三维无单元伽辽金法及其在电磁场数值分析中的应用(英文)

介绍了三维无单元伽辽金方法的基本理论,并将其应用于电磁场数值计算中。无单元伽辽金方法的理论基础是滑动最小二乘法,它只需节点信息,无需单元信息,摆脱了单元的限制,该方法对有限元法是一个很好的补充,可用于有限元法不能有效解决的某些工程电磁场问题,如薄膜问题、微小气隙问题、运动线圈问题等。针对权函数对无单元法的影响进行了详细研究,并给出了支撑域的选取原则及三维场中影响半径的计算公式。

低压断路器过载保护可靠性试验关键技术

低压断路器过载保护可靠性试验装置试验电流的产生及稳定是保障其可靠性结果准确的关键。提出一种新的试验电流调节方法。该方法利用试品回路预调电流，利用平衡电阻回路完成对试品旁路。实现单台试品试验或多台试品同时试验；以调压率和调流率作为控制参数进行电流调节。并根据电动调压器输出电压大小划分稳流准确度等级，有效地减少了调流时间，提高了稳流准确度；同时对互感器二次侧开路进行判断，增强了装置工作的安全性。应用该方法研制的试验装置的试验电流调节范围0—750A，稳流准确度达±0．5％。调流时间控制在10S以内，可对225A及以下断路器进行过载保护可靠性试验。

基于超程时间回归模型的继电器寿命预测方法

继电器寿命预测可以有效指导继电器的快速筛选,以期达到高性能、高可靠、长寿命甚至零缺陷的要求。针对于继电器寿命预测主要集中于批产品的现状,本文提出基于超程时间回归模型的继电器寿命预测方法,该方法可实现对单个继电器产品的寿命预测。首先对以往测得的关于HH52P型继电器试验数据进行详细研究,得到继电器的超程时间数据。然后将超程时间数据分区处理后融入超程时间回归模型中,进而实现继电器的寿命预测,并使继电器寿命预测具有更高的精确性。

考虑磁致伸缩效应电力变压器振动噪声的研究

硅钢片磁致伸缩是电力变压器产生振动噪声的主要原因,本文利用能量变分原理,建立了考虑电力变压器铁心磁致伸缩效应的三维磁-机械强耦合数值模型,应用有限元计算了三相三柱干式变压器空载条件下的磁场分布和铁心振动位移;在此基础上分析了铁心周围的声场分布。为了验证模型,对变压器铁心的振动和噪声分别进行了实验研究。理论计算与测量结果的比较证实了该强耦合模型的正确性,为在设计阶段计算变压器振动噪声大小、分布和寻求新的降噪措施,提供了理论依据和计算方法。

智能漏电断路器抗电快速瞬变脉冲群干扰研究

在分析瞬变脉冲干扰产生机理及对智能漏电断路器影响的基础上,提出一种用于智能漏电断路器的电快速瞬变脉冲群干扰综合抑制方法,即通过改进电源滤波器结构,利用铁氧体磁珠增强其对高频干扰的抑制能力;并在智能漏电断路器的输入端口、输出端口和通信端口采取隔离和屏蔽措施,优化电路板布局、布线;同时,采用基于数字滤波、软件陷阱和数据冗余的软件抗干扰方法。实验结果表明,采取综合抑制方法后,进入断路器5V电源端的干扰信号幅值降低约80%,智能漏电断路器的抗干扰能力得到提高,可以满足EFT/B 4级抗扰度试验的要求。同时,该方法还可为类似浮地(无保护接地)设备抗电快速瞬变脉冲群干扰的研究提供参考。

基于BP神经网络的交流接触器剩余电寿命预测

交流接触器广泛应用于各种用电控制系统,对其剩余电寿命进行准确预测可以提高用电控制系统运行的可靠性。建立了交流接触器剩余电寿命预测的神经网络模型,并提出网络模型结构参数的确定方法。采用平均影响值(MIV)筛选方法对预测模型输入参量进行筛选,确定了累积燃弧能量和吸合时间为预测模型的主要输入参量,能够反映影响交流接触器电寿命的关键因素。分析了不同神经网络模型下交流接触器电寿命的预测误差,其中自适应遗传算法优化BP神经网络(AGA-BP)模型的预测精度最高。分析了输入参量对神经网络预测结果的影响,对比了输入参量无筛选、因子分析法、MIV筛选下预测的误差,结果表明采用MIV方法筛选出累积燃弧能量和吸合时间进行交流接触器电寿命预测的效果最好。将不同试品的试验数据分别作为训练样本和验证样本进行预测,其最大预测误差在11%以下,因此预测模型满足工程需要。

磁调制式剩余电流传感器的动态励磁过程分析与仿真

随着智能电网的发展和电力电子设备不断增多,设备故障时产生的剩余电流呈现非线性,本文针对非线性剩余电流传感器的工作过程开展了研究。首先建立了电压型磁调制式剩余电流传感器的动态励磁电流变化过程模型,推导出励磁脉冲电压频率的计算公式,并证明了通过励磁电流的检测可以实现剩余电流的准确测量;其次对动态励磁电流变化过程进行了分析,在剩余电流传感器励磁电流动态变化过程简化计算模型中,通过合理选择饱和电流值可以使励磁脉冲电压频率和励磁电流平均值的计算结果与考虑磁滞情况的结果一致;然后分析了影响磁调制剩余电流传感器工作性能的因素,通过改变传感器的匝数、励磁电压幅值、反转励磁电流等方法可以使传感器满足设计要求;最后通过仿真模型和实际测试,对动态励磁电流变化过程模型进行了验证,考虑磁滞影响的励磁电流动态过程与实际变化过程更吻合。本文对励磁电流动态过程的分析为电压型磁调制式剩余电流传感器的设计提供了依据。

SVG自适应无功检测方法及控制系统的研究

柔性交流输电系统对智能电网的发展至关重要,新型的静止无功发生器(SVG)是柔性交流输电系统的关键设备。SVG的补偿效果取决于对电网无功电流的检测精度。本文首先建立了SVG的数学模型,结合自适应理论实现瞬时无功电流检测的噪声对消,对现有无功检测技术加以改进,从而提高系统无功电流检测的精准度。确定了配合改进算法的直接电流控制策略,设计了SVG无功补偿系统框图;仿真结果表明:SVG无功补偿系统能够有效的补偿三相电网侧的无功功率,基于自适应理论的无功检测算法能够提高补偿效率,平衡稳定电网输出,从而保证电能质量。

基于RAGA-PPM的电能质量综合评估方法

电能质量的综合评估是解决各种电能质量问题的前提。投影寻踪法(PPM)能够很好地解决现有电能质量评估中出现的指标多,指标上下联系结构复杂,指标体系呈现出高维、非线性特性等问题。搭建了一个基于加速遗传优化的投影寻踪法(RAGA-PPM)的电能质量综合评估模型,通过构造投影指标函数并利用加速遗传算法(RAGA)对其进行优化来完成电能质量的综合评估。加速遗传算法通过将上代遗传优秀个体的解空间作为下代遗传个体的搜索空间来不断缩小待优化变量的搜索空间,进而达到加速处理的目的。该模型的评估过程简单通用,便于计算机编程,且综合评估结果精度高、客观真实。

磁刺激穴位对人体神经功能调节作用

针灸的基本作用在于疏通经络、调和阴阳、扶正祛邪,本质是通过针刺产生的生物信息调整机体的功能。磁刺激以其诸多优点在人体神经功能调控、疾病治疗与康复理疗等方面具有独特的成效,与传统针灸作用有异曲同工之处。本文在分析磁刺激和针灸对人体神经调节功效基础上,将磁刺激技术和传统的经络理论相结合,采用脉冲磁场刺激穴位,同时采集诱发的脑电信号,利用样本熵分析不同刺激频率下脑电信息的差异,研究磁刺激穴位对大脑神经功能所产生的影响。

用于人工心脏的经皮传能系统耦合特性及补偿的研究

最初的电动人工心脏固定在患者腹腔内,通过从胸部引出的导线与体外的电池组相连,这样极易造成致命感染。采用经皮传能系统为人工心脏供电,这个系统应用了无接触变压器技术,没有导线穿透皮肤,可以防止感染引起的并发症。本文首先介绍了经皮传能系统的构成及工作原理,并对不同形状铁芯、不同大小尺寸线圈的耦合性能进行了分析仿真,通过结果得到一种耦合系数较高、体积小,适于植入体内的线圈形式。最后从输出阻抗的角度研究验证了补偿的作用,本文的分析方法及结果将为人工心脏经皮传能系统线圈的优化设计提供理论依据。

基于零序电流比值变化的小电流接地选线方法

在小电流接地电网发生单相接地故障时,由于消弧线圈的补偿,接地残流过小,难以准确选线。分析现有小电流选线原理和方法,总结提出零序电流比值选线法。它根据消弧线圈容量变化前后,零序电流比值变化趋势不同,确定接地故障线路。对该方法进行理论分析,推导出零序电流比值关系式。并利用Matlab工具进行仿真分析,结果符合理论推导。此方法不需要延缓切除阻尼电阻,有足够快的响应速度,算法简单,实现容易,对配电网当前状态和长远发展有良好适应性。

新型高性能电工材料应用特性建模技术研究

提出了对新型高性能电工材料应用特性建模时需考虑的主要问题,对所建模型进行了分类,并给出了超磁致伸缩材料应用特性的建模实例。

微电网控制策略分析研究

为了能够对微电网不同运行模式下分布式电源进行协调控制,在分析单个微电源3种控制方式的基础上,研究了微电网的2种综合控制策略:主从控制策略和对等控制策略。为了验证2种不同的控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在并网状态和孤岛状态下及二者状态切换的运行特性进行仿真。通过Matlab仿真,对微电网运行中各DG的有功无功功率、母线电压和系统频率曲线的变化规律进行了分析,并对2种不同控制策略的正确性与可行性进行比较。仿真结果表明,2种控制策略都能实现微电网可靠运行,对等控制策略的稳定性高,但其还有许多关键技术问题尚未解决,因而就目前来说,主从控制策略的实用性更强。

基于蒙特卡罗抽样半不变量法的微电网随机潮流计算

为了提高微电网随机潮流计算的精度,提出了将蒙特卡罗抽样和半不变量法相结合的方法。首先建立了微电网随机潮流的线性化模型,然后运用蒙特卡罗抽样法和常规数值法计算随机变量的各阶半不变量,进而计算节点状态变量和支路潮流的半不变量,并运用Gram-Charlier级数将其展开,最终得到半不变量的概率分布。将该方法与蒙特卡罗模拟法比较,算例表明该方法具有较高的准确性和快速性,可为电力调度提供可靠依据。

基于元件功率的区域电力系统薄弱环节辨识算法

在已构建的电力系统网络中总是存在着会造成大面积停电事故的网络节点,即薄弱环节,因此,对于庞大的电力系统网络来说,寻求网络中存在的薄弱环节具有着重要的意义。基于小世界网络模型对区域性电力系统进行网络建模,并以节点功率变化为基础,构建网络中某一发电节点的功率值变化或者从电网中解列后对网络系统中其他元件功率影响的一种新算法模型。并提出了功率变化度的概念,进而辨识电力系统中的薄弱环节,对电力系统的经济可靠建设提供理论支持。最后通过一个电力系统算例验证了该算法的有效性。

基于磁致伸缩逆效应的超磁致伸缩力传感器

磁致伸缩逆效应是稀土超磁致伸缩材料的一个重要应用特性,应用磁致伸缩逆效应可以制作超磁致伸缩力传感器。但由于缺乏相应的设计理论分析,从而制约了其发展。在分析了磁致伸缩逆效应的基础上,给出了超磁致伸缩力传感器的设计原理,设计了超磁致伸缩力传感器的结构,并采用数值计算方法对其磁场进行了计算。计算结果与实验结果的比较表明:二者符合较好,设计的超磁致伸缩力传感器方案是可行的,对其今后进行深入应用研究和优化设计具有重要意义。

双馈风力发电机组撬棒电路保护技术的研究

当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行。此处根据双馈风电机组LVRT原理对转子撬棒保护电路的控制策略及其投切时刻的整定进行了研究,推导出撬棒电阻的取值范围,对影响撬棒电路保护效果的各种因素进行了分析,并通过仿真验证了结论的正确性。

特高压变压器线圈的电场计算与分析

为了分析特高压变压器线圈周围的电场,建立了变压器高压线圈、均压管和均压球的三维实体模型.根据线圈的轴对称结构的特点,取1/4线圈进行计算.对于中部的线圈和均压管,采用二维有限元的方法,计算出电场的分布,并求出最大电场强度值.推导了多层油纸绝缘结构等效为单一介质时等效介电常数的计算公式.利用等效介电常数把线圈外的油纸绝缘结构以及靠近变压器壁的油纸绝缘进一步简化,采用三维有限元的方法把实体模型分成上下2部分分别进行电场计算,求出最大电场强度以及最大场强所在的位置.

磁性液体微压差传感器校准信号源的研究

提出了一种新颖的低频（0.1-100 Hz）磁性液体正弦压力信号源,可用于微压差传感器校准实验,该信号源能够产生与激励电流频率相同的正弦微差压。利用单自由度受迫振动原理分析了输入电信号和输出压力信号之间的函数关系。采用有限元方法（FEM）分析了磁性液体正弦压力信号源内的磁场分布并计算了磁性液体所受磁场力。最后搭建了测试信号源性能的实验平台,并给出了实验结果,由此计算了系统的固有频率及阻尼比等特征参量。实验结果显示与理论分析一致。