电气工程

含多微源的微电网控制策略设计

毕大强，牟晓春，任先文，等

摘要：微电网中含有多微源的控制，一方面要充分发挥各微源的优势，另一方面要提高微电网的供电质量。为保证风能和光能的利用率，使微电网内的负荷尽可能少的应用来自电网的电能，采用最大功率跟踪法对风力发电和光伏发电微源进行控制；为提高风电场和光伏发电系统并网运行的稳定性，减少功率波动对电网的影响，分别在风电场和光伏阵列的出口处增加储能系统，以有效的调节并网功率，并能在微电网孤岛运行时为系统提供必要的电压和频率参考，吸收和补给风、光互补后的功率，保证重要负荷供电可靠性。采用了永磁直驱风力发电机，双级式光伏发电系统，蓄电池储能系统3种微源作为组网单元，对3种微源进行运行模式转换及孤岛下切/增负荷的建模仿真研究，结果证明了所提出的控制策略的有效性与可行性。目前对单个微电源的建模、逆变器的拓扑等研究的较多，但对包含多种具体微源联合建模的微电网讨论的较少。建立了永磁直驱风力发电机、双级式光伏发电系统、蓄电池储能系统3种微源的仿真模型，采用最大功率跟踪法以保证风能和光能的最大利用率，且在并网模式下尽可能少的利用来自外电网的电能；同时为了提高风电场和光伏阵列并网运行的稳定性，减少功率波动对电网的影响，分别在风电场和光伏阵列的出口处增加储能系统，储能系统不但可以有效地调节并网功率，而且能在微电网孤岛运行时吸收或补给风、光互补后的功率，为系统提供必要的电压和频率参考，保证重要负荷的供电可靠性。将可再生能源以微电网的形式组合起来，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统能效的最有效方式。建立了风、光、储的典型可再生能源微电网，采用最大功率跟踪法实时跟踪风机和光伏发出的最大功率；同时在风电场和光伏阵列的出口处增加蓄电池储能系统，以有效的调节并网功率，并能提供微电网孤岛运行时电压和频率支撑，维持系统功率平衡；在详细阐述了各微源的控制方法后，建立仿真模型，通过模式转换、孤岛下负荷变化验证了所提出的控制策略的有效性与可行性。为后续多微源实验平台的搭建和控制奠定了基础。

来源出版物：高电压技术, 2011, 37(3): 687-693

入选年份：2016

等离子体气动效应对燃烧室流场的影响

兰宇丹，何立明，王峰，等

摘要：目的：等离子体助燃是航空动力领域中的一项新技术，通过气体放电形成局部均匀的、具有化学活性组分的离子化气体，产生化学和气动双重效应，以此强化等离子体及其相邻区域内的燃烧状态。目前已对等离子体助燃的化学效应进行了广泛研究，但对等离子体助燃在气动效应方面的研究较少，经常采取的研究方法是通过等离子体助燃实验中的流场紊流度和燃料空气混合物的混合均匀程度对实验环境下的等离子体气动效应进行定性的说明。方法：利用唯象学仿真法通过求解介质阻挡放电等离子体的电势方程和电荷密度方程，建立燃烧室助燃激励器中等离子体气动效应的数值仿真模型，通过求解电势方程和电荷密度方程，得到等离子体气动效应的体积力分布函数，将动量以源项的形式引入N-S方程求解，对助燃激励器中等离子体气动效应诱导燃烧室空气流动进行了数值模拟，研究激励电压、气体流量和电荷密度对燃烧室中等离子体气动效应效果的影响。结果：在等离子体气动效应的作用下，燃烧室流场受气动效应的影响，流场紊流度增大，速度分布不均匀；随着激励电压的升高，燃烧室轴向速度震荡幅度增大，这是由于随着激励电压的增大，电极间的电场强度增大，带电粒子的电场体积力增大，对流场的动量传递增加，导致轴向速度的震荡幅度增大；随着进口流速的增加，等离子体气动效应对燃烧室的影响不断减小，这是由于进口流速较大时，带电粒子所受到的电场体积力对流场的影响较小，不能对流场形成更大的影响。随着电荷密度的增加，火焰稳定器前后燃烧室流场轴向速度的震荡不断加剧，震荡加剧的原因是由于随电荷密度的增加，传递到流场中动量增大，而且用于带电粒子的运动随机性，传递到流场中的动量不一致，导致燃烧室流场遭到破坏。结论：该研究结果有助于揭示等离子体助燃过程中气动效应的物理本质，优化等离子体助燃激励器，为等离子体助燃的实际应用奠定基础。

来源出版物：高电压技术, 2012, 38(1): 217-222

入选年份：2016

电场对复合绝缘子积污特性影响的探究

王晶，陈林华，刘宇，等

摘要：绝缘子污闪对电力系统的安全运行威胁严重，会给电力系统造成巨大的经济损失，污闪的发展需经历8个过程——污秽沉积，湿润受潮，电弧发展，最终闪络。绝缘子积污是污闪发生的前提。因此，研究绝缘子的积污规律及其影响因素并采取有效的措施减少污秽沉积是预防污闪的重要途径。国内外学者对不同类型的绝缘子在不同条件下的积污规律进行了大量的研究，并对影响积污过程的因素进行了探究。绝缘子的积污规律很大程度上取决于绝缘子周围尘粒的运动特性，在前人研究基础上，通过试验和数值计算两种途径探究了各种因素对尘粒运动的影响。通过同轴电极模型试验探究了电场对尘粒运动的影响，建立了简化的二维轴对称数值计算模型，模拟了尘粒在极化力、电场力、稳态曳力和重力同时作用下的运动轨迹，仿真结果与试验结果比较符合。最后，计算了真实特高压直流复合绝缘子周围的电场和电位分布。研究结果表明：（1）运行绝缘子周围的尘粒在电场、空气流场和重力场的综合作用下运动，作用力主要有极化力、电场力、稳态曳力和重力，这些力决定了尘粒的运动特性。（2）极化力非常小，对尘粒的运动不会产生影响，但可使尘粒在绝缘子表面粘附得更加牢固。（3）大气中的尘粒大部分处于荷电状态，直流绝缘子相邻伞裙之间的电场在荷电尘粒上产生的电场力方向垂直于伞裙表面，尘粒会在电场力的作用下向伞裙偏转并沉积在伞裙表面。（4）交、直流绝缘子的积污差异主要是由电场力在荷电尘粒上的作用效果不同导致的。整支绝缘子沿串积污规律与沿串电场分布具有相关性。（5）在风速较大时，稳态曳力对尘粒运动起主导作用，尘粒随风而动，低速涡流的形成会加重污秽沉积。因此，应合理设计绝缘子伞型，减少气流流过伞裙时涡流的形成，从而减少污秽在绝缘子表面的沉积。

来源出版物：高电压技术, 2011, 37(3): 585-593

入选年份：2016