《電工技術學報》是中國電工技術學會主辦的電氣工程領域綜合性學術期刊,報道基礎理論研究、工程應用等方面具有國際和國內領先水平的學術及科研成果。中國工程院院士馬偉明任《學報》編委會主任,兼《學報》主編。
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電力電子
作者:高峰
摘要:電力電子設備在新能源、電動汽車、儲能等眾多領域發揮著重要作用,保障了電能的高效、精準、靈活利用。基于數字控制的電力電子設備擁有采樣、計算、存儲、通信環節,具備了實現智能功能的基本要素。然而當前電力電子設備的數字處理環節以實時控制為主,未考慮電力電子設備的智能化需求,難以承載監測、優化及其他非線性復雜智能任務。該文計及電力電子設備數量多、聚集度高、成本控制嚴苛的應用特點,將其視為智能邊緣端,分析實現邊緣智能的潛力,探討實現邊緣智能的路徑,展望智能化應用方式。電力電子的邊緣智能與其他領域的邊緣智能既有相似性也有差異性,電力電子邊緣智能的發展成果可為其他領域的智能化發展提供借鑒參考。
作者:陳欣, 謝飛, 許建平
摘要:三段式不對稱空間矢量脈寬調制(SVPWM)可以有效地抑制三相Buck整流器扇區切換引起的不規則直流鏈電流紋波,從而降低輸入電流總諧波畸變率(THD)。根據矢量作用順序的不同,可組成多種不對稱脈寬調制(PWM)序列,通常認為它們具有等效的矢量合成效果。然而,在相同輸入條件、不同的不對稱PWM序列的直流鏈電流紋波特性存在顯著差異,進而影響輸入電流THD。該文分析了兩種不對稱PWM調制序列的直流鏈電流紋波特性,得出對應不同輸入電壓相序的最優不對稱PWM序列。通過相序自適應調制策略,對隨機接入的輸入電壓相序均可實現低直流鏈電流紋波和低輸入電流THD,有效解決了不對稱調制的不對稱性帶來的電流畸變問題。最后設計了一臺1 kW的實驗樣機,驗證了理論分析的正確性。
電工理論
作者:禹東澤, 陳柏超, 羅垚, 向依可
摘要:該文運用增強型截斷域本征函數展開法(ETREE)提出磁屏圓筒鐵心線圈電感的計算公式。在該模型中,鐵心磁導率為有限值,而磁屏磁導率可以是有限值,也可以是無窮大。歸一化數值本征函數的運用,使得分析過程大為簡化。所得的電感計算公式以有限元仿真進行了驗證。數值計算結果表明,該文提出的計算公式與有限元仿真對比,其結果誤差不超過0.5%,同時具有令人滿意的計算效率。
作者:潘超, 付桐睿, 安景革, 王澤忠, 劉春明, 劉連光
摘要:高壓直流輸電系統和軌道交通牽引系統中產生的雜散電流均會入侵變壓器而導致其構件振動和噪聲異常,針對該問題,該文探究變壓器遭受雜散電流干擾時磁-固-聲多場信息的演變與傳播。首先,結合實測數據對比分析兩種雜散電流的形態特征,利用特征因子(直流因子和突變因子)表征兩者的波動性與持續性。然后,提出雜散電流入侵變壓器的多物理場傳播與特征信息提取方法,搭建虛擬仿真模型及動模實驗平臺,以獲取不同場景下構件電磁、振動和噪聲狀態并總結規律。通過對比仿真與實驗,驗證該文模型及方法的有效性與結論的正確性。結果表明,直流因子越高,振動噪聲越顯著,突變因子越大,時域波形畸變越嚴重。其中軌道交通牽引系統雜散電流導致多場信息的變化更復雜,對構件振動和噪聲的影響比高壓直流輸電更加嚴重。在此基礎上,形成特征信息域,利用特征因子研究雜散電流與振動和噪聲的映射關系,制定變壓器受擾失穩判據并劃分狀態區間,為變壓器生命周期狀態評價與信息物理融合提供新的思路。
電工材料
作者:耿江海, 曲換龍, 王平, 田正波, 張銳
摘要:沙戈荒地區硅橡膠復合材料在高速運動沙粒的沖蝕磨損作用下易出現材料損傷及性能下降等問題。材料硬度及撕裂韌性是影響沖蝕磨損性能的關鍵因素,現有研究尚未建立適用于沙戈荒多因子耦合環境的硅橡膠材料性能評價體系,暫未優選出能夠在強風沙侵蝕極端條件下長期服役的材料。該文搭建了多環境參量可調的氣流噴砂式沖蝕模擬試驗系統,基于沙戈荒地區實測沙塵特征參數,研究了不同硬度及撕裂韌性硅橡膠材料的風沙沖蝕行為。首先通過五種材料的磨損率定量分析確定沖蝕達穩態的試驗參數;其次開展穩態沖蝕微觀形貌表征和閃絡電壓測試等性能劣化定量評估;最后基于試驗數據系統分析確定材料優選方案。研究發現,高撕裂材料在磨損初始階段表現出較好的耐沖蝕性,磨損率及表面裂紋密度較低,力學性能優越,但長期耐磨損性能差;高硬度材料初始磨損率高,而長期穩定性能優越,穩態磨損率約為高撕裂材料的1/2,材料剝落損傷減少,適用于強風沙沖蝕地區。現有硅橡膠試樣中,高硬度1號材料(邵爾A硬度為80)在閃絡電壓、磨損率等方面表現出顯著優勢,可作為該地區應用的優先選型方案。在保持其他性能穩定的條件下,硅橡膠復合材料的耐沖蝕磨損性能與其硬度值呈正相關。該文可為惡劣環境下復合絕緣材料的性能優化與選型提供重要的理論依據及實踐指導。
作者:楊世芳, 郭奕良, 劉云鵬, 王仲, 佟孟洋, 儲子安, 秘吉喆
摘要:環氧樹脂因其優良的穩定性而在電氣絕緣領域被廣泛應用,但其高度交聯結構使得退役絕緣材料的降解處理面臨困難。為加速降解,需對原材料進行高效的預處理。該文采用環保溶脹劑二丙二醇二甲醚(DMM)及低濃度高錳酸鉀溶液對環氧樹脂進行預處理,通過設置不同的處理方式共獲得45組試驗樣本,并對試驗樣本進行了熱穩定性、化學交聯性及熱機械性能等方面的研究。分析得出,DMM破壞了環氧玻璃纖維的物理結構,同時DMM分子與環氧體系通過氫鍵作用鍵合,形成疏松溶脹體系,而高錳酸鉀溶液氧化了樹脂中的交聯基團。將兩種試劑聯合使用,不僅可有效地瓦解物理結構與化學交聯,同時能夠保留富羥基膨松粉末狀產物,為后續利用黑曲霉菌進行降解提供強有力的培養載體,切實提高降解效率。
作者:吳致遠, 溫銳強, 屠幼萍, 黨智敏, 王偉
摘要:干式薄膜電容器因其核心材料——金屬化雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜具備獨特的“自愈特性”,被廣泛應用于柔性直流輸電、新能源發電等高電場強度、高能量密度環境。該文自主搭建了多物理場耦合金屬化膜自愈特性測試平臺,系統地研究了電、熱、力多物理場耦合作用下的自愈特性及其影響機制。研究表明,自愈過程中的電弧會灼燒聚丙烯介質層表面,在自愈蒸發區形成大量碳元素積聚。同時,自愈過程中產生的高溫會顯著降低金屬電極層與聚丙烯介質層之間的附著力,而壓強的作用會破壞聚丙烯介質層的聚集態結構,導致結晶度下降。此外,該文構建了多物理場耦合的自愈行為等離子體仿真模型,從理論層面研究了電、熱、力多物理場對自愈動態行為的影響機制。模型計算結果表明,當環境溫度低于65℃時,溫度對自愈過程的促進作用占主導地位,使得自愈面積和自愈數量隨溫度的升高而增加。然而,當溫度超過65℃后,溫度對等離子體的促進作用趨緩,同時由于金屬電極層和聚丙烯介質層的熱膨脹系數不同,其界面結合狀況成為主要影響因素。隨著金屬電極層附著力的下降,等離子體能量難以向徑向擴散,導致單點自愈面積減小。此外,壓強的進一步耦合會降低等離子體的遷移速率,使其移動速度減緩,且壓強越大,等離子體移動速度越慢,從而進一步縮小單點自愈面積。該文研究結果可為優化聚丙烯金屬化膜的制造工藝提供理論支撐,并為提升干式薄膜電容器在高電場環境下的性能與可靠性提供重要參考。
電力系統與綜合能源
作者:王鵬程, 陳敏, 朱冠南, 王嘉輝, 江峰
摘要:下垂控制等構網技術是改善新型電力系統穩定性的重要手段,但其固有的功率耦合問題會增大穩態無功偏差、降低系統的穩定裕度,甚至引發振蕩失穩。為了解決這一問題,該文采用動態小信號模型分析功率耦合產生的機理,并提出一種基于電壓補償原理的功率解耦策略。通過在電壓環分別引入角頻率偏差和有功前饋補償量,減小功率耦合引起的負阻尼及穩態無功偏差。實驗結果表明,所提解耦方法在保證系統響應速度的同時,有效地抑制了功率振蕩,提升了系統的穩定裕度及穩態無功控制精度,有助于提升下垂控制變換器的動態及穩態性能。
作者:蘭征, 王海暉, 何東, 孫志峰, 陳立陽
摘要:構網型變流器(GFM)在高滲透率電網中因弱電網支撐性能而備受關注,其輸出阻抗特性成為研究焦點。目前,dq域比例積分(PI)控制和相域準比例諧振(QPR)控制是電流內環控制的主流策略,但關于這兩種控制策略的阻抗建模和對比分析尚顯不足,特別是相域阻抗建模的研究較少。該文旨在補充此研究內容,深入探索GFM在不同控制域下的阻抗特性。首先,分別構建GFM在PI和QPR控制下的諧波線性化序阻抗模型,揭示兩種電流環控制域下阻抗特性的差異。基于所建模型,利用Nyquist判據分析不同電網強度的并網適用性,以及GFM數量對系統穩定的影響。分析結果顯示,PI控制相對QPR控制在強電網環境下的適用性較差,而在極弱電網環境下則展現出更好的適用性。同時,兩種控制方式在多GFM并網系統中均表現出良好的穩定性。最后,通過Matlab/Simulink與硬件在環仿真驗證了理論分析的正確性。
作者:趙力軒, 陳新, 張東輝
摘要:近年來,構網控制技術在新能源領域得到了廣泛應用,其中構網型靜止無功發生器(SVG)被視為同步調相機的理想替代裝備。然而,構網型SVG對新能源并網系統穩定性的具體影響機制尚未得到充分研究。該文聚焦構網型SVG在風電場中的應用及其對系統穩定性的影響,開展深入研究。首先,采用多諧波線性化建模方法,建立SVG跟網和構網控制模式下的阻抗模型,重點分析SVG輸出阻抗的負阻尼分布特征,并對兩種模式下的阻抗特性進行詳細的量化分析對比。然后,構建包含SVG的風電場阻抗網絡模型,系統地探討不同模式SVG對風電場穩定性的影響規律。研究結果表明:與跟網型SVG相比,構網型SVG的負阻尼阻抗特征得以顯著改善,構網型SVG具備與同步調相機相當的弱電網穩定運行能力。最后,通過RT-Lab硬件在環實驗平臺,以哈密地區某風電場為例進行多工況實驗,實驗結果驗證了該文分析結果的正確性。
作者:詹修瑜, 袁輝, 胡光, 辛煥海
摘要:未來電力系統將呈現大量跟網型與構網型設備混聯并網新特征。然而,強電網背景下系統存在構網型設備引發的低頻振蕩問題,構網型設備異構特性以及跟網型與構網型設備交互作用如何影響該類低頻振蕩問題目前尚不清楚。為此,該文首先構建了適用于低頻振蕩分析的構網型和跟網型設備的簡化模型;其次,基于矩陣攝動理論,分別針對考慮異構特性的構網型設備多饋入系統以及跟網型和構網型混聯多饋入系統,構造了近似反映原系統低頻主導模態的等效同構系統,保留了原系統網架結構特征,并得到了能反映原系統低頻主導模態的特征子系統;然后,從系統強度的視角提出了考慮異構特性的系統低頻段穩定性評估指標,并揭示了構網型設備異構特性以及跟網型設備動態對系統低頻段穩定性的作用機理;最后,通過仿真算例說明了所提分析方法的有效性。
作者:易建波, 王舒儀, 胡維昊, 黃琦
摘要:分布式能源配合儲能系統以虛擬同步發電機(VSG)主動支撐策略友好并網是解決新型電力系統穩定問題的最佳手段。該文首先基于近期發展的新型超級電容、蓄電池混合儲能系統,分析了維持直流母線電壓動態穩定的功率互補控制策略;其次,通過建立光儲聯合并網VSG有功閉環小信號模型,解析慣量和阻尼對系統動態性能、穩定性及輸出有功穩態偏差的影響機理,提出兼顧暫態與穩態特性控制優化的慣量阻尼協調自適應策略,并引入慣性環節以改善VSG與儲能系統面對功率波動的動態響應協調問題;最后,通過混合并網仿真系統多種控制策略下的對比分析,驗證了自適應慣量阻尼控制策略在多種工況、不同電網強度下具備更優的主動構網慣量阻尼穩定調控能力,面向大量分布式光伏并網的新型電力系統極具應用價值。
作者:于瀟寒, 王睿, 鄒亮, 孫秋野
摘要:研究表明鎖相環已成為導致雙饋風電機組低頻和次/超同步振蕩與同步失準的重要因素。雖然當前模型降階成為實時仿真和控制器設計的重要手段,并得到了廣泛的研究,但是傳統模型降階技術多關注于模型精度和模型計算復雜度,無法實現特定參數或控制環節的機理保留。因此,該文提出一種基于平衡截斷的鎖相環完整結構保留的雙饋風電機組降階模型構建方法。該方法完整保留了風電機組的動態特性,并解決了降階系統響應曲線在特定頻段內無法貼合全階系統的問題。首先建立并聯雙饋風電機組全階小信號模型;其次,分別將鎖相環結構與系統解耦并分離為解耦子系統與解耦主系統;然后,將鎖相環中含有的狀態變量保留在解耦子系統中,并對解耦主系統應用平衡截斷;最后,將解耦子系統與降階解耦主系統恢復耦合,完成鎖相環完整結構的保留和系統降階。該文以20臺雙饋風機并聯的風電機組為例,驗證所提鎖相環完整結構保留降階方法的有效性。
作者:董清, 張睿哲, 顏湘武, 任浩洋, 蔡光
摘要:為了減少雙饋風電機組參與調頻導致軸系疲勞載荷累積而發生的軸系斷裂風險,該文首先針對風機傳動鏈模型推導了發電機電磁轉矩對傳動鏈扭角速度的傳遞函數,分析了其幅頻特性曲線,利用構建的風電機組疲勞載荷靈敏度模型,揭示了傳動鏈軸轉矩波動與功率波動的關系;其次設計了風儲分頻段響應策略,利用風機虛擬慣量和下垂控制計算實時調頻功率,以軸轉矩波動和儲能出力為優化目標,并考慮負荷波動因素,實時調整避開軸系自然振蕩頻率的濾波器參數,分配風機和儲能系統的調頻功率;最后搭建Matlab/Simulink-GH Bladed聯合仿真平臺進行仿真驗證。結果表明,所提方法可在保證快速調頻響應的同時,顯著降低風機軸系的扭矩與扭角波動幅度,大幅降低軸系的等效疲勞載荷。
作者:王睿秋雨, 張洪碩, 張孫烜, 廖海君, 周振宇
摘要:針對配電網中高頻采集業務對實時響應能力的嚴苛要求與當前資源分配方式下性能瓶頸的矛盾,該文提出了一種基于通感協同的配電網數據高頻采集與低時延互動方法。首先,構建通感協同的網絡架構,通過深度融合通信與感知資源,對終端調度、數據壓縮、傳輸帶寬分配與功率控制進行聯合優化。進一步地,設計調度頻次感知的終端調度與數據壓縮比智能優化算法,并在終端調度頻次未滿足時引入懲罰機制。在此基礎上,采用基于交替方向乘子法(ADMM)的傳輸功率與帶寬分配聯合優化算法,快速完成傳輸功率與帶寬的優化分配。仿真結果表明,相較于對比算法,所提算法的平均端到端時延與通感協同網絡運行成本的加權和分別降低了12.41%和18.07%。
作者:鄧邦, 賈科, 畢天姝, 陳星屹, 孔嘉靖
摘要:根據系統運行等效阻抗大小變化而實時調整保護定值的自適應保護,是解決高比例新能源接入配電網保護適應性問題的重要手段。其中,準確的系統等效阻抗辨識技術是其中的關鍵。然而,傳統辨識方法在系統內部發生擾動時會對辨識結果產生較大的誤差,從而影響辨識精度。針對該問題,該文提出了基于波動特性解析的阻抗辨識方法。該方法將系統等效電動勢分解為穩態值與波動值的疊加,建立了新的考慮系統側等效電動勢擾動的數學模型,利用波動特性對模型進行求解。在此基礎上,進一步提出改進遺忘因子法,相較于傳統方法,系統運行方式的等效阻抗辨識最大誤差降低了78%,增強了辨識方法在不同工況下的適應性。最后,搭建硬件在環測試平臺進行測試,所提阻抗辨識方法的平均誤差均小于5%,驗證了所提方法的準確性。
作者:鄭新鋮, 鄒貴彬, 逯哲, 王凱琦, 李清泉
摘要:大量分布式電源(DG)的接入使有源配電網拓撲結構與故障特征越加復雜,特別是逆變型DG的弱故障特征、不可測分支負荷的T型接入使得傳統差動保護在有源配電網中的靈敏性下降。對此,該文提出了一種能量積分型無功電流差動保護,通過挖掘暫態過程中無功差動電流的非線性能量積分在區內外故障時的差異特征,構造了能量積分型保護判據,正常運行或區外故障時無功差動電流的能量積分為0,而區內故障時能夠靈敏地感知無功差動電流幅值、頻率的變化,無功差動電流的能量積分遠大于0。所提方法降低了區內故障穿越性電流對差動保護靈敏度的影響,解決了不可測分支負荷引起的不平衡電流與故障電流辨識困難的問題。仿真結果表明所提方法能夠可靠地識別區內外故障,具有一定的抗同步誤差能力。最后,開發了具備5G通信功能的智能終端樣機,通過RTDS閉環測試進一步驗證了該方法的有效性。
作者:鄭濤, 馬英, 由嶷, 胡勝寬
摘要:傳統備用電源自動投入裝置(簡稱備自投)以檢“母線無壓、進線無流”為啟動判據,致使現有新能源場站進線備自投大多以解列新能源為其動作的先決條件,降低了新能源利用率和供電可靠性。因此,如何在不解列新能源前提下實現備自投的可靠動作具有重要意義。該文以光伏場站為例,利用站內配備的儲能并采用虛擬同步發電機(VSG)控制,在考慮源-荷功率不同匹配程度及各模塊動作時序關系的基礎上,提出一種計及儲能協同控制的快速備自投方案。首先分析了工作電源斷開后,在不同源-荷功率匹配程度下的并網點電壓/頻率的變化機理,指明抑制備自投沖擊電流的關鍵在于快速實現功率平衡控制;其次,設計并提出在孤島檢測期間利用儲能VSG控制實現對電壓/頻率波動的抑制,孤島檢測完成后,進一步通過調整儲能VSG控制的功率指令和投耗能電阻/切負荷的協調配合達到精細化功率平衡,實現備自投的快速可靠動作;最后,基于光伏場站典型拓撲,利用Matlab/Simulink構建相應的電磁暫態仿真模型,并通過仿真實驗驗證了所提備自投方案的可行性與有效性。
電氣設備及智能化
作者:楊帆, 李致民, 李艷, 田杰, 怡勇
摘要:紅外圖像中變電設備自動識別是實現缺陷與故障診斷的關鍵步驟。然而,當前紅外圖像中的變電設備識別面臨準確率低和效率差等問題,這主要源于設備背景復雜以及單一圖像信息量的局限性。針對這一問題,該文提出了一種基于多模態圖像融合的變電設備紅外熱像增強識別方法。首先,采集包含避雷器、斷路器、互感器等五類設備的紅外和可見光圖像,涵蓋110、220、500 kV等多個電壓等級;然后,通過深度卷積神經網絡建立無監督范式的圖像融合模型,將紅外和可見光圖像進行有效融合;最后,改進YOLOv7的特征提取網絡以更好地從融合圖像中識別變電設備。實驗結果表明,變電設備的識別平均精度達到94.82%,顯示出該方法優異的準確性,可為實現變電設備狀態精細化檢測提供支撐。
作者:趙振兵, 付龍美, 潘逸天, 李浩鵬
摘要:輸電線路作為電能傳輸的關鍵載體,因其具有點多、面廣、線長以及暴露于野外等特點,往往面臨較高的安全風險,事故頻發。針對這一問題,該文提出了一種基于目標檢測與邊緣分割的輸電走廊隱患檢測方法。首先,在YOLOv8中引入小目標檢測層和SBA模塊,通過選擇性聚合邊界與語義信息、自適應注意力機制以及雙向特征融合,顯著優化了多尺度特征表達和目標定位,特別是在小目標檢測方面表現突出。采用重參數輕量頭和可重參數化卷積,在大幅減少參數數量的同時,提升了參數利用率,有效地彌補了輕量化可能帶來的精度損失,為資源受限設備提供了無損優化方案,并利用MPDIoU對CIoU進行了優化。其次,利用分割網絡進行電力線邊緣提取,并結合桿塔的空間信息,進一步提升了走廊區域劃分的準確性。最后,制定了預警方法,對安全區域進行了危險等級劃分,有效評估隱患的破壞性。實驗結果表明,該文提出的檢測模型在mAP50上達到72.1%,相比基線模型提升了3.2個百分點,且優于其他檢測方法,該文所采用的利用分割提取電力線邊緣的方法能更好地區分前景和背景,該文所提出的預警方法可以有效地評估隱患對電力線的威脅程度。
作者:高爽, 李辰昊, 李澤宇, 孔祥玉, 劉孟孟
摘要:圍繞近海漂浮式光伏發電場在海上風浪環境下長期穩定運行與智慧運維的需求,該文基于海上環境與光伏電氣系統運行狀況的一體化智能監測裝置,提出一種考慮波浪作用和時序特性的故障診斷方法。首先,將海上波浪運動規律與漂浮式光伏陣列的等效電路模型相結合,構建多模型融合的漂浮式光伏發電模型;其次,仿真分析正常狀態和海上多種故障類型下的發電特性,針對海上環境下特有的故障類型進行特征提取,構建時序故障特征矩陣,所提出的特征提取算法考慮了波浪環境對故障特征量的影響和故障發展的時序特性;最后,提出空間注意力機制(SAM)與卷積-雙向長短期記憶神經網絡(CNN-BiLSTM)結合的故障診斷模型,并進行了仿真及波浪實驗數據驗證。該模型可兼顧波浪影響的局部特征與故障發展的時序特征的提取,結果表明所提出的基于時序故障特征矩陣的診斷方法相較于其他方法有4.4~20.3個百分點的準確率提升。
高電壓與放電
作者:韋樂銘, 修士新, 安珉昊, 王嘉欣, 林杏宇
摘要:螺旋槽橫磁觸頭間真空電弧在運動過程中需要不斷地跨過槽隙,跨槽過程導致的局部區域觸頭燒蝕以及槽隙填充對觸頭的開斷性能有重要影響。該文對螺旋槽橫磁觸頭間真空電弧的跨槽過程進行了針對性研究,準確地描述了跨槽過程中電弧的行為特征及形態演變規律,獲取了電弧跨槽階段的運動軌跡,并闡明了跨槽特性對電弧運動特性和觸頭表面燒蝕的影響機制。此外,通過仿真研究了跨槽過程中的電弧特性,對內部等離子體參數隨時間的變化規律進行了詳細分析。結果顯示,當電弧運動至槽隙附近時,需要向槽隙對側加熱,電弧停滯并出現陰陽極射流分離現象,電弧運動速度明顯降低,觸頭邊緣燒蝕程度加劇。完成跨槽后,電弧重新集聚,繼續沿觸臂運動,運動速度加快。研究成果可為螺旋糟橫磁觸頭槽隙結構設計和開斷性能提升提供理論依據和技術參考。
作者:王歡, 胡琴, 舒立春, 蔣興良, 唐芳純
摘要:風機葉片的覆冰和雷擊問題突出,電加熱融冰技術能較好地解決葉片覆冰問題,但電加熱融冰葉片(簡稱融冰葉片)的雷擊接閃問題還有待深入研究。該文根據葉片覆冰防護區域設計了融冰葉片,并遵循相似性理論,在雪峰山國家野外站搭建了縮比風機葉片長間隙放電試驗平臺,研究了融冰葉片的雷擊接閃特性,分析了接閃點的雷擊概率,并與普通葉片進行對比。結果表明:融冰葉片的雷擊接閃具有極性效應,導致在正極性雷擊時接閃點及其概率分布更為分散。融冰葉片電熱元件的雷擊燒蝕損傷風險較為突出,其雷擊概率與雷電的位置和極性、葉片狀態有關;電熱元件的雷擊概率在雷電來自迎風面時最大(背風面時為0)、正極性雷擊或葉片旋轉時明顯更高。與普通葉片相比,融冰葉片電熱元件的鄰域電場會產生畸變和屏蔽引下線電場,導致其接閃器及葉身的雷擊概率下降,接閃點轉移至電熱元件,尤其是其邊緣處。該文試驗結果明晰了融冰葉片的雷擊風險,并可為其防雷設計提供指導。
電能存儲與應用
作者:施琳, 王天靖, 黃海東, 熊浩, 張琦兵
摘要:針對時變非平穩厚尾噪聲影響下鋰電池荷電狀態(SOC)的高精度估計與動態快速跟蹤響應難題,提出了基于廣義變遺忘因子最小二乘法(GVFFRLS)參數在線辨識與Gauss-雙Gamma混合先驗變分H密度抗差容積濾波的鋰電池SOC動態估計算法。提出GVFFRLS以動態自適應在線辨識Thevenin等效電路模型參數,并基于Gauss-雙Gamma混合分布先驗建模的變分容積卡爾曼濾波聯合估計電池狀態向量與量測隨機分布參數;引入L2-1/2分段魯棒損失函數和狀態-量測組合新息,設計H密度損失準則與變分迭代緊結合的抗差方法,強化了濾波的狀態預測偏差適應性。基于鋰電池不同溫度、多種動態工況下的SOC估計仿真實驗結果表明,在非平穩厚尾噪聲影響下所提算法的參數辨識電壓預測精度相比遺忘因子最小二乘法(FFRLS)提升96.32%,SOC估計多指標精度相比多種現有常用濾波估計算法提升了75.05%及以上,大幅增強了SOC快速跟蹤收斂性能。
作者:張程, 陸萬林, 張東清, 林錦平
摘要:鋰電池的剩余電量(SOC)和健康狀態(SOH)是優化電池管理、延長電池壽命及提高系統安全性的重要參數。為了提升電池SOC與SOH估計精度,提出一種調節因子改進模糊熵融合加權法(AFFEWF)的鋰電池狀態聯合估計方法。首先以10個并聯的18650鋰電池為實驗樣本,進行間歇脈沖恒流放電實驗獲取OCV-SOC曲線,對比不同階數擬合曲線的端電壓預測效果;其次提出基于調節因子改進模糊熵融合加權法,通過調節因子對數據進行篩選,以端電壓殘差為依據計算各數據源的權重,從而得到加權后的聯合估計結果;然后將調節因子改進模糊熵融合加權法與模糊熵融合加權法(FEWF)、多模型概率融合加權法(MMPWF)進行對比分析,以評估不同融合策略的性能表現;最后通過仿真軟件對所提算法進行驗證,結果顯示,所提調節因子改進模糊熵融合加權法能有效提升鋰電池SOC和SOH估計的精確度。
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