電氣工程

含多微源的微電網控制策略設計

畢大強，牟曉春，任先文，等

摘要：微電網中含有多微源的控制，一方面要充分發揮各微源的優勢，另一方面要提高微電網的供電質量。為保證風能和光能的利用率，使微電網內的負荷盡可能少的應用來自電網的電能，采用最大功率跟蹤法對風力發電和光伏發電微源進行控制；為提高風電場和光伏發電系統并網運行的穩定性，減少功率波動對電網的影響，分別在風電場和光伏陣列的出口處增加儲能系統，以有效的調節并網功率，并能在微電網孤島運行時為系統提供必要的電壓和頻率參考，吸收和補給風、光互補后的功率，保證重要負荷供電可靠性。采用了永磁直驅風力發電機，雙級式光伏發電系統，蓄電池儲能系統3種微源作為組網單元，對3種微源進行運行模式轉換及孤島下切/增負荷的建模仿真研究，結果證明了所提出的控制策略的有效性與可行性。目前對單個微電源的建模、逆變器的拓撲等研究的較多，但對包含多種具體微源聯合建模的微電網討論的較少。建立了永磁直驅風力發電機、雙級式光伏發電系統、蓄電池儲能系統3種微源的仿真模型，采用最大功率跟蹤法以保證風能和光能的最大利用率，且在并網模式下盡可能少的利用來自外電網的電能；同時為了提高風電場和光伏陣列并網運行的穩定性，減少功率波動對電網的影響，分別在風電場和光伏陣列的出口處增加儲能系統，儲能系統不但可以有效地調節并網功率，而且能在微電網孤島運行時吸收或補給風、光互補后的功率，為系統提供必要的電壓和頻率參考，保證重要負荷的供電可靠性。將可再生能源以微電網的形式組合起來，與大電網互為支撐，是發揮分布式發電供能系統能效的最有效方式。建立了風、光、儲的典型可再生能源微電網，采用最大功率跟蹤法實時跟蹤風機和光伏發出的最大功率；同時在風電場和光伏陣列的出口處增加蓄電池儲能系統，以有效的調節并網功率，并能提供微電網孤島運行時電壓和頻率支撐，維持系統功率平衡；在詳細闡述了各微源的控制方法后，建立仿真模型，通過模式轉換、孤島下負荷變化驗證了所提出的控制策略的有效性與可行性。為后續多微源實驗平臺的搭建和控制奠定了基礎。

來源出版物：高電壓技術, 2011, 37(3): 687-693

入選年份：2016

等離子體氣動效應對燃燒室流場的影響

蘭宇丹，何立明，王峰，等

摘要：目的：等離子體助燃是航空動力領域中的一項新技術，通過氣體放電形成局部均勻的、具有化學活性組分的離子化氣體，產生化學和氣動雙重效應，以此強化等離子體及其相鄰區域內的燃燒狀態。目前已對等離子體助燃的化學效應進行了廣泛研究，但對等離子體助燃在氣動效應方面的研究較少，經常采取的研究方法是通過等離子體助燃實驗中的流場紊流度和燃料空氣混合物的混合均勻程度對實驗環境下的等離子體氣動效應進行定性的說明。方法：利用唯象學仿真法通過求解介質阻擋放電等離子體的電勢方程和電荷密度方程，建立燃燒室助燃激勵器中等離子體氣動效應的數值仿真模型，通過求解電勢方程和電荷密度方程，得到等離子體氣動效應的體積力分布函數，將動量以源項的形式引入N-S方程求解，對助燃激勵器中等離子體氣動效應誘導燃燒室空氣流動進行了數值模擬，研究激勵電壓、氣體流量和電荷密度對燃燒室中等離子體氣動效應效果的影響。結果：在等離子體氣動效應的作用下，燃燒室流場受氣動效應的影響，流場紊流度增大，速度分布不均勻；隨著激勵電壓的升高，燃燒室軸向速度震蕩幅度增大，這是由于隨著激勵電壓的增大，電極間的電場強度增大，帶電粒子的電場體積力增大，對流場的動量傳遞增加，導致軸向速度的震蕩幅度增大；隨著進口流速的增加，等離子體氣動效應對燃燒室的影響不斷減小，這是由于進口流速較大時，帶電粒子所受到的電場體積力對流場的影響較小，不能對流場形成更大的影響。隨著電荷密度的增加，火焰穩定器前后燃燒室流場軸向速度的震蕩不斷加劇，震蕩加劇的原因是由于隨電荷密度的增加，傳遞到流場中動量增大，而且用于帶電粒子的運動隨機性，傳遞到流場中的動量不一致，導致燃燒室流場遭到破壞。結論：該研究結果有助于揭示等離子體助燃過程中氣動效應的物理本質，優化等離子體助燃激勵器，為等離子體助燃的實際應用奠定基礎。

來源出版物：高電壓技術, 2012, 38(1): 217-222

入選年份：2016

電場對復合絕緣子積污特性影響的探究

王晶，陳林華，劉宇，等

摘要：絕緣子污閃對電力系統的安全運行威脅嚴重，會給電力系統造成巨大的經濟損失，污閃的發展需經歷8個過程——污穢沉積，濕潤受潮，電弧發展，最終閃絡。絕緣子積污是污閃發生的前提。因此，研究絕緣子的積污規律及其影響因素并采取有效的措施減少污穢沉積是預防污閃的重要途徑。國內外學者對不同類型的絕緣子在不同條件下的積污規律進行了大量的研究，并對影響積污過程的因素進行了探究。絕緣子的積污規律很大程度上取決于絕緣子周圍塵粒的運動特性，在前人研究基礎上，通過試驗和數值計算兩種途徑探究了各種因素對塵粒運動的影響。通過同軸電極模型試驗探究了電場對塵粒運動的影響，建立了簡化的二維軸對稱數值計算模型，模擬了塵粒在極化力、電場力、穩態曳力和重力同時作用下的運動軌跡，仿真結果與試驗結果比較符合。最后，計算了真實特高壓直流復合絕緣子周圍的電場和電位分布。研究結果表明：（1）運行絕緣子周圍的塵粒在電場、空氣流場和重力場的綜合作用下運動，作用力主要有極化力、電場力、穩態曳力和重力，這些力決定了塵粒的運動特性。（2）極化力非常小，對塵粒的運動不會產生影響，但可使塵粒在絕緣子表面粘附得更加牢固。（3）大氣中的塵粒大部分處于荷電狀態，直流絕緣子相鄰傘裙之間的電場在荷電塵粒上產生的電場力方向垂直于傘裙表面，塵粒會在電場力的作用下向傘裙偏轉并沉積在傘裙表面。（4）交、直流絕緣子的積污差異主要是由電場力在荷電塵粒上的作用效果不同導致的。整支絕緣子沿串積污規律與沿串電場分布具有相關性。（5）在風速較大時，穩態曳力對塵粒運動起主導作用，塵粒隨風而動，低速渦流的形成會加重污穢沉積。因此，應合理設計絕緣子傘型，減少氣流流過傘裙時渦流的形成，從而減少污穢在絕緣子表面的沉積。

來源出版物：高電壓技術, 2011, 37(3): 585-593

入選年份：2016