基于支持向量机的棒-板空气间隙击穿电压预测方法及其应用

空气间隙的击穿电压与放电起始前的电场分布特征存在多维非线性关系。为了实现空气间隙的击穿电压预测,以电场特征集作为输入,以间隙在加载电压下是否击穿作为输出,采用支持向量分类机建立击穿电压预测模型。针对极不均匀电场空气间隙的击穿特性受电晕影响的问题,提出两种修正方法:通过增加受电晕影响的训练样本数据,提高预测模型的泛化性能;或基于"电晕云"的思想进行二次电场计算及特征量提取,对预测模型的输入特征进行修正。采用修正后的模型对极不均匀电场下棒-板间隙的工频击穿电压及棒-板长空气间隙的操作冲击放电电压进行预测,预测值与试验值吻合良好。该方法有利于减少试验次数,降低试验成本。     

短路工况下柔直换流站直流场内瞬态电场预测分析

柔性直流换流站在发生短路故障时会产生瞬态强电磁场,对换流站内的二次设备产生潜在影响。针对定海换流站短路试验时二次设备处的电场骚扰问题进行了系统研究,分析了短路故障时直流场内关键节点的电位,建立了直流场内设备的三维模型。考虑直流断路器分断时的时变拓扑结构,将获得的直流场内各节点电位函数作为电准静态场求解区域的第1类边界条件,分别计算了3种短路工况下直流断路器周围二次设备处的电场分布。研究结果表明,二次设备处电场强度最高可达33 kV/m,上升下降沿最快为40 μs;电场强度的大小由空间布局和电压幅值共同决定,电场强度波形与电压波形上升下降沿一致。     

交流电场下水滴对导线电晕特性的影响

导线电晕会带来巨大的危害,是输电线路设计与运行必须考虑的重要因素之一,而降雨天气会严重影响导线的电晕特性。本文在小型电晕笼内对导线表面附着水滴时进行交流电晕试验,同时结合二维和三维有限元仿真来分析导线的电晕特性。研究表明,导线表面布满水的起晕电压远小于导线表面附着少量水滴的起晕电压;根据水滴在电晕过程中的破裂方式提出采用水滴的第一次破裂电压和第一次喷射微滴电压来表征水滴在电场作用下的稳定程度,试验得到导线表面附着三滴水的第一次破裂电压、第一次喷射微滴电压低于导线表面附着一滴水的值;水滴在交流电场中将会做两倍于电场频率的受迫振动,而且水滴在不同的振动位置对空间场强的畸变程度不一,这将导致水滴电晕过程中的瞬时电晕现象;通过三维仿真计算得到导线表面附着三滴水时的空间场强最大值和强场强区域体积大于导线表面附着一滴水的值,说明三滴水时对电场的畸变更为严重。     

4000 m高海拔地区特高压变电站导线电晕特性与选型研究

1000 kV变电站中导线连接方式多样,其表面电场分布由于邻近效应而极不均匀,导线表面易发生电晕放电,尤其在高海拔地区,导线起晕电压将降低。为了防治导线表面电晕,优化变电站电磁环境,必须选择合理的导线型式。提出了一种数值计算和有限元仿真为主、电晕模拟试验为辅的变电导线选型方法,研究提出了导线表面场强控制值,计算获得了采用不同选型方案时导线表面工作场强与临界场强之比E_m/E_c、可听噪声L₅₀值与电场分布,给出了4000 m海拔特高压变电站导线选型方案并通过了电晕试验验证。结果表明：导线表面场强控制值推荐取值为1.84 kV/mm;若4000 m海拔特高压变电站仍采用常规4分裂导线,则其站内E_m/E_c和可听噪声L₅₀值将分别增大50.0%和23.7%,导线表面电晕严重。采用该推荐选型方案时,站内E_m/E_c和可听噪声L₅₀值分别为0.79和60.29 dB,导线表面最大场强为1.67 kV/mm,...     

工作温度下电气强度测试原理分析

作者通过对测试原理的工作电源,高压镇定值及试验电压波形的分析得知,按标准推荐的测试原理图进行工作温度下电气强度试验,其设备能够满足三项技术指标:(1) 试验时,器具工作状态不变;(2) 器具工作时的耐压试验状态不变;(3) 试验电压为50Hz正弦波。最后,作者提出仅在原有设备增加二个变压器—隔离变压器和冷态电气强度试验设备的电源变压器即可解决问题的方案,可供行业有关检测部门参考。     

特高压电晕笼直流分裂导线正极性电晕起始特性分析

为了研究特高压电晕笼分裂导线正极性电晕起始特性,应用模拟电荷法计算绞线的表面电场,采用一次镜像,最外层的每一股铝线用8个模拟电荷代替,依据极不均匀电场下电晕自持判据以及光电子二次发射过程,计算特高压电晕笼绞线的起始电压。应用特高压电晕笼进行了单根钢芯铝绞线(LGJ)900-75导线,6*LGJ900-75(分裂间距450),8*LGJ400-35(分裂间距400)导线干燥和降雨率分别为2.4mm/h,20mm/h,30mm/h条件下的电晕损失试验研究。通过切线法得到了三种形式导线干燥情况下的起晕电压,计算和试验起晕电压的对比分析说明计算模型可以应用于计算特高压电晕笼直流导线正极性的起晕电压,在此基础上进一步的分析计算表明:特高压电晕笼导线正极性电晕起始电压随着分裂数的增加而增加,随着分裂间距的增加而降低,随着子导线半径的增大而增大;淋雨条件下的表面粗糙度,随着降雨率的增加而降低,同时呈现出饱和的趋势。     

提高高比阻粉尘除尘效率的电源设计方案

火电厂在降低排烟温度、获得较高燃烧效率的同时,导致烟气中粉尘的比电阻升高。高比电阻粉尘易引起反电晕现象。为了避免静电场反电晕造成的除尘效率的下降,提出了一种直流加脉冲的除尘供电电源。直流电源一方面能够产生临界击穿电场的电晕电压;另一方面在抑制反电晕期间能够为静电场提供足够的迁移能量,瞬时冲击脉冲电源能够使电场中的电子与离子获得足够的能量,有利于扩散和粉尘荷电。两种电源经过耦合作用在除尘器上,能够很好地抑制反电晕现象。此外,还给出了此种电源的硬件设计与控制方法,最后的仿真实验进一步证明了该方案的可行性。     

提高高比电阻粉尘除尘器除尘效率的研究

由于中国锅炉燃煤飞灰比电阻高,在电除尘器阳极板上容易出现反电晕现象而造成除尘效率下降.EPIC-Ⅱ电除尘器电源控制系统通过分析二次电压波形,采用间歇供电方式自动调节充电比,可达到最大电晕电压且使反电晕最小.同时EPIC-Ⅱ控制系统还引入了降功率振打,进一步提高了除尘效率.文中以华能威海电厂3号电除尘器为例,详细描述了反电晕对除尘效率的影响及EPIC-Ⅱ控制系统在电除尘器控制系统中的应用,并表明优化充电的间歇供电和降功率振打是抑制反电晕的较好办法.     

电晕放电初始电流的宽频测量方法

为得到试验导线电晕放电产生的初始电流特性,提出了一种新的电晕笼实验方案和电晕放电初始电流的宽频测量方法。在新实验方案中,电晕笼笼体对地绝缘并施加试验电压,电晕笼试验导线两端分别经阻抗过渡导线、同轴电缆、并在同轴电缆末端端接匹配阻抗接地,有效解决了传统电晕笼试验导线的宽频阻抗匹配,实现了对电晕放电初始电流的宽频测量。而且,由于新方案中测量在地电位进行,比传统方法具有更高的安全性和可操作性。在单点电晕放电实验平台上利用新方法获得了电晕放电的初始电流脉冲波形,并通过实验和仿真方法,研究了同轴电缆末端连接不同端接阻抗对电晕电流波形的影响,仿真结果和测量结果吻合,检验了该方法的有效性和准确性。此外,还进行了新方法和传统方法的对比实验,研究了试验导线高电位与低电位两种方式下的电晕放电初始电流的等效性,研究表明,试验导线在两种带电方式下电晕放电时的初始电流脉冲波形的各项特征指标具有一致的统计值和概率密度分布,进一步为该方法的有效性提供了依据。     

孤立金属放电针电晕电流特性的研究*

为定量分析强电场下孤立金属放电针电晕放电强度,首先通过实验获取圆柱型铁质金属尖端在发生电晕放电时的瞬时电晕电压值;在分辨率为1 cm情况下,利用二维有限元法将电晕电压值转换成铁质放电针尖端处的电场值;拟合建立了电晕电流与金属尖端处电场之间的函数公式。最后,根据得到的电晕电流公式与野外观测得到的负环境电场下的电晕电流作对比,发现实验室环境下的放电针电晕放电强度明显小于野外观测环境的,且电晕电流增强幅度弱于野外观测环境的。     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

电除尘器使用的新一代脉冲高压电源

本文从社会发展的需求——粉尘排放标准的日益提高出发,介绍了当前电除尘器高压电源的研究热点:新一代脉冲高压电源的特点和电路工作原理及电路参数设计原则。新一代脉冲高压电源是电除尘器达到新的粉尘排放标准,特别是减少细微颗粒PM2.5排放的首选方案。     

一种间接测量电压互感器二次回路电压降的方法

通过研究电压互感器（voltage transformer,VT）二次回路电压降的主要来源,分析 VT二次回路阻抗的构成和运行特性,发现接触电阻是导致 VT二次回路电压降变化的主要原因。当计量电压二次回路阻抗为确定值时,VT二次负荷和 VT二次回路压降存在着对应的关系,可以通过测量二次负荷值来了解二次回路阻抗值,进而推算 VT二次回路压降值。基于此,推导出了用 VT二次负荷计算出 VT二次回路电压降的公式,并提出了通过分析对比 VT二次回路负荷变化大小及趋势,来对 VT二次回路压降开展技术监督的工作方法。     

Voltage sag compensation with minimum energy injection by use of a micro‐SMES

This paper presents a method to compensate voltage sags with minimum energy injection for a series‐connected voltage restorer using a micro‐SMES. A circuit for extracting the fundamental symmetrical components from sag voltages and a minimum energy injection algorithm is described. Simulations of voltage sag compensation have been carried out using PSCAD/EMTDC for various faults. The simulation results confirm the validity of the proposed method and show the possibility of reducing the size of energy storage devices. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 70–80, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10047     

一种电容式调压脉冲功率电源设计和工作分析

为了设计研制一种电容式调压脉冲功率电源并分析其工作特性,采用双向晶闸管调压、升压整流和限流的充电方式,以及先粗调后细调的策略向电压给定单边逼近以实现快速高精度充电。分析了3种感性负载的放电脉冲工作形式:弦波脉冲电流配合电容反充能量回馈,可用于重复频率要求较高的场合;续流波电流的有效脉宽较宽,可用于要求放电高频分量相对较小的场合;交流衰减波电流可用于永磁体的退磁等应用中。放电电流峰值由负载电感和电阻值共同决定,减小电感能大幅度提高输出功率,但受放电晶闸管的指标di/dt的制约电感有最小值。电容反充电压能量回馈是提高脉冲功率电源效率和增加电源重复频率最有效的手段。给出了评价和使用该类电源技术指标的计算方法,除了最高工作电压、最大储能之外,可根据负载给出最大输出功率、输出峰值电流、最大电压重复频率等技术指标,并可在给出的曲线上选取匹配的工作参数。     

倍加器型高频高压数字电源

为了精确控制不同的工作环境下静电除尘器的电压,讨论了传统静电除尘用低频高压电源与高频高压电源的区别,用PSpice软件仿真了静电除尘器用高频高压电源。分析了频率对倍加器输出电压的影响;利用仿真结果拟合出高压硅堆导通时间公式,可用于高压硅堆损耗计算及高压硅堆型号的选择;利用公式推导出负载对输出功率的影响。最后给出基于LabVIEW环境的倍加器型高频高压电源实验,验证其频率、输出的可控性;通过电压反馈控制,将杂散电容引起的不稳定频率上限从<5kHz提高到>10kHz,降低了电源所需高压电容的大小,降低了系统成本。     

A portable class of 3‐transistor current references with low‐power sub‐0.5 V operation

This work proposes a new class of current references based on only 3 transistors that allows sub‐0.5 V operation. The circuit consists of a 2‐transistor block that generates a proportional‐to‐absolute‐temperature or a complementary‐to‐absolute‐temperature voltage and a load transistor. The idea of a 3T current reference is validated by circuit simulations for different complementary metal‐oxide‐semiconductor technologies and by experimental measurements on a large set of test chips fabricated with a commercial 0.18 μm complementary metal‐oxide‐semiconductor process. As compared to the state‐of‐art competitors, the 3T current reference exhibits competitive performance in terms of temperature coefficient (578 ppm/°C), line sensitivity (3.9%/V), and power consumption (213 nW) and presents a reduction by a factor of 2 to 3 in terms of minimum operating voltage (0.45 V) and an improvement of 1 to 2 orders of magnitude in terms of area occupation (750 μm²). In spite of the extremely reduced silicon area, the fabricated chips exhibit low‐process sensitivity (2.7%). A digital trimming solution to significantly reduce the process sensitivity is also presented and validated by simulations.     

逆变器开关管变驱动电流技术研究

传统的逆变器驱动电路中,驱动电流是按开关管最大关断电流下的最高电压尖峰来设计且是固定的,但在最大关断电流以下的工作状态,关断电压尖峰较小,IGBT有较大的安全电压裕量,牺牲了器件效率。为此提出一种逆变器变驱动电流技术及电路。该电路的驱动关断电流随开关管关断电流的下降而上升,提高了开关管在全负载范围下的关断速度,降低了IGBT的关断损耗。设计的原则是,关断电压尖峰不会超过最大允许值,且调节是实时进行的。讨论了关断电压尖峰与关断电流、驱动电流和漏感之间的关系。在一个230 V DC输入/80 V AC交流输出/500 W额定负载的单相半桥逆变器上进行测试,结果表明采用所提驱动电路,额定负载下效率较传统驱动提升近0.7%,实现了驱动电路的优化。     

新型软开关切换反激式变换器的研究

针对现有的软开关切换反激式变换器辅助开关无法达到软切换及轻载时不能实现软切换的问题,提出了一种新型软开关切换反激式变换器,借助所加入的软开关辅助电路,和辅助开关上串联二极管,不仅能使主开关工作在零电压状态下切换,其辅助开关亦能在零电流状态下切换,也能避免辅助变压器的饱和。此外,所加入之辅助开关并非浮接而是和主开关共地,所以辅助开关的控制信号无需隔离,因而降低了控制电路的复杂度。实验结果表明:提出电路的主、辅开关在满载和轻载时都工作在软性切换状态,提高了电路在整个负载范围内的工作效率。     

一种新型的能量回馈型DFIG低电压穿越Crowbar拓扑

为了双馈感应风力发电机(DFIG)满足低电压穿越(LVRT)要求,同时降低硬件成本,提出了一种新型的能量回馈型撬棒电路(Crowbar Circuit)。新型电路将传统电路的直流侧通过一个合理设计的反馈回路,将Crowbar直流电压反馈嵌位到转子变流器的直流母线,降低了由于较长的转子电缆造成的传输线效应对Crowbar电路耐压的影响,并对反馈回路的特性进行了分析。在2MW双馈风力发电机组上进行了仿真和实验验证。仿真和实验表明,回馈型拓扑可以有效改善Crowbar电路电压余量,其具有较好的理论和工程应用价值。