2016年第39卷第6期文章目次

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  • 1  高压交直流同塔输电线路无线电干扰与可听噪声的计算
    邹军 王思颖 李本良
    2016, 39(6):1-10. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.001
    [摘要](1072) [HTML](575) [PDF 2.90 M](1332)
    摘要:
    为了寻求一种适合交直流同塔架设线路的无线电干扰与可听噪声计算方法,从理论上分析了混合线路表面场强的特点,利用线性叠加原理求出混合线路表面场强,并结合晴天和雨天对交流和直流线路电晕程度的不同影响,提出在同一种天气状况下计算交直流线路无线电干扰与可听噪声。用3种计算无线电干扰与可听噪声的方法,分晴天和雨天情况进行计算比较,结果表明3种方法中BPA修正公式计算值最大,该方法可视为目前计算交直流同塔线路无线电干扰与可听噪声的有效方法。
    2  光储微电网混合储能系统的控制策略及开关优化
    毕晓辉 孙韬 毛瑞 房勇 侯世英
    2016, 39(6):11-18. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.002
    [摘要](894) [HTML](898) [PDF 3.75 M](1258)
    摘要:
    传统光储微电网混合储能系统控制策略将蓄电池视为容量无限大的理想元件,而实际上蓄电池容量有限,当蓄电池剩余电量达到阈值无法正常工作时传统控制策略将不适用。在二阶低通滤波法的基础上提出一种光储微电网混合储能系统的新型控制策略,同时考虑超级电容与蓄电池的剩余电量,根据储能元件的荷电状态调整储能元件输出电流参考值,维持储能元件剩余电量,但在极端天气情况下,仍需与储能元件保护开关相配合。由于采用传统储能元件保护开关的储能系统需独立的充放电电路,存在成本较高、充放电不连续等问题,因此,对储能元件的保护开关进行了改进,利用开关与二极管并联使其具有4种工作状态,在储能元件剩余电量达到阈值时,可自动恢复电量,降低了成本,提高了并网输出电能质量。最后结合新型控制策略与改进的保护开关,提出整体的混合储能系统控制方案,并用Matlab/Simulink对其进行仿真验证,结果证明了所提方法的正确性与可行性。
    3  电源分配网络阻抗分析及去耦电容优化
    汪泉弟 王赢聪 高锋
    2016, 39(6):19-26. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.003
    [摘要](1085) [HTML](486) [PDF 10.99 M](1146)
    摘要:
    高速印制板电源分配网络(power delivery networks,PDN)受电电源端口具有瞬时电流大、目标阻抗小的特点。针对任意形状电源板的阻抗问题,提出一种基于解析式与有限差分法的互补模型,并在此基础上结合粒子群算法实现多个受电电源端口的阻抗优化。通过Matlab仿真,发现互补模型的结果与全波有限元法的基本吻合,计算时间则大幅缩短。测量结果表明,优化后实验板的多个受电电源端口阻抗均满足各自的目标值要求。
    4  神经网络自变量输入模式的视电阻率求解算法
    曹敏 秦善强 胡绪权 付志红 王浩文
    2016, 39(6):27-33. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.004
    [摘要](821) [HTML](339) [PDF 3.37 M](1161)
    摘要:
    根据瞬变电磁场理论公式中的响应和自变量之间的关系特点,提出用非线性方程模式的BP神经网络求解电阻率。通过构造单输入单输出网络结构,建立以不同时间点上的电流归一化的感应电压值为输入、视电阻率值为输出的神经网络,来拟合瞬变电磁场的二次涡流曲线。利用数值方法计算出的数据验证该训练网络的精确性,比较了不同算法对训练精度和收敛速度产生的影响。以重庆大学某处的防空洞探测实验为例验证了该算法的有效性,该算法避开具体的复杂电磁场计算或数值反问题计算,从而实现电阻率快速计算,为快速成像准备必要条件。
    5  应用STATCOM的DFIG风力发电机低电压穿越能力分析
    李鸿南 金涛
    2016, 39(6):34-40. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.005
    [摘要](864) [HTML](743) [PDF 5.27 M](799)
    摘要:
    针对DFIG(double fed induction generator)风电机组低电压穿越能力(LVRT,low voltage ride through)问题,笔者基于STATCOM研究了一种电压外环与电流内环相结合的双闭环反馈控制策略,并仿真验证了所提出方法的有效性。将STATCOM分别安装风电机组机端、并网点高压侧和低压侧,且设置不同电压跌落深度,比较其补偿效果。实验结果表明,安装在风电机组机端时补偿效果最好。在电网电压跌落时,STATCOM能快速为电网输入无功,抬高风力机的机端电压,从而提高风电场的LVRT能力,从STATCOM输出无功大小和风电场机端电压被抬升的比例两方面分析,对于不同深度的电压跌落,STATCOM补偿效果都较为显著。
    6  改进粒子群算法的自动阻抗匹配技术
    杨晓博 李阳 肖朝霞 杨庆新 董维豪 王银焕
    2016, 39(6):41-48. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.006
    [摘要](970) [HTML](356) [PDF 2.82 M](1176)
    摘要:
    由于无线电能传输距离的改变或谐振线圈之间发生偏移、负载改变等多方面的影响使系统的输入阻抗发生变化,导致输入阻抗与射频源内阻不匹配,使传输效率大幅下降。在射频源和发射线圈之间加入阻抗匹配网络可以提高无线电能的传输效率。为了提高阻抗匹配的精度和速度,提出了一种改进的粒子群算法。重点将改进算法和传统算法进行仿真实验比较,证明了改进算法在匹配精度和速度方面的优越性。最后将该算法嵌入到自动阻抗匹配系统中,提高了无线电能的传输效率,同时证明了所提算法的有效性。
    7  基于传输线网络的特高压变电站智能组件端口电磁骚扰的建模仿真
    刘骁繁 焦重庆 崔翔 嵇建飞
    2016, 39(6):49-57. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.007
    [摘要](941) [HTML](624) [PDF 4.68 M](1076)
    摘要:
    随着智能化GIS设备的发展,GIS设备上集成了大量电子设备。GIS设备开关操作产生的特快速瞬态电磁过程主要经由“传感器—二次电缆—智能组件”这段电路对电子设备产生电磁影响。笔者首先基于传输线网络理论建立了开关操作产生的地电位升对“传感器—二次电缆—智能组件”回路的耦合计算模型,然后通过验证实验证明了计算模型的有效性和准确性,最后对不同屏蔽层接地方式下的各传感器端口和智能组件各端口及端口间的骚扰电压进行了仿真研究。计算结果显示,各骚扰电压受接地方式的影响较大;通过选择合适的接地方式,可以有效地抑制开关操作电磁骚扰。
    8  含旋转电机接口和逆变器接口的微网小信号稳定性分析
    肖朝霞 赵玉珠 赵倩宇 贾双
    2016, 39(6):58-70. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.008
    [摘要](888) [HTML](353) [PDF 4.81 M](944)
    摘要:
    提出了一种包含了逆变器接口(voltage source inverter,VSI)、同步电机接口(synchronous generator,SG)的独立微网控制策略,并分析了其小信号稳定性。VSI接口和SG接口的分布式电源均采用下垂控制策略,二者之间无需实时通信,可实现负荷功率共享。建立了系统的小信号状态空间模型,主要包括:同步发电机及其控制器的小信号模型、逆变器及其控制器的小信号模型、电网络及负荷小信号模型。计算了下垂增益变化时的根轨迹,得到了系统主特征值随参数变化的根轨迹,计算了不同状态变量对特征值的参与因子。稳定性分析结果表明:当所有分布式电源采用下垂控制时,引入同步发电机接口的分布式电源,系统频率小信号稳定性大大增强。PSCAD时域仿真验证了特征值计算的正确性。
    9  铝板材电磁超声兰姆波换能器的有限元分析及优化设计
    刘素贞 张严伟 霍丹 张闯 蔡智超 杨庆新
    2016, 39(6):71-77. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.009
    [摘要](835) [HTML](577) [PDF 3.63 M](997)
    摘要:
    电磁超声兰姆波换能器由于其激发的兰姆波具有多模式、频散性和信号较弱的特点,在一定程度上限制了其发展及应用。针对增强电磁超声兰姆波信号强度问题,提出了一种优化设计方法。通过在永磁铁和线圈之间加入超微晶叠片来减小永磁铁表面的涡流,增加试件中的涡流,同时改善静磁场的分布,从而增强铝板中的信号强度。重点研究了超微晶对电磁超声信号的影响,采用有限元软件进行仿真分析,并进行了实验验证。实验结果表明,该优化方法能够有效增强兰姆波信号强度。
    10  软岩地质条件下浅埋隧道锚缩尺模型试验
    梁宁慧 张锐 刘新荣 钟祖良
    2016, 39(6):78-86. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.010
    [摘要](871) [HTML](351) [PDF 3.44 M](920)
    摘要:
    为研究隧道锚的受力变形和锚碇承载特性等问题,在重庆几江长江大桥工程北岸现场开展1∶30缩尺模型试验。试验结果表明:从相似设计荷载240 kN到1 680 kN,双锚碇前锚面沿拉拔方向的最大位移平均值为0.020~0.808 mm,双锚碇前端上部地表岩体铅直方向的最大位移值为0.028~0.749 mm,双锚碇后端上部地表岩体铅直方向的最大位移值为0.014~0.645 mm;锚碇围岩破裂类型是拉剪复合型破坏;锚碇上方地表横桥方向参与抗拔作用的岩体范围约2~3 m,而沿锚碇轴向参与拉拔作用的岩体破坏区类似一个倒塞体形状;通过试验得到模型锚的可靠抗拉拔承载能力为1 344 kN;模型锚在840 kN下的流变趋于稳定,其长期安全系数为3.5。模型试验结果表明软岩地质条件下浅埋隧道锚具有较高的抗拉拔承载能力,证明此设计方案是可行的。
    11  LCL型CPT系统的参数设计方法及频率特性分析
    刁勤晴 朱凌云
    2016, 39(6):87-94. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.011
    [摘要](888) [HTML](399) [PDF 2.69 M](1003)
    摘要:
    针对LCL型电场耦合无线电能传输(capacitive power transfer,CPT)系统现有的参数设计方法运算复杂且计算量大、系统不能运行在软切换状态的问题,提出了一种基于阻抗变换原理的参数设计方法。在此基础上采用频闪映射建模方法和周期不动点理论,求解了使得系统处于零电流切换(zero current switching,ZCS)的软开关频率。分析了耦合机构的等效电容以及负载阻值的变化对ZCS频率造成的影响,给出了软开关运行条件下耦合电容和负载的可变化范围。通过仿真与实验验证了系统参数设计方法和软开关频率的准确性,实验样机整体传输效率可达87%。
    12  镍钴硫化物的制备及其反应温度对形貌和超级电容器性能的影响
    廖明佳 乔雷 陈海岸 揭芳芳
    2016, 39(6):95-100. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.012
    [摘要](1083) [HTML](426) [PDF 2.43 M](1768)
    摘要:
    采用一步溶剂热合成法制备了镍钴硫化物纳米微球,利用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X光电子能谱(XPS)对制备的材料进行了表征。采用循环伏安和恒电流充放电等电化学方法考察了镍钴硫化物用作超级电容器的电极材料的性能。160℃制备的材料在2 mA/cm2的电流密度下,测得的质量比电容和面积比电容分别为1 298 F/g和1.13 F/cm2。在电流密度为10 mA/cm2下,经过10 000圈的循环稳定性测试后,比电容保持了原来的70.8%。此外,通过对反应温度的控制,研究了反应温度对其超级电容器性能的影响。结果表明,反应温度对生成物的形貌几乎没有什么影响,对其电化学性能有一定的影响。
    13  基于广义谐振理论的输电线路中波无源干扰谐振频率预测
    唐波 曹红英 王爽 彭友仙 李昱
    2016, 39(6):101-110. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.013
    [摘要](813) [HTML](330) [PDF 2.30 M](1136)
    摘要:
    现有IEEE(institute of electrical and electronics engineers)标准,目前只能明确0.5~1.7 MHz有限频段的输电线路无源干扰谐振机理。为拓展输电线路无源干扰谐振的研究频率,引入广义谐振理论,提出了一种基于电磁场能量平衡的干扰谐振频率预测构想。将大尺度空间下输电线路铁塔阵列及天线等效为广义封闭系统,从而基于复坡印廷定理,推导了电磁开放系统广义谐振因子的表达式,求解得到的广义谐振因子零值点为无源干扰谐振频点。该方法由于避开了传统将铁塔等效为半波天线的局限,因此可以实现中波频段无源干扰谐振预测。采用IEEE标准算例进行验证,结果表明:1.7 MHz频率以下,基于广义谐振理论的无源干扰谐振频率预测值和缩比模型实测值最大误差不超过±0.169 MHz。
    14  Petri网逆网在主轴故障诊断中的应用
    谷东伟 张学文 王志琼 申桂香 张英芝
    2016, 39(6):111-117. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.014
    [摘要](895) [HTML](340) [PDF 3.12 M](848)
    摘要:
    为了能够快速寻找主轴故障原因,采用Petri网逆网对数控机床主轴进行故障诊断。建立petri网逆网模型构建数控机床主轴关联故障可达图,深入系统分析主轴故障的各个子系统、故障模式和故障根本原因,并对故障模式和故障原因进行关联性分析;分析状态转移可达集,掌握主轴关联故障的传递过程,寻找导致主轴故障的根本原因;并以数控机床主轴噪声大为例描述数控机床主轴Petri网逆网故障诊断过程。主轴关联故障的Petri网逆网研究,有助于迅速进行主轴故障诊断与维修,缩短修复时间,进一步提高主轴的可用度。
    15  两级星型五分支传动静态均载分析
    董皓 方宗德 王宝宾
    2016, 39(6):118-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.015
    [摘要](851) [HTML](315) [PDF 3.75 M](861)
    摘要:
    为分析两级星型五分支传动系统的均载问题,根据该系统构成功率流动闭环的特点,推导扭转角变形协调条件,结合力矩平衡条件,运用当量啮合误差理论,建立静态条件下的均载力学分析模型,求解得到均载系数,分析制造误差、安装误差、构件浮动对均载特性的影响。结果表明:太阳轮、内齿圈、星轮的误差单独影响均载特性时,内齿圈的误差影响最大,各构件制造误差影响的均载系数随时间做周期变化;太阳轮基于花键间隙浮动和内齿圈径向浮动,改善了均载特性,通过试验验证了理论分析的正确性。
    16  超声离心工艺制备氧化石墨烯纳米片
    张星 罗志佳 张松亭 卢占国 杜宝坛 陈凯 马素俊 张金秋 王婧 王洁 耿宏章
    2016, 39(6):127-134. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.016
    [摘要](1005) [HTML](623) [PDF 4.88 M](2118)
    摘要:
    以天然石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,将得到的氧化石墨烯水分散液在超声中进行超声破碎,可以得到不同尺寸的氧化石墨烯片,再采用离心工艺进行离心分离,最后得到尺寸分布较窄的氧化石墨烯纳米片。对大量的氧化石墨烯扫描电子显微镜照片进行统计分析发现,通过调整超声功率、超声时间、离心转速和离心时间可以有效地调控得到的氧化石墨烯纳米片的片径尺寸。最后,采用优化后的工艺参数,超声离心工艺制备出了平均片径尺寸约为100 nm的氧化石墨烯纳米片,其中尺寸小于100 nm氧化石墨烯纳米片的含量超过了60%。
    17  虚拟关节臂式坐标测量机模型的构建与验证
    冯旭刚 徐驰 章家岩 徐强 费业泰
    2016, 39(6):135-140. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.017
    [摘要](951) [HTML](396) [PDF 3.27 M](981)
    摘要:
    关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用D-H矩阵建立其运动学模型,其次,利用PC-DMIS测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进行检验,最后使用蒙特卡罗法和测量机模型完成仿真测量。通过与实际参数构建的模型、制造商参数构建的模型相对比,可知所构建测量机模型的测量精度能够满足要求。仿真结果表明提出的模型构建与验证方法对坐标测量的应用具有较高的工程价值。
    18  考虑预估驾驶行为的跟驰模型及其稳定性分析
    周桐 郑林江 刘卫宁
    2016, 39(6):141-147. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.018
    [摘要](757) [HTML](375) [PDF 5.46 M](936)
    摘要:
    在OV模型的基础上,进一步考虑预估驾驶行为对车流的影响,提出一个新的跟驰模型以获得预估驾驶行为与交通拥堵的关系。通过对新模型进行稳定性分析得到了系统的临界稳定条件。数值仿真结果表明:新模型能够模拟诸如时停时走、系统临界相变等实际交通现象,较OV模型更贴近于实际。同时,预估驾驶行为增强了交通流稳定性能,提高了车流陷入交通阻塞状态的阈值。最后以车速的平滑度和波动幅度最小为评价指标得到了新模型中预估参数的最优取值范围。
    19  基于GRNN算法的潜在产出与产出缺口估算模型
    张强劲 陈忠华
    2016, 39(6):148-154. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.06.019
    [摘要](940) [HTML](399) [PDF 2.25 M](1626)
    摘要:
    基于神经网络学习性、非参数估计的优势,建立估算经济潜在产出和产出缺口的广义回归神经网络(GRNN)模型,对中国产出缺口和潜在产出增速的1978—2015年数据进行估算、2016—2020年数据进行多步预测,实证分析较好地克服了生产函数法中由于事先假设确定的函数形式及选择不同函数结果不同的问题,并且所估算的潜在产出增速与经济增速具有较高的契合度。模型分析得出:中国经济增长速度大致维持在潜在产出增长率水平附近,便可实现通货膨胀率维持在合理水平,且较好地实现总体供需平衡的目的。

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