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《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。 切向励磁型磁场调制电机的附加磁动势及其抑制技术综述 作者：方颖, 梁子漪, 李大伟, 曲荣海 摘要：由于等效气隙小、聚磁能力强的特性,切向励磁型磁场调制（SA-FMPM）电机具有高转矩密度的优势,在低速直驱领域极具应用潜力。然而研究发现,SA-FMPM电机中存在“磁障效应”,即磁路经过反向励磁的永磁体时,会被迫进入气隙,造成磁路磁阻增加、反电动势降低。此时,铁磁极磁位波动引入了附加磁动势,削弱了磁
《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。
切向励磁型磁场调制电机的附加磁动势及其抑制技术综述
作者：方颖, 梁子漪, 李大伟, 曲荣海
摘要：由于等效气隙小、聚磁能力强的特性,切向励磁型磁场调制（SA-FMPM）电机具有高转矩密度的优势,在低速直驱领域极具应用潜力。然而研究发现,SA-FMPM电机中存在“磁障效应”,即磁路经过反向励磁的永磁体时,会被迫进入气隙,造成磁路磁阻增加、反电动势降低。此时,铁磁极磁位波动引入了附加磁动势,削弱了磁场调制效果,限制了SA-FMPM电机的转矩性能。
针对上述现象,该文首先探讨了SA-FMPM电机中“附加磁动势”的产生机理,建立了磁位波动的分析模型及其定量解析方法,并分析了附加磁动势对电机性能产生的不利影响;其次,归纳了附加磁动势抑制思路及衍生的新型拓扑结构,并总结了各类拓扑的优缺点;再次,从转子侧、定子侧和谐波综合优化设计三个层面分类讨论了现有的电机高性能设计技术与附加磁动势之间的联系,进一步阐述了可有效抑制附加磁动势的各类设计方法;然后,梳理了其他永磁体嵌入式电机拓扑中存在的附加磁动势现象;最后,对附加磁动势理论发展和从其角度指导嵌入式永磁电机的拓扑设计与创新进行了总结与展望。
基于电磁热双向耦合的内置式永磁同步电机温度场等效模型及温度场分析
摘要：准确获得电机运行时的温度分布是保证电机安全运行的重要条件。作为温度场分析的边界条件,电机表面传热系数对电机温度场计算结果的准确性有较大影响。该系数的主要影响因素包括电机尺寸以及电机周围的环境温差等,是一个随环境温差变化而改变的非线性变量。针对常规电机温度场分析经验公式中采用常量传热系数作为边界条件,致使电机温度场有限元计算值与实验值之间存在较大误差这一问题,该文提出了一种基于电磁热双向耦合迭代计算的传热系数修正方法,可根据电机运行过程中的电机本体与环境温差修正计算传热系数,从而改善温度场有限元计算精度。在此基础上,以一台内置式永磁同步电机为研究对象,建立了其温度场等效模型,对不同负载工况下的发电运行进行温度场分析。最后,通过实验验证了所提传热系数修正方法的有效性。
单层双列背绕式直线感应电机反相供电下电感参数特性研究
作者：李彦飞, 李子欣, 张航, 赵聪, 李耀华
摘要：单层双列背绕式直线感应电机具有加工难度低、容错性高、组装方便等优点,在高速电磁驱动领域应用前景广阔。然而,该电机背部间隙内绕组磁场耦合强烈,加之分段供电运行模式下静态纵向端部效应明显,导致电机参数分析难度较大。该文分析了反相供电方式降低背部间隙绕组漏感的原理,并通过建立反相供电下考虑定子段间气隙在内的等效磁路模型,解析推导了电机气隙磁通密度及电感参数,搭建有限元仿真模型及实验原理样机开展验证,仿真与实验结果表明了分析的正确性。
转子气孔条件下笼型感应电机电磁力时空特性研究
作者：陈艺, 邓文哲, 钱喆, 李国丽, 王群京
摘要：该文分析了转子导条存在气孔时笼型感应电机的电磁力时空特性。首先,解析推导了健康和导条存在不同程度气孔时感应电机径向电磁力的时空特性。然后,通过有限元仿真,计算了不同程度气孔条件下感应电机附加电磁力的阶次及频率特征,验证了理论分析的正确性。最后,通过定子电流及振动测试进一步验证了上述理论结果。结果表明,感应电机转子导条气孔会产生与转差率相关的附加电磁力,其幅值与气孔程度有关,附加电磁力最终会在振动频谱中引入额外的谐波成分。该文的研究厘清了感应电机气孔条件下所产生的附加电磁力时空特性,揭示了感应电机气孔故障下的特征频率,对于感应电机转子导条气孔的识别与诊断具有重要意义。
虚拟电压激励离散变换坐标系定向的非注入式永磁同步电机电感在线观测方法
作者：周杨威, 聂子玲, 彭力, 邹旭东, 李华玉
摘要：使用平均值模型的永磁同步电机电感在线辨识方法存在欠秩问题。为解决该问题,引入一种虚拟电压激励离散变换坐标系定向的开关时间尺度电机模型,从逆变器输出的基本开关矢量和电流纹波中提取电感信息,实现电感在线观测。所提方法无需额外电流注入和位置传感器反馈,且适用于直接转矩控制和有限集模型预测控制等无调制的驱动策略,实现了非注入式的电感估计。实验证明,所提方法具有数十毫秒的较高收敛速度。进一步通过与经典离线测试方法的对比实验,验证了所提电感观测方法在额定120%过载工况范围内电感观测误差平均值不大于4%。通过分段拟合交叉耦合补偿,可进一步将误差降低至约1%。
基于气隙磁通密度谐波相位调节的分数槽集中绕组PMSM不平衡磁拉力抑制
作者：杨公德, 陈宗孝, 林明耀
摘要：为抑制槽极组合满足Ns=2pr±1的分数槽集中绕组（FSCW）永磁同步电机（PMSM）的不平衡磁拉力（UMF）,并保持电磁转矩输出,提出一种基于气隙磁通密度谐波相位调节的UMF抑制方法。首先,基于磁场调制理论,分析气隙磁导对FSCW PMSM一阶电磁力波时间系数和空间系数的影响,确定产生UMF和电磁转矩的主要气隙磁通密度谐波阶次。其次,量化分解电机的UMF和电磁转矩,分析一阶电磁力波间的抵消关系。然后,通过优化定子槽口和辅助槽的结构参数,调节气隙磁通密度谐波相位,增强一阶电磁力波间的抵消效应,在有效抑制电机UMF的同时,保持电机电磁转矩输出。最后,对一台8极9槽FSCW PMSM进行仿真分析和样机实验,验证了基于气隙磁通密度谐波相位调节的UMF抑制与不降低电磁转矩输出设计方法的有效性。
高速永磁电机的三维集总参数热网络模型研究
作者：张超, 司马秉奇, 王凯东, 孙宁, 王晓宇
摘要：高速永磁电机（HSPMM）凭借高功率密度、良好的动态响应能力、可直接驱动负载等优点应用于许多工业设备,为预防温度过高引发故障,电机设计阶段温度评估问题的重要性日益凸显。当前,基于数值分析方法和集总参数热网络（LPTN）法的电机温升计算已得到了广泛应用,但是在保证计算精度的条件下提高温升计算效率仍是当前电机设计阶段面临的难题。该文提出一种三维集总参数热网络全模型,定子齿和槽部绕组之间的热量传递通过瓦片体网络拓扑搭建,电机内加载热源的空心圆柱体部件采用T型网络拓扑进行构建,无热源的空心圆柱体采用+型网络拓扑,装配间隙采用平板导热热阻。基于材料的温度特性采用电磁-热网络耦合求解方法对各节点的温度进行求解,通过一台7.5 kW、15 000 r/min的机壳水冷高速永磁电机的温升实验验证了所提三维LPTN的准确性。
基于磁感原理的磁通切换型永磁轮毂电机矢量磁网络模型
摘要：凭借转矩密度较大、结构简单坚固、便于散热等优点,磁通切换型永磁轮毂电机在近年来得到广泛的研究。在其设计与优化过程中,大规模的电磁性能计算十分依赖求解耗时长、内存占用大的有限元软件,严重影响研发进度。针对上述问题,该文基于磁感原理,提出了一种矢量磁网络模型,旨在对电机性能进行快速准确的评估。除了考虑饱和现象和极间漏磁之外,该模型将涡流效应纳入考量,通过引入磁感元件实现对涡流效应的刻画。在此基础上,分别利用磁阻网络模型、矢量磁网络模型和有限元方法计算了一台磁通切换型永磁轮毂电机的电磁性能,并将计算结果与样机实验进行对比,验证所提模型的有效性。结果表明,相较于传统磁阻网络模型,矢量磁网络模型具有更高的电磁性能计算精度;相较于有限元模型,矢量磁网络模型具有更快的求解速度。
基于转子开梯形槽的内置切向式永磁同步电机齿槽转矩抑制
作者：吴胜男, 佟越扬, 佟文明
摘要：针对内置式永磁同步电机齿槽转矩大与转矩波动严重的问题,该文提出了一种转子铁心外圆开梯形槽结构的内置切向式永磁同步电机齿槽转矩抑制方法,该方法能有效降低电机的齿槽转矩和空载反电动势的谐波占比,同时有效降低电机的转矩波动。
首先,利用解析法推导出考虑转子开槽来改变极弧系数的齿槽转矩计算公式,以一台14极12槽内置切向式永磁同步电机为例,利用有限元仿真计算,对比了无槽转子结构、矩形槽转子结构及梯形槽转子结构的齿槽转矩。同时,分析三种常用极槽配合下,梯形槽的短边开口角度与长边开口角度对齿槽转矩的影响,给出抑制齿槽转矩的梯形槽尺寸选取范围。对比分析无槽转子结构、矩形槽转子结构及优化后梯形槽转子结构永磁同步电机的空载反电动势、反电动势谐波占比、齿槽转矩与转矩波动,结果表明,开梯形槽结构能有效降低永磁电机的漏磁,提高电机的输出转矩性能,同时降低电机的齿槽转矩与转矩波动。最后,通过样机实验验证了仿真计算的准确性,为解决内置式永磁同步电机齿槽转矩大、转矩波动大的难题提供了一种有效的方法。
双转子混合动力系统的协调控制与实现
作者：杨哲, 杜锦华, 张博研, 郭明明, 梁得亮
摘要：双转子永磁磁阻型（DRPMR）电机兼具高功率密度和优异的散热性能,在双转子混合动力驱动系统中展现出应用潜力。然而,在混合动力汽车复杂工况下,驱动系统内部电磁与机械耦合特性为其高性能控制带来了挑战。因此,该文提出一种双转子混合动力系统协调控制策略。首先,分析DRPMR电机的结构特点,并通过引入旋转隔离空间实现了系统机械解耦;然后,融合能量管理系统与DRPMR电机控制策略,设计了双转子混合动力系统协调控制策略。最后,通过特定工况仿真和多种工作模式实验验证,证明了所提控制策略的有效性。
火箭用高功率密度深冷电动泵极限输出功率设计方法研究
作者：陈博宇, 曹继伟, 刘钰清, 宋禹辰, 李立毅
摘要：液体火箭对电动泵驱动控制系统提出了轻量化、高可靠性和大功率的要求。然而,电机系统的输出功率受到多种因素的制约,难以进一步提升。为满足电动泵的需求,该文探讨了短时极限输出功率的概念。
首先,在电压有限的条件下求解了电机的极限输出功率,确定了极限功率点,但这一工作点通常伴随着巨大的损耗。为有效带走较大铜损产生的热量,提出了一种新型冷却结构,在电机定子槽内构建低温流道。其次,在极限功率运行下基于槽的利用率和热量分布,探讨了散热量与流道形状参数之间的关系,并提出了多种流道拓扑设计。最后,由于定子电阻随温度变化会导致最大功率点的偏移,基于电磁-热耦合分析提出了一种基于热边界的起始极限功率点选择策略。同时,搭建了Y型流道的温升测试平台,通过实验验证了Y型流道下电机的极限功率,并证实了相关设计方法和冷却结构的可靠性与有效性。
亚阈值摆幅法解析表征SiC MOSFET陷阱电荷及其BTI机理分析应用
作者：施超, 李学宝, 王来利, 王跃, 蒋馨玉, 陈中圆, 冉立
摘要：由于较高的界面态密度,温度偏置不稳定性（BTI）导致的SiC MOSFET阈值电压漂移问题严重影响了器件的栅氧可靠性,制约其进一步的应用与发展。界面态密度的表征是研究不同电热应力这些不稳定性对阈值电压漂移作用机理的关键,但传统表征方法不够便捷、准确。
为此,该文根据基础理论导出一种新的采用亚阈值摆幅测定界面态密度的解析公式,并应用该解析公式研究了SiC MOSFET在不同电热应力条件下亚阈值摆幅、界面态密度、陷阱电荷量和阈值电压漂移的变化规律和作用机理。结果表明,在良性电热应力条件下,陷阱电荷量与初始电压应力幅值的变化近似成正比,当应力时间不小于系统最小测量时间的量级时,陷阱电荷量与之满足指数关系。此外,陷阱电荷量和阈值电压漂移的变化量在数量级和变化趋势上一致性较高,证明了通过亚阈值摆幅表征界面态密度以及计算陷阱电荷量的有效性。所提公式可为快捷检测器件的界面态密度提供指导,为加速工艺生产测试流程、提升器件的栅氧可靠性提供有效的工具。
脉冲电流应力下SiC MOSFET体二极管双极退化评估方法与退化特性
作者：张浩然, 蔡雨萌, 孙鹏, 陈勇, 赵志斌
摘要：双极退化不仅阻碍了碳化硅（SiC）MOSFET体二极管的应用,还制约了高压大功率SiC MOSFET器件的发展。研究变换器中造成SiC MOSFET体二极管双极退化的应力等效评估方法,并掌握其退化特性,对指导SiC器件应用、提升器件及系统运行可靠性具有重要意义。
该文在可靠性测试标准基础上,提出一种基于脉冲电流应力调控的SiC MOSFET体二极管双极退化应力等效评估方法。并通过实验研究,掌握了脉冲电流等级、芯片结温、脉冲宽度对SiC MOSFET体二极管双极退化的影响规律。实验结果表明,当脉冲电流等级与芯片结温同时接近额定限值时,发生了明显的双极退化,且随着脉冲宽度的增大,退化程度加深。而在小脉冲电流、高芯片结温与大脉冲电流、低芯片结温两种条件下,双极退化现象均不明显。实验结果一方面验证了该文所提评估方法的适用性;另一方面也为SiC器件的应用和推广提供了性能提升指导与实验支撑。
碳化硅功率模块在键合线失效条件下的混合电流传感器抗干扰优化研究
作者：郭伟力, 肖国春, 王来利, 刘瑞煌, 张宸宇
摘要：SiC功率模块因其高效率和高可靠性被广泛应用于电力电子领域,但其键合线在长期运行中可能发生失效,影响模块的稳定性和可靠性。现有研究中,磁阻传感器与Rogowski线圈的混合传感器已被用于键合线电流的监测,但在键合线失效时,测量稳定性仍有待提高。
该文以提升混合传感器在键合线失效情况下的测量稳定性为目标,通过优化传感器设计与参数配置,包括印制电路板（PCB）厚度、Rogowski线圈匝数及磁阻传感器的放置位置,显著改善了传感器在键合线失效的情况下的抗干扰能力与测量精度。分析结果表明,当Rogowski线圈采用15匝绕组、PCB厚度为1.6 mm时,混合传感器的电流增益变化率在Microsemi公司的SiC模块键合线失效情况下能够保持稳定,不影响混合传感器对SiC芯片的电流测量。该文提出的优化方法为SiC功率模块的实时监测提供了一种更加高效、可靠的技术方案,对提升功率电子系统的长期运行稳定性具有重要意义。
SiC逆变器驱动感应电机的高频脉振注入无速度传感器控制
作者：卞小亮, 原熙博, 陈硕, 王凯, 赵传杰
摘要：在基于高频脉振注入法的感应电机无速度传感器矢量控制系统中,凸极特性和转子位置估计误差是影响感应电机可靠稳定运行的关键因素。针对现有研究大多侧重于传统硅逆变器驱动的感应电机,该文以碳化硅（SiC）逆变器驱动的感应电机为研究对象,提出一种基于SiC逆变器高开关频率和高开关速度特性的感应电机无速度传感器控制方案。
该方案分析不同注入频率对感应电机饱和凸极的影响,揭示SiC逆变器高注入频率增强饱和凸极的机理。在此基础上,分析逆变器死区时间设置对转子位置估计误差的影响,并采用二阶广义积分器抑制转子位置提取方法中的特定谐波,有效提高转子位置估计精度。实验结果表明,所提方案能够有效地提高基于高频脉振注入法的感应电机低速域无速度传感器矢量控制系统的可靠性和稳态性能。
基于多段式电平调控的SiC MOSFET驱动与保护策略
作者：白建成, 客金坤, 高冲, 许京涛, 冯静波
摘要：SiC MOSFET具有低导通电阻、低开关损耗、高开关频率以及优异的反向恢复特性。器件过快的开关速度,会导致严重的开关过冲、振荡和串扰。此外其短路承受能力弱,需要保护电路具备更快的响应速度,但较高的开关变化率,又使得保护电路的快速响应与抗噪声能力难以兼顾。为确保其安全可靠工作,该文提出基于多段式电平调控的驱动与保护方法。
驱动方法解决开关过程多个目标的协同优化问题,在获得较快的开关速度和低损耗的同时,有效地抑制过冲和振荡;保护方法提出了增加补偿回路的导通压降检测电路,降低了温度和负载变化对检测精度的影响,同时提出了两段式降低栅压的关断方法,增大故障检测盲区时间以降低干扰噪声影响,并采用软关断技术,抑制关断过电压。
考虑参数扰动的风力发电系统并网逆变器积分型连续滑模控制策略
作者：张伟琦, 王艳敏, 宋凯, 何俊彪, 徐青云
摘要：风力发电系统（WPGS）中的并网逆变器（GCI）在运行过程中常受参数扰动影响,这会导致WPGS并网性能下降。为此,该文考虑GCI的内外参数扰动,基于连续高阶滑模超螺旋（Super-Twisting）算法设计GCI鲁棒控制系统。
首先,构建了包含直流电压外环、交流电流内环和交流电压内环的GCI系统模型,同时考虑直流母线瞬时功率波动和GCI内部参数扰动;其次,为减少传统SMC的固定增益与抖振问题,根据GCI电流环与电压环的工作特性,分别构造具有时变增益与可预估增益的积分型Super-Twisting滑模控制器（STSMC）,以高效控制GCI与电网侧的交互功率,减少因系统不确定性边界造成的过度控制增益的能量损耗;然后,根据Lyapunov理论证明了该文所提控制策略的稳定性和有限时间收敛性;最后,设计了考虑参数扰动的多工况仿真和实验,结果表明所提控制策略有效地减小了GCI系统受扰后的输出信号波动,提高了其动态响应能力与WPGS的并网电能质量。
基于稳定域的PQ控制并网逆变器稳定性分析方法
作者：罗宇航, 肖凡, 郑宇婷, 谢伟杰, 涂春鸣
摘要：并网逆变器（GCI）是可再生能源并网的核心装置,其稳定性深刻地影响了现代电网的安全稳定运行。传统稳定性法已对GCI在特定工作点下的稳定性展开了大量讨论。然而,受新能源出力波动及负载随机投切的影响,GCI的工作点具有强时变性,不同工况的稳定性存在显著差异。PQ控制是常用的并网逆变器的控制策略,与单电流控制相比,具有多环路耦合、多时间尺度、强非线性等特性,为其动态特性分析带来了挑战。
为了明确GCI在全工作区间内的动态特性,该文提出一种基于稳定域的PQ控制GCI稳定性分析方法,刻画系统的稳定边界。该文考虑锁相环（PLL）、功率环及电流环等控制环路间的相互耦合,建立内嵌工作点变量的GCI闭环传递函数模型。基于该模型,提出基于稳定域的稳定性图示方法,可同时分析多个变量对系统稳定性的影响。进一步地,研究电网阻抗、电网电压及PLL带宽等参数对稳定域的影响规律,并对比PQ控制并网逆变器与电流控制逆变器稳定边界的差异。仿真及实验验证了所提方法的正确性。
基于双频率下垂的逆变器并联系统非有功功率均分控制方法
作者：刘宝谨, 张彬荣, 裘子豪, 何家盛, 郑峰
摘要：逆变器并联系统广泛应用于交流微电网、可再生能源发电、不间断电源和电动汽车等领域,实现负载功率在各台逆变器之间的合理分配是保证并联系统稳定可靠运行的关键技术。传统下垂控制仅能实现有功功率的均分,难以克服逆变器参数差异、线路阻抗差异等导致的非有功功率均分误差（包括无功功率、不平衡功率和谐波功率）,易造成逆变器过载甚至系统失稳。
针对该问题,该文提出一种基于双频率下垂控制的非有功功率均分策略：首先,沿用传统有功功率-基波频率下垂控制保证有功功率均分;其次,引入非有功功率-特定谐波频率下垂控制实现非有功功率均分;最后,该策略通过在逆变器输出电压中叠加特定谐波信号,利用该谐波信号的频率与非有功功率建立下垂机制,并通过谐波信号的有功功率变化自适应调整虚拟阻抗,最终实现非有功功率精确分配。该方法不依赖逆变器之间的通信和线路阻抗测量,可同时实现无功功率、不平衡功率及谐波功率的均分,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。
考虑弧根转移和开断电流的微型断路器电寿命评估方法
摘要：微型断路器（MCB）是低压配电系统中一类重要的保护开关,其健康状态影响配电系统的电气安全。然而,现有的电寿命评估方法没有考虑弧根转移和开断电流等因素,造成评估精度低和鲁棒性差。该文基于微型断路器开断过程中的弧根转移现象及电流大小对触头烧蚀的影响,提出一种电寿命评估方法。
首先,搭建微型断路器电寿命实验平台,通过高速相机观察不同实验条件下的电弧运动过程,分析讨论起弧相位和开断电流对弧根转移的影响规律。然后,从电弧电压和电弧电流中提取电弧烧蚀触头的时间和电弧电量,并通过数据拟合确定开断电流和触头烧蚀因子的关系。最后,构建一个以电弧电量和触头烧蚀因子为输入、以触头厚度减少量为输出的微型断路器电寿命评估模型。经过实验验证,该方法的平均预测误差小于其他方法的预测误差,且在预测误差为8.14%的前提下,该方法适用于不同电流大小的场景,相关工作对智能断路器研发具有一定的参考价值。
电磁式漏电断路器保护特性分析与稳健性设计
作者：李奎, 于明浩, 牛峰, 武一, 卢志伟
摘要：电磁式漏电断路器无需辅助电源,在线路发生断相等故障后仍能进行漏电保护,广泛应用于漏电保护要求较高的场合。该文针对电磁式漏电断路器的漏电保护驱动电路与漏电保护特性稳健性开展研究。首先,分析电磁式漏电断路器的工作原理,研究串-并联电容补偿漏电驱动电路的拓扑结构与工作原理;其次,针对串-并联电容补偿漏电驱动电路,确定补偿电容匹配关系及其与漏电动作值的关系,分析剩余电流互感器磁滞特性与饱和特性对补偿电容匹配关系的影响;最后,研究补偿电容分散性和铁心磁参数分散性对漏电保护特性的影响,并对剩余电流互感器及补偿电容进行优化设计,提升了电磁式漏电断路器漏电保护特性的稳健性。
航天器高压太阳电池阵一次放电的诱发微观过程研究
作者：尉德杰, 武建文, 朱立颖
摘要：高压太阳电池阵在低地球轨道（LEO）等离子体环境中极易发生一次放电,影响其绝缘性能和正常工作,威胁航天器的安全运行。该文首先基于电流平衡方程,采用粒子云网格（PIC）法,对航天器在低地球轨道等离子体环境中的表面充电效应进行仿真,得到了阴影区和光照区等不同工况下表面电位分布及等离子体鞘层厚度,并利用有限元法计算了三结合处宏观电场分布。然后,基于尖端场致发射效应,建立了一次放电诱发微观模型,探究诱发微观过程,获得了不同偏压的诱发规律、尖端变化及局部微观粒子分布,并分析了该模型忽略空间电荷效应的合理性。最后,通过地面模拟实验系统测得一次放电偏压阈值和电流波形,分析了仿真与实验结果存在差异性的原因。该研究对揭示空间高压太阳电池阵一次放电微观机理及风险评估具有重要的理论指导意义。
大型可再生能源电站系统电压分布式非凸优化方法
作者：李海啸, 程强, 周林, 蒋金橙, 包诗媛
摘要：大型可再生能源电站因其“规模化拓扑、弱电网并入”特性,内部和外部的线路阻抗较大,易引发较高的线路电压差,增加系统过电压越限的风险。为优化电站系统电压分布,并避免传统集中式优化方法带来的通信负担,该文提出基于增广拉格朗日交替方向非精确牛顿法（ALADIN）的分布式非凸电压优化方法。
首先,构建包含非线性潮流约束的非凸电压优化模型,并利用ALADIN进行分布式求解,实现可再生能源机组无功功率的最优调度,以改善电压分布。因此,对标准ALADIN算法步骤进行扩展,提出同步与异步更新机制,以应对实际通信中的信息延迟情况。算例分析表明,所提基于ALADIN的电压分布式非凸优化方法具有良好的收敛性和最优性,能有效优化电压分布至安全范围,且能灵活应对不同通信延迟场景。所提方法可降低大型可再生能源电站电压越限风险,提高电站安全稳定运行水平。
基于线路阻抗调节原理的旋转潮流控制器电压/功率因数协调控制策略
作者：贾焦心, 吴炜林, 邵晨, 颜湘武, 蔡文超, 江智源
摘要：为实现有源配电网馈线电压与功率因数的综合调控,该文提出一种基于线路阻抗调节原理的旋转潮流控制器（RPFC）电压/功率因数协调控制策略。首先,分析RPFC的拓扑结构与稳态特性,搭建了RPFC稳态输出阻抗的等效模型。其次,分析RPFC在阻性、容性、阻容性三种模式下的补偿特性。然后,提出RPFC的合环点电压/功率因数解耦控制方法,即根据电压、功率因数目标值计算得出RPFC需输出的等效阻抗,转化为旋转角设定值后,通过RPFC的转速内环完成无差控制。最后,通过仿真和实验对等效模型及控制方法进行了验证,实验中RPFC的调节误差控制在1.4%以内,验证了所提策略对线路电压及功率因数连续调节的有效性。
碳视角下基于网-车-线耦合的高速列车节能运行优化
摘要：高速列车运行能耗是高速铁路运营能耗的最主要来源,减少高速列车运行能耗将极大地促进高速铁路绿色低碳发展。
针对与高速列车运行过程中能量传递、转化和消耗最密切的牵引供电网络（网）-牵引传动系统（车）-线路运行条件（线）三个环节，该文首先从高速铁路牵引系统架构出发,明确高速铁路网-车-线耦合关系;然后结合双向系统碳排放计量思想。定性分析再生制动能量“返送正计”和“返送不计”两种情况下的高速铁路网-车-线耦合碳排放特性。
借助碳排放因子,给出结合电网、燃料、客运量计算高速列车运行碳排放的定量分析方法;进而明确高速列车节能运行优化中减少牵引能耗和利用再生制动能量两个目标;以减少牵引能耗为目标,从高速列车节能运行工况的构成出发,给出单列车节能运行策略；以利用再生制动能量为目标,分析多列车再生制动能量利用策略,设计弹性冗余时间利用方法;在此基础上,基于正余弦算法改进的深度Q网络（SCA-DQN）建立高速列车节能运行分层优化模型,并进行算例分析。
结果表明：所给SCA-DQN算法高效稳定,单列车节能运行优化的列车节能降碳率达6.36%;经分层优化后,受再生制动能量补充牵引能耗的两列列车节能降碳率分别达到8.82%和7.65%。
