電氣工程

含多微源的微電網(wǎng)控制策略設(shè)計(jì)

畢大強(qiáng)，牟曉春，任先文，等

摘要：微電網(wǎng)中含有多微源的控制，一方面要充分發(fā)揮各微源的優(yōu)勢，另一方面要提高微電網(wǎng)的供電質(zhì)量。為保證風(fēng)能和光能的利用率，使微電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷盡可能少的應(yīng)用來自電網(wǎng)的電能，采用最大功率跟蹤法對風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電微源進(jìn)行控制；為提高風(fēng)電場和光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少功率波動(dòng)對電網(wǎng)的影響，分別在風(fēng)電場和光伏陣列的出口處增加儲(chǔ)能系統(tǒng)，以有效的調(diào)節(jié)并網(wǎng)功率，并能在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)為系統(tǒng)提供必要的電壓和頻率參考，吸收和補(bǔ)給風(fēng)、光互補(bǔ)后的功率，保證重要負(fù)荷供電可靠性。采用了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，雙級式光伏發(fā)電系統(tǒng)，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)3種微源作為組網(wǎng)單元，對3種微源進(jìn)行運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換及孤島下切/增負(fù)荷的建模仿真研究，結(jié)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(gè)微電源的建模、逆變器的拓?fù)涞妊芯康妮^多，但對包含多種具體微源聯(lián)合建模的微電網(wǎng)討論的較少。建立了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙級式光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)3種微源的仿真模型，采用最大功率跟蹤法以保證風(fēng)能和光能的最大利用率，且在并網(wǎng)模式下盡可能少的利用來自外電網(wǎng)的電能；同時(shí)為了提高風(fēng)電場和光伏陣列并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少功率波動(dòng)對電網(wǎng)的影響，分別在風(fēng)電場和光伏陣列的出口處增加儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)不但可以有效地調(diào)節(jié)并網(wǎng)功率，而且能在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)吸收或補(bǔ)給風(fēng)、光互補(bǔ)后的功率，為系統(tǒng)提供必要的電壓和頻率參考，保證重要負(fù)荷的供電可靠性。將可再生能源以微電網(wǎng)的形式組合起來，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電供能系統(tǒng)能效的最有效方式。建立了風(fēng)、光、儲(chǔ)的典型可再生能源微電網(wǎng)，采用最大功率跟蹤法實(shí)時(shí)跟蹤風(fēng)機(jī)和光伏發(fā)出的最大功率；同時(shí)在風(fēng)電場和光伏陣列的出口處增加蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以有效的調(diào)節(jié)并網(wǎng)功率，并能提供微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)電壓和頻率支撐，維持系統(tǒng)功率平衡；在詳細(xì)闡述了各微源的控制方法后，建立仿真模型，通過模式轉(zhuǎn)換、孤島下負(fù)荷變化驗(yàn)證了所提出的控制策略的有效性與可行性。為后續(xù)多微源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建和控制奠定了基礎(chǔ)。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2011, 37(3): 687-693

入選年份：2016

等離子體氣動(dòng)效應(yīng)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(dòng)力領(lǐng)域中的一項(xiàng)新技術(shù)，通過氣體放電形成局部均勻的、具有化學(xué)活性組分的離子化氣體，產(chǎn)生化學(xué)和氣動(dòng)雙重效應(yīng)，以此強(qiáng)化等離子體及其相鄰區(qū)域內(nèi)的燃燒狀態(tài)。目前已對等離子體助燃的化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了廣泛研究，但對等離子體助燃在氣動(dòng)效應(yīng)方面的研究較少，經(jīng)常采取的研究方法是通過等離子體助燃實(shí)驗(yàn)中的流場紊流度和燃料空氣混合物的混合均勻程度對實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的等離子體氣動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行定性的說明。方法：利用唯象學(xué)仿真法通過求解介質(zhì)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(lì)器中等離子體氣動(dòng)效應(yīng)的數(shù)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(dòng)效應(yīng)的體積力分布函數(shù)，將動(dòng)量以源項(xiàng)的形式引入N-S方程求解，對助燃激勵(lì)器中等離子體氣動(dòng)效應(yīng)誘導(dǎo)燃燒室空氣流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究激勵(lì)電壓、氣體流量和電荷密度對燃燒室中等離子體氣動(dòng)效應(yīng)效果的影響。結(jié)果：在等離子體氣動(dòng)效應(yīng)的作用下，燃燒室流場受氣動(dòng)效應(yīng)的影響，流場紊流度增大，速度分布不均勻；隨著激勵(lì)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(lì)電壓的增大，電極間的電場強(qiáng)度增大，帶電粒子的電場體積力增大，對流場的動(dòng)量傳遞增加，導(dǎo)致軸向速度的震蕩幅度增大；隨著進(jìn)口流速的增加，等離子體氣動(dòng)效應(yīng)對燃燒室的影響不斷減小，這是由于進(jìn)口流速較大時(shí)，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(wěn)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(dòng)量增大，而且用于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)隨機(jī)性，傳遞到流場中的動(dòng)量不一致，導(dǎo)致燃燒室流場遭到破壞。結(jié)論：該研究結(jié)果有助于揭示等離子體助燃過程中氣動(dòng)效應(yīng)的物理本質(zhì)，優(yōu)化等離子體助燃激勵(lì)器，為等離子體助燃的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2012, 38(1): 217-222

入選年份：2016

電場對復(fù)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(tǒng)的安全運(yùn)行威脅嚴(yán)重，會(huì)給電力系統(tǒng)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，污閃的發(fā)展需經(jīng)歷8個(gè)過程——污穢沉積，濕潤受潮，電弧發(fā)展，最終閃絡(luò)。絕緣子積污是污閃發(fā)生的前提。因此，研究絕緣子的積污規(guī)律及其影響因素并采取有效的措施減少污穢沉積是預(yù)防污閃的重要途徑。國內(nèi)外學(xué)者對不同類型的絕緣子在不同條件下的積污規(guī)律進(jìn)行了大量的研究，并對影響積污過程的因素進(jìn)行了探究。絕緣子的積污規(guī)律很大程度上取決于絕緣子周圍塵粒的運(yùn)動(dòng)特性，在前人研究基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算兩種途徑探究了各種因素對塵粒運(yùn)動(dòng)的影響。通過同軸電極模型試驗(yàn)探究了電場對塵粒運(yùn)動(dòng)的影響，建立了簡化的二維軸對稱數(shù)值計(jì)算模型，模擬了塵粒在極化力、電場力、穩(wěn)態(tài)曳力和重力同時(shí)作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較符合。最后，計(jì)算了真實(shí)特高壓直流復(fù)合絕緣子周圍的電場和電位分布。研究結(jié)果表明：（1）運(yùn)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(yùn)動(dòng)，作用力主要有極化力、電場力、穩(wěn)態(tài)曳力和重力，這些力決定了塵粒的運(yùn)動(dòng)特性。（2）極化力非常小，對塵粒的運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)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(tài)，直流絕緣子相鄰傘裙之間的電場在荷電塵粒上產(chǎn)生的電場力方向垂直于傘裙表面，塵粒會(huì)在電場力的作用下向傘裙偏轉(zhuǎn)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(dǎo)致的。整支絕緣子沿串積污規(guī)律與沿串電場分布具有相關(guān)性。（5）在風(fēng)速較大時(shí)，穩(wěn)態(tài)曳力對塵粒運(yùn)動(dòng)起主導(dǎo)作用，塵粒隨風(fēng)而動(dòng)，低速渦流的形成會(huì)加重污穢沉積。因此，應(yīng)合理設(shè)計(jì)絕緣子傘型，減少氣流流過傘裙時(shí)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(shù), 2011, 37(3): 585-593

入選年份：2016