基于Simulink/MATLAB的实际地铁线路供电系统短路试验仿真分析

直流牵引供电系统在城市轨道交通中扮演着关键角色,其安全可靠的运行对整个城市轨道交通系统的运行至关重要。该文首先介绍地铁牵引供电系统的结构和功能,并建立地铁外部交流电源、整流机组和牵引网络的仿真模型。该仿真模型根据实际地铁牵引供电系统的结构和参数进行构建,旨在研究不同短路情况下的短路特性,包括电源出口短路、近距离短路和远距离短路。通过评估供电系统在短路故障下的稳定性和可靠性,得出若干研究结果。这些结果为地铁供电系统选择合适的一次设备提供理论依据,有助于确保城市轨道交通供电系统的稳定性和可靠性。

超导储能电感用于重接型电磁推进电源的研究

为了验证高温超导储能电感作为重接型电磁推进脉冲电源的可行性,采用Ansoft Maxwell 3D建立了重接型电磁推进器瞬态仿真模型,脉冲电源的设计结合了多模块储能电感串联充电和并联放电的模式,电路中采用转换电容器限制断路开关工作过程中的高电压。电感和电容参数都对最佳触发放电位置有一定的影响,即对驱动线圈电流脉冲的上升沿时间有影响。因为驱动线圈建立磁场的速度决定抛体感应出的涡流大小,抛体受到的驱动力与驱动线圈磁场大小和磁场建立的速度都有关。在多级推进系统的参数设计时,除了减小触发放电位置外,还需适当地减小驱动线圈的电感和减小转换电容的参数。

一种基于磁阻式线圈的模拟冰雹发射装置设计与仿真

基于光伏板模拟冰雹撞击试验的实际需求,开展了磁阻型线圈发射装置与脉冲功率源之间的匹配性研究。通过理论对续流前置型和续流后置型两种基本脉冲放电电路进行了适用性分析,结果表明,续流前置型脉冲放电电路与发射装置具有更优的匹配性。针对发射过程中剩余脉冲电流的反向制动问题,设计了一种可以快速消除剩余脉冲电流的泄能电路,用于改进续流前置型脉冲放电电路的拓扑结构,进一步提高其适用性,并借助仿真进行验证。结果表明,泄能电路能快速消除剩余脉冲电流的反向拉力影响,使抛体的发射性能显著提高,抛体出口速度相比传统放电电路提升50.8%,系统发射效率提高127.5%。该项研究可为磁阻式线圈发射技术应用在模拟撞击试验领域的研究提供参考。

核电厂海水循环泵肘形进水流道优化设计

为提高核电厂海水循环泵运行的稳定性,基于CFD数值模拟对海水循环泵肘形进水流道进行优化设计。以国内某核电厂的进水流道为研究对象,建立全新坐标系,通过理论推导得出肘形流道控制参数之间的函数关系,根据流道性能评判指标等参数,通过数值模拟研究肘形进水流道4个重要控制参数对流道水力性能的影响,优选出最佳方案并进行试验验证。结果表明,在设计流量下优化后的流道出口平均流速提高了0.026 m/s,流速分布均匀度降低0.13%,水流平均角度提高0.034°,水力损失降低11.2%。本文的研究结果显示提出的肘形流道优化设计方法快速、可靠,具有出口流态较好、水力损失较小等优点,可为工程建立提供一定的参考。

变压器油中工频电弧特性及变压器防爆研究综述

变压器内部短路电弧故障是变压器最严重的故障之一,极有可能引发变压器油箱的变形、变压器油的泄露,进而导致火灾,造成恶劣影响。研究变压器防爆技术对于保障电力系统的运行安全和人员生命财产安全具有重要意义。该文总结现有的油中工频电弧试验技术,包括电容电感谐振法、变压器(发电机)短路法和其他等效方法;归纳已获得的油中工频电弧的电压、电流、气泡温度、产气、压力、光谱等特性;总结目前建立的电弧故障下的油箱压力仿真模型,分析各类模型的优缺点;讨论现有的变压器防爆原理及防爆技术。在此基础上,进一步探讨目前迫切需要研究的重点,对进一步深入研究油中工频电弧特性、压力仿真模型、变压器燃爆机理和防爆技术具有重要的参考价值。

深远海大兆瓦级半潜式风机基础运动特性数值模拟及试验研究

针对水深百米以上的深远海浮式风电开发需求,本文面向可搭载大兆瓦级(15 MW)风机的新型半潜式风机基础的运动特性展开研究。利用AQWA软件建立了该基础与系泊系统的数值模型,基于南海实际海况确定了风机塔筒的载荷,并开展了缩尺比为1∶64的水池模型试验,验证了数值模型计算的准确性;基于验证的数值模型分析了新型风机基础在南海恶劣海况下的运动特性及系泊张力,发现该新型风机基础的运动极值和系泊张力均满足规范要求。相同海况下,新型风机基础与经典半潜式风机基础OC4-DeepCwind(三浮筒平台)的运动性能及系泊缆张力对比结果表明:发电工况下,新型风机基础的垂荡和倾角的极值较三浮筒平台的分别下降62.8%和81.3%;停机工况下,垂荡和倾角的极值则分别下降46.1%和41.4%,充分说明该新型风机基础具有优越的运动性能;而在停机工况下1、2号缆系泊张力最大值分别下降17.4%和9.6%,大大降低了系泊系统的设计难度。研究结果为中国深远海浮式风电开发船型的选择提供了借鉴。

基于固态储氢与燃料电池耦合的车载氢能源系统建模与特性分析

探讨了一种使用金属氢化物储氢罐和质子交换膜燃料电池的车载氢能源系统,旨在通过数学建模和工况测试评估氢能源系统内部的热量耦合效应。基于热交换系统结构和换热特性提出了氢能源系统多物理场模型,又基于增程式燃料电池物流车运行工况进行了数值模拟和试验验证。结果表明,所提出的数学模型能准确表征车载氢能源系统的动态特性,功率响应与温度动态变化具有显著的一致性。借助热交换系统提供热量补充,低温条件下固态储氢罐释氢速度加快,提高氢能源系统的动态响应速度和能源利用效率。研究结果可用于基于固态储氢与燃料电池耦合的氢能源系统最优尺寸设计、温度控制和能量管理策略设计。

引信电源双环境力等效模拟测试方法

针对引信电源分步式测试导致电源测试与实际使用环境不等效的问题,建立过载与转速同步实现平台,提出基于双环境力的引信电源工作环境等效模拟测试方法。首先利用压缩空气和旋转台产生电源测试模拟弹丸飞行的动力和转速,进而通过模拟弹丸发射和阻尼发生器进行过载和离心力的复合加载,最后通过机械结构实现模拟弹丸的无损回收。试验结果表明,与传统分步式测试方法相比,双环境力测试方法利用过载和转速的同步实现,提高了测试精度,达到了与工作环境的基本等效。

两站串供远方备自投系统控制策略的优化及应用

为提高两站单链式供电结构的小型配电网的供电安全,提出一种远方备自投系统控制策略,该控制策略基于无主对等通信的控制模式,采用毫秒级实时交互信息,实现自动识别开环点、故障定位,快速进行故障隔离、小电源切除、供电恢复,可自动识别安稳系统切负荷并闭锁备自投;同时基于国家电网公司九统一低压标准化装置硬件,不改变开入、开出、模拟量、电源等接口的定义方式,仅在CPU板卡增加专用通信模块,降低了成本,方便现场施工和改造升级。仿真测试及现场应用结果均验证了该控制策略的有效性,对其他区域相同电网结构的远方备自投的研究也具有一定的借鉴意义。

核电站安全壳打压试验泄压速率优化研究

核电站安全壳打压试验是机组大修期间的绝对关键路径工作,试验执行质量影响机组大修的总体进度。其中泄压速率作为决定安全壳打压试验工期的重要因素,通过建立核电站安全壳内外结构仿真模型,对25 kPa/h泄压速率时安全壳结构的安全性进行分析,提出泄压速率提升的理论依据,同时将模拟数据与缩尺安全壳模型进行对比验证,旨在为安全壳打压试验全面优化提供技术指导。

Validation of Full-Converter Wind Power Plant Generic Model Based on Actual Fault Ride-Through Measurements

Modeling and validation of full power converter wind turbine models with field measurement data are rarely reported in papers. In this paper an aggregated generic dynamic model of the wind farm consisting of full power converter wind turbines is composed and the model validation based on actual field measurements is performed. The paper is based on the measurements obtained from the real short circuit test applied to connection point of observed wind farm. The presented approach for validating the composed model and fault ride-through （FRT） capability for the whole wind park is unique in overall practice and its significance and importance is described and analyzed.

直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散的联合仿真模型

直流牵引供电系统杂散电流产生的直流干扰问题日趋严重。为研究杂散电流的干扰程度,将直流牵引供电回流系统与杂散电流扩散模型进行联合仿真。考虑段场与正线之间的互相影响,建立段场集中点电流源泄漏与正线沿线钢轨分布式泄漏共同作用下的动态杂散电流在分层介质中的扩散模型。提出分层模型的精细积分主元加权迭代方法,从而避免一般方法求解失败的问题,实现高精度、高效率求解分层格林函数。以中国实际地铁工程为例,采用该文模型对段场的杂散电流和附近土壤地表电位梯度的现场测试进行过程还原,实测与仿真结果误差在8.46%以内。直流牵引供电系统正线与段场之间采用阻断式连接方案,可使得附近土壤的地表电位梯度降低46.53%。

通信直流电源暂态过电压试验方法的研究

直流电源上的暂态过电压(TOV)是造成直流通信设备损坏的重要原因之一,但目前对直流电源暂态过电压机理和测试的研究较少。根据实际通信站点的工况,分析研究了真实场地、实验室模拟场地及实验室简易模拟等三种直流电源TOV的试验方法。为直流电源TOV机理的研究提供了试验手段,为直流电源TOV的防护设计提供了数据支撑和验证方法。在国内某真型试验场地进行的通信站点某典型场景的直流电源TOV试验复现了现场故障,验证了直流电源TOV产生的原理和路径、暂态过电压造成直流通信设备损坏的机理。

高速铁路弓网离线过电压对车体电位的影响

基于现场采集的阻抗参数,建立高速铁路“网-车-轨”牵引供电系统等效电路模型,进而建立包含弓网电弧仿真模型的“网-车-轨”三位一体的牵引供电系统有限元模型,并通过与实测升弓过电压进行对比,验证有限元模型的可靠性;将由等效电路模型计算得到的电压激励加载在有限元模型上,调整列车运行速度和弓网离线时间,分析其对弓网电弧发展的影响,研究弓网中离线和大离线工况下的过电压特性和不同接地方式下的车体电位和磁场分布。结果表明:当列车运行速度较大且弓网离线时间大于200 ms时,易发生弓网完全离线,并产生较高车体过电压;车速为300 km·h^(-1)时,弓网离线导致的车体过电压达6.45 kV;车底主要区域对地电位高于2 kV,磁感应强度峰值为3.8 mT;通过增加3车保护接地数量,提高车体过电压的泄放能力,使车顶-轴端过电压降至5.47 kV,最大磁感应强度降至2.6 mT,车底区域磁场分布更加均匀,有效地抑制了车体过电压,改善了车载设备的电磁工作环境。

北京三号A/B卫星供配电分系统设计

北京三号A/B卫星供配电分系统为满足卫星敏捷机动及高功率的特点与需求,将传统电源控制器与配电器合为1台电源调控器单机(PCDU)。它采用42.0 V半调节母线拓扑结构,选用容量衰降速度更低、寿命循环性能更好的高比能量镍钴铝(NCA)锂离子蓄电池单体,以及平均效率不低于32%的太阳电池片,大大减小了质量。此外,任务规划软件中还加入了卫星电源系统仿真计算模型,为规划任务的可行性提供决策依据。供配电分系统在轨运行稳定,在轨数据与仿真计算模型运行结果相符,其设计可为类似功率等级的卫星提供参考。

航天器电源建模仿真综述与展望

电源系统是航天器上必不可少的重要分系统,用于产生、储存、分配电能。随着航天器数量的爆发式增长,电源系统的建模仿真成为航天器健康管理和智能运维领域的研究热点。鉴于此,本文首先总结了航天器电源的分类、组成及发展趋势。接着,从航天器健康管理和智能运行维护视角,综述了航天器电源建模及仿真技术体系,航天器电源典型部件机理建模、数据驱动建模、数字孪生融合建模方法,航天器电源的仿真技术与仿真软件、建模仿真的典型应用。最后对航天器电源建模仿真的技术挑战及发展趋势进行总结和分析。本文预期能够为航天器电源健康管理、航天器电源建模与仿真、数字孪生领域的研究人员提供一定的参考和借鉴。

风电运维船发展现状及其典型船型水动力性能优化

对国内外风电运维船的发展现状进行调研。在此基础上,聚焦风电运维船的船型开发,结合风电运维船特定的作业环境和工作要求,设计3种典型船型,分别对其阻力和耐波性能开展数值仿真研究。结合工程应用实际对这3种船型中的某种船型开展线型优化设计,并通过水池模型试验验证优化效果的可信度,为风电运维船的总体性能设计和优化提供技术支撑。

城市轨道交通杂散电流对沿线变电站偏磁特性的影响研究

为研究城市轨道交通动态运行时杂散电流对沿线变电站偏磁特性的影响,文章基于上海某220 kV变电站及其附近城市轨道交通系统,利用CDEGS软件建立“轨道交通系统-变电站交流电网”耦合仿真模型,对地铁“启动-惰行-制动-停止”一个完整运行周期下轨道交通系统各结构层次电位和电流变化规律、杂散电流空间分布及变压器中性点偏磁直流进行仿真分析,并与现场检测数据进行对比。结果表明:在此仿真模型中,仅牵引变电站向列车供电时钢轨电位低,对变压器中性点偏磁直流影响较小;制动列车跨区间供电时钢轨电位大幅提高,最大可达25.424 V,变压器中性点偏磁直流可达1.2 A;列车运行105 s钢轨泄漏电流总量最大,可达21.647 A,列车启动12 s,钢轨泄漏电流总量17.908 A,流入变压器中性点电流比例最大,可达3.473%。列车一个完整运行周期下,某些钢轨区间钢轨电位存在正负交替变化,可能导致变压器中性点偏磁直流反向。

邯长铁路牵引供电系统越区供电能力仿真分析

牵引变电所通常配置一主一备两台变压器,传统的检修方式为单组退出进行维修,安全性低,存在检修死角,且维修耗时较长。本文以电气化铁路是否具备越区供电能力为分析计算对象,搭建了直供加回流牵引供电方式下的MATLAB仿真模型,结合既有线路具体参数及实际馈线取流,分析牵引所越区后最大电压损失是否符合要求。

BMS HIL试验研究

本文围绕动力电池及其管理系统功能需求和HIL硬件在环试验进行分析,提出BMS HIL台架的功能和指标要求,介绍HIL测试中模型要求及模型参数获取方法、测试用例设计。通过本次研究,实现BMS功能和故障注入等HIL测试,为BMS功能开发提供快速、全面的测试验证手段。