降低铁芯电抗器的振动具有重要的参考意义。     

基于神经网络模型与多岛遗传算法的空心电抗器隔音装置优化设计

干式空心电抗器长期处于电磁–热–力等多物理场环境中，其噪音和温升问题一直是学者关注的热点问题。根据干式空心电抗器的设计参数，利用COMSOL有限元软件建立了3维电磁–结构–声场和流场–温度场多物理场耦合仿真模型，获得了加和未加隔音装置下电抗器声场和温度场仿真结果。分析了电抗器声压级水平和温升分布特点，采用中心组合试验设计与有限元仿真相结合的方法，获得了在不同结构参数的隔音装置下电抗器声场和温度场仿真结果。在此基础上，构建了神经网络模型，该模型反映了电抗器测点声压级水平及最高温度与隔音装置结构参数间的响应关系，通过灵敏度分析技术获得结构参数对电抗器声压级水平和最高温度的影响程度。最后，基于多岛遗传优化算法，获得了最佳的隔音装置结构参数。优化结果表明：在最佳结构参数下，电抗器声压级水平和最高温度分别下降了13.9 dB和26.3℃，该优化方法对电抗器隔音装置的参数优化具有重要的参考意义。     

基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化

损耗和金属导体用量是干式铁心电抗器优化设计过程中需要考虑的关键因素，为有效降低损耗和成本，该文提出基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化方法。首先以干式铁心电抗器为研究对象，建立磁场-流场-温度场模型，将磁场计算获得的铁心和线圈损耗密度作为热源，经过流-热耦合计算得到电抗器温度分布；建立磁场-结构场模型，将基于磁场计算得到的电磁力作为应力项，计算得到铁心及线圈振动位移分布，通过有限元仿真与拉丁超立方试验设计相结合的方法，得到不同结构参数下铁心电抗器温升与振动位移结果。为进一步简化优化流程，采用灵敏度分析方法进行参数降维，针对关键参数建立设计参数与温升、振动之间的代理模型，并采用多目标遗传算法得到满足电抗器性能要求的Pareto前沿解集。考虑到电抗器金属导体用量与损耗之间相互冲突，引入VIKOR综合决策方法，在确定优化目标权重的基础上，计算Pareto解集的利益比率大小，以最小利益比率确定最优设计参数组合，最后通过仿真验证优化设计方法的正确性。优化后的铁心电抗器与优化前相比，在损耗增加4.4%的情况下，铁心和线圈金属导体用量分别减少了3.0%和16.6%，同时温升及振动在满足设计要求的基础上分别降低了7.4%和16.7%。所提方法可以有效提升电抗器性能，为电抗器优化设计提供指导。     

考虑硅钢片磁致伸缩特性的干式铁芯电抗器铁芯振动分析及优化

铁芯电抗器振动的主要原因包括铁芯的麦克斯韦力及硅钢片的磁致伸缩效应。为了准确地建立硅钢片磁致伸缩模型，基于Jiles-Atherton磁滞模型，并根据软磁材料的二次畴转模型理论，建立铁磁材料磁致伸缩模型，采用自适应模拟退火(adaptive simulated annealing, ASA)算法提取模型中的多个参数。在确定磁致伸缩模型有效性的基础上，利用多物理场仿真软件构建考虑磁致伸缩模型的干式铁芯电抗器振动计算模型，分析铁芯电抗器铁芯的振动分布特点，结合拉丁超立方抽样实验方法与Kriging模型建立能够准确预测铁芯振动位移的优化模型，在均衡铁芯电抗器电磁及振动特性的情况下使得铁芯上的金属导体用量最小化，获得电抗器铁芯的最佳结构。并对比分析优化前后电抗器模型的特性，优化数据显示，电抗器铁芯部分的金属导体用量相较于优化前降低9.21%，且此时的电感仅改变了0.31%，同时优化后铁芯振动减少18.18%，满足电抗器电磁及振动要求。     

不同温度下环保型HFO-1234ze(E)/CO2混合气体分解机理

由于SF6气体的温室效应，以C4F7N、C5F10O、C6F12O和HFO-1234ze(E)等气体为代表的新型环保替代气体得到了广泛的关注，但对于这些气体分子在局部过热或放电状态下导致设备内部温度升高时的分解机理还缺乏研究，为了进一步探究新型环保气体替代SF6气体的可行性。本文以HFO-1234ze(E)分子为例，基于ReaxFF反应分子动力学方法和密度泛函理论，从微观层面模拟研究了HFO-1234ze(E)分子和不同温度下20%HFO-1234ze(E)/80%CO2混合气体的分解现象。结果发现：HFO-1234ze(E)分子存在着7种不同的分解路径，且CO2中的C=O会最先分解，而HFO-1234ze(E)中的C-F键和C=C双键焓值较高，断裂较为困难，随着温度的升高，发生分解的时间也越早；当温度低于2000K时，HFO-1234ze(E)/CO2混合气体几乎都不会发生分解，但当温度为2000K时，HFO-1234ze(E)分子不会发生分解，但CO2分子会迅速发生分解，2600K以上时，温度每上升2000K，HFO-1234ze(E)就会多分解5个左右，CO2就会多分解35个左右，直到最后基本完全分解。混合气体主要分解产生CO、O2、C2O2、HF、CF4、C2F6、C3F6和C3H3F3等各类自由基，其中CO为有毒气体、HF为强腐蚀性气体，应采取措施对其含量进行监测，其他分解产物的化学性质均较为稳定且对环境无害，并仍然具有一定的绝缘能力，表明20%HFO-1234ze(E)和80%CO2混合气体在一定程度上可以完全替代SF6气体，这也为进一步研究其他新型环保混合气体提供了理论依据和工程指导。