磁约束等离子体电子回旋加热技术发展现状

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作者 夏冬辉 卢婧 +1 位作者 陈曦璇 方新宇 《南方能源建设》 2024年第3期14-22,共9页

[目的]磁约束聚变研究中,电子回旋加热(ECH)和电流驱动手段应用广泛,包括但不限于等离子体的启动、加热、无感电流驱动和磁流体不稳定性控制等。近年来,针对未来聚变堆发展需求,电子回旋加热相关技术得到了长足发展,ECH已成为磁约束聚... [目的]磁约束聚变研究中,电子回旋加热(ECH)和电流驱动手段应用广泛,包括但不限于等离子体的启动、加热、无感电流驱动和磁流体不稳定性控制等。近年来,针对未来聚变堆发展需求,电子回旋加热相关技术得到了长足发展,ECH已成为磁约束聚变装置中主要的辅助加热手段之一。[方法]首先对ECH系统进行简介,阐述了其组成部分、特点和应用现状;然后重点从4个方面论述了目前ECH系统相关技术的发展现状与趋势。[结果]结合ECH相关技术的研究现状及应用需求,得出各相关技术发展的重难点。[结论]文章立足于ECH相关技术的发展现状与趋势,从高频以及多频回旋管(微波源)、ECH系统智能控制技术、高效电流驱动技术以及基于回旋管的相干汤姆逊散射技术等多个方面,对ECH系统相关技术的未来研究方向及应用进行了展望。 展开更多

关键词 电子回旋加热 回旋管 智能控制 电流驱动 相干汤姆逊散射

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面向新型电力系统物理模拟实验的快速系统原型技术 被引量：2

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作者 文劲宇 张浩博 +4 位作者 林思齐 向往 姚伟 周猛 左文平 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期15-22,共8页

新型电力系统对电力系统物理模拟实验提出了很高的要求,原有的物理模拟技术已难以满足。通过借鉴控制领域常用的快速控制原型(RCP)技术思想,提出了快速系统原型(RSP)技术,包括数字仿真器、快速原型控制器和快速原型被控对象(ROP)3个部分... 新型电力系统对电力系统物理模拟实验提出了很高的要求,原有的物理模拟技术已难以满足。通过借鉴控制领域常用的快速控制原型(RCP)技术思想,提出了快速系统原型(RSP)技术,包括数字仿真器、快速原型控制器和快速原型被控对象(ROP)3个部分,解决了传统物理模拟技术费时费力和难以满足新型电力系统快速演进需求的缺陷。RSP技术用于科学研究、产品开发和入网验证时,研究成果和产品可直接用于工程实际。首先介绍了RSP的思想及具体实现方案,并阐述了其“所见即所得”的动模实验理念,最后以柔直输电动模实验为例,验证了基于RSP理念和技术可建成一个企业级别的仿真环境及工程技术实践平台,并能真实灵活仿真新型电力系统的各种特性。 展开更多

关键词 电力系统物理模拟实验 动态模拟实验 快速系统原型 快速控制原型 快速被控对象原型 数字仿真器 企业级别的仿真环境

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高温栅偏和电子辐照对SiC MOSFET阈值电压影响研究

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作者 张子扬 梁琳 +2 位作者 尚海 盛轲焱 黄江 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期288-294,共7页

为研究栅氧化物在不同老化程度下电子辐照对SiC MOSFET可靠性的影响,结合高温栅偏和电子辐照2种实验对SiC MOSFET电学特性进行分析,讨论栅氧化物受到高温和强电场应力后电子辐照对SiC MOSFET阈值电压的影响。为避免封装材料在高温和电... 为研究栅氧化物在不同老化程度下电子辐照对SiC MOSFET可靠性的影响,结合高温栅偏和电子辐照2种实验对SiC MOSFET电学特性进行分析,讨论栅氧化物受到高温和强电场应力后电子辐照对SiC MOSFET阈值电压的影响。为避免封装材料在高温和电子辐照下对阈值电压产生影响,实验时将被测器件裸露于空气中。实验结果表明,高温正栅偏后器件阈值电压对电子辐照更加敏感,因此提出了电子辐照对SiC MOSFET高温栅偏老化后阈值电压影响的指数关系,且0.2 MeV电子能量辐照300 kGy剂量可将39 V、150℃、2 h高温栅偏后的器件阈值电压恢复至初始值。在Sentaurus TCAD仿真软件中建立SiC MOSFET基础数值模型,设置氧化物内电子浓度和空穴陷阱,模拟高温栅偏和电子辐照对器件阈值电压的影响,讨论阈值电压恢复机制。 展开更多

关键词 SiC MOSFET 高温栅偏 电子辐照 阈值电压

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用于可控电穿孔的分布式任意波形高压脉冲电源研制

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作者 刘源浩 李柳霞 +3 位作者 刘毅 彭梓皇 高毅凡 林福昌 《核技术》 北大核心 2025年第1期92-101,共10页

针对电穿孔研究与应用对于特殊脉冲波形的需求,本文基于全桥逆变结构的双极性全固态Marx拓扑,提出了一种由多个标准脉冲功率模块组成的分布式任意波形高压脉冲电源。每个标准模块均包含完整的主电路、驱动电路以及控制电路,且内置了通... 针对电穿孔研究与应用对于特殊脉冲波形的需求,本文基于全桥逆变结构的双极性全固态Marx拓扑,提出了一种由多个标准脉冲功率模块组成的分布式任意波形高压脉冲电源。每个标准模块均包含完整的主电路、驱动电路以及控制电路,且内置了通信协议,具有单模块独立工作与多模块组合协同工作等多种工作模式。通过对模块中不同开关的状态进行控制,可以实现任意高压脉冲波形的输出。基于电源-负载匹配分析了关键器件参数对输出的影响,搭建了电源的拓扑仿真模型,验证了其正确性与可行性。在此基础上研制了可输出±8 kV、33阶电平任意波形的实验样机,并搭建出微藻电穿孔实验平台。在控制脉冲电压幅值为8kV、能量为0.4 J条件下进行多种波形的微藻电穿孔实验充分论证了该分布式电源在可控电穿孔领域的适用性。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 分布式脉冲发生器 任意高压脉冲波形 电穿孔

原文传递

考虑风电爬坡限幅及频率安全约束的高比例风电电力系统多层级优化调度

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作者 王佳旭 苗世洪 +3 位作者 王廷涛 姚福星 谭昊宇 陈池瑶 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第1期135-146,共12页

近年来,具有强不确定性、弱支撑能力的风电机组大规模并网,对新型电力系统的频率安全及稳定运行造成了严重冲击。为保障高比例风电电力系统安全、优质、经济运行,提出了一种考虑风电爬坡限幅与频率安全约束的电力系统多层级优化调度策... 近年来,具有强不确定性、弱支撑能力的风电机组大规模并网,对新型电力系统的频率安全及稳定运行造成了严重冲击。为保障高比例风电电力系统安全、优质、经济运行,提出了一种考虑风电爬坡限幅与频率安全约束的电力系统多层级优化调度策略。首先,考虑风电预测误差与风电场并网要求,对相邻调度时段风电爬坡进行几何描述与特征分析。其次,提出日前-日内-实时多阶段风电场站-电力系统级联合调度架构,进一步建立考虑风电爬坡限幅约束的场站级优化调度模型与计及频率安全约束的系统级优化调度模型。最后,基于改进IEEE 39节点系统开展算例分析,验证了所提策略的有效性。 展开更多

关键词 风电爬坡限幅约束 频率安全约束 优化调度 储能电站 高比例风电 调频

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脉冲放电破岩等离子体通道长度预测方法

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作者 刘毅 廖洪彬 +3 位作者 程晋 李柳霞 林福昌 赵勇 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期147-155,共9页

针对高压脉冲放电破岩电弧等离子体通道长度难以预测的问题,构建了高压脉冲放电破岩综合试验平台,测量了花岗岩-自来水组合介质下电弧等离子体通道发展特性及典型电流、电压参数,提取了不同电极间距和脉冲放电次数下岩石表面形成的破碎... 针对高压脉冲放电破岩电弧等离子体通道长度难以预测的问题,构建了高压脉冲放电破岩综合试验平台,测量了花岗岩-自来水组合介质下电弧等离子体通道发展特性及典型电流、电压参数,提取了不同电极间距和脉冲放电次数下岩石表面形成的破碎区域。基于能量平衡方程建立了岩石中电弧等离子体通道的阻抗模型,采用迭代优化算法获取阻抗模型参数的近似最优解,模型计算结果与试验结果的相对误差小于7%。基于优化参数,利用实测电流电压数据预测了等离子体通道的长度。模型预测的等离子体通道长度与实测值的绝对误差均处于毫米量级,且两者的相对误差小于10%,为高压脉冲放电破岩系统电源-电极负载的匹配设计提供了理论支撑。 展开更多

关键词 脉冲放电 高压脉冲放电破岩 电弧等离子体 等离子体通道长度预测

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计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制 被引量：2

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作者 冀肖彤 江克证 +4 位作者 姚雅涵 柳丹 姚伟 曹侃 文劲宇 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期98-104,共7页

尾流效应会导致同一风电场内风机的调频能力各不相同,为了充分利用风电场内每台风机的调频能力以提升系统的频率表现,提出了一种计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制策略。所提控制策略分为2个阶段:在频率支撑阶段,采用无领... 尾流效应会导致同一风电场内风机的调频能力各不相同,为了充分利用风电场内每台风机的调频能力以提升系统的频率表现,提出了一种计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制策略。所提控制策略分为2个阶段:在频率支撑阶段,采用无领导一致性算法使风机与邻近风机实时交换状态信息,实现合理的功率分配,并在此基础上自适应调整调频系数以保障风电场的安全运行;在风机由频率支撑阶段切换至转速恢复阶段,采用渐进转速恢复控制实现两控制间的平滑过渡,缓解二次频率跌落问题。以含风电场的4机2区系统和3端4区系统为算例进行仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略向上调频和向下调频的控制效果相比于集中式控制的优越性。 展开更多

关键词 风电场 频率支撑 分布式控制 一致性算法 二次频率跌落 运行状态

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基于CWT和CNN-BiLSTM的散绕同步电机定子绕组短路故障检测方法 被引量：2

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作者 于跃强 陈宇 +2 位作者 赵仲勇 宫小宇 唐超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2166-2176,共11页

近年来,基于脉冲频率响应法(impulse frequency response analysis,IFRA)的神经网络模型已被证实能够有效检测定子绕组故障。然而,这些模型普遍具有鲁棒性不强、抗噪能力差等特点,究其原因是大多数的模型采用简单的神经网络架构且常规的... 近年来,基于脉冲频率响应法(impulse frequency response analysis,IFRA)的神经网络模型已被证实能够有效检测定子绕组故障。然而,这些模型普遍具有鲁棒性不强、抗噪能力差等特点,究其原因是大多数的模型采用简单的神经网络架构且常规的IFRA普遍采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)对暂态信号进行时频变换,而FFT并不适合处理暂态突变的非平稳信号。文中以散绕结构的同步电机定子绕组为检测对象,采用连续小波变换(continual wavelet transform,CWT)代替FFT处理IFRA的暂态信号,并基于一维卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)构建CNN-BiLSTM模型对采用CWT变换之后的信号进行故障检测。实验结果表明:采用CWT处理后的频域序列作为该模型的输入,相较于其它结构单一的模型,其平均准确率最优且高达99.01%。噪声对比实验表明:采用CWT变换后的数据能使故障诊断模型的鲁棒性及泛化性更强。 展开更多

关键词 同步电机 定子绕组 脉冲频率响应法 小波变换 CNN-BiLSTM

原文传递

基于共轭梯度法的金属化薄膜电容器热点温度反演

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作者 李浩波 李化 +3 位作者 张国豪 兰靖 林福昌 孙沛 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4163-4170,共8页

热点温度是影响金属化薄膜电容器(metallized film capacitors,MFC)绝缘寿命的重要因素之一,但由于其无法直接测量,因此通常采用热仿真分析或温度反演的方法获得。该文提出了基于共轭梯度法(conjugategradient method,CG)的热点温度反... 热点温度是影响金属化薄膜电容器(metallized film capacitors,MFC)绝缘寿命的重要因素之一,但由于其无法直接测量,因此通常采用热仿真分析或温度反演的方法获得。该文提出了基于共轭梯度法(conjugategradient method,CG)的热点温度反演模型,建立了内部传热过程的温度分布目标函数,采用有限差分法求解电容器温度场,再通过CG对内部温度分布进行迭代求解。同时,通过交流温升试验校核了仿真模型以及反演模型。研究结果表明:热点温升与表面温升存在线性关系,热点温度出现在MFC中央靠近芯轴处,反演模型与仿真模型最大误差为4.35%,说明该模型可实现现场工况下的温度分布、热点分布等的有效预测。 展开更多

关键词 金属化薄膜电容器 反演模型 热点温升 表面温升 共轭梯度法

原文传递

面向托卡马克破裂预测的实时数据采集系统设计

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作者 张沛龙 叶伟杰 +3 位作者 郑玮 丁永华 王俪晔 杨玉林 《南方能源建设》 2024年第3期96-109,共14页

[目的]等离子破裂是托卡马克核聚变装置运行中的重大威胁。破裂缓解系统可以降低等离子体破裂对装置的危害,其动作时机高度依赖于实时运行的等离子体破裂预测系统对等离子体破裂时刻的预测。基于深度学习的神经网络已被用于训练等离子... [目的]等离子破裂是托卡马克核聚变装置运行中的重大威胁。破裂缓解系统可以降低等离子体破裂对装置的危害,其动作时机高度依赖于实时运行的等离子体破裂预测系统对等离子体破裂时刻的预测。基于深度学习的神经网络已被用于训练等离子体破裂预测模型,其实时运行需要来自多种诊断的大量实时数据。[方法]文中提出一种实时数据采集系统的设计方案。该系统基于模块化结构进行设计,分为多通道采集模块、ADC转换控制和数据读取模块、数据分组与封装模块和数据传输网络模块。数据传输网络模块基于运行在FPGA上的10 G速率的硬件UDP网络协议栈进行构建。该硬件UDP协议栈具有确定性的数据传输过程,使得系统具有很低的传输时延。[结果]该实时数据采集系统的采样率可以达到每通道2 MSa/s,数据吞吐速率超过9.3 Gb/s,数据传输延迟小于10μs。[结论]该实时数据采集系统可以为破裂预测程序提供快速传输的实时诊断数据流。高采样率使得系统可以对辐射、电子温度等1维诊断进行实时传输,提高数据时间分辨率。高数据吞吐率可以提高诊断数据的传输数据量,低数据传输时延可以减少破裂预测模型获取诊断数据的时间。 展开更多

关键词 托卡马克 破裂预测 数据采集 UDP 实时传输

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基于ADMM-GBS考虑故障影响的互联微电网多时间尺度优化调度

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作者 王怡聪 柯方超 +4 位作者 周航 林毓军 张东寅 杨东俊 苗世洪 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期127-134,144,共9页

极端事件攻击微电网可能造成负荷电能供应不足导致大停电事故。针对互联微电网系统,提出了一种考虑极端事件的分布式多时间尺度故障优化调度策略。在故障条件下以系统用户侧削减负荷量最小为目标,建立了互联微电网系统日前-日内两阶段... 极端事件攻击微电网可能造成负荷电能供应不足导致大停电事故。针对互联微电网系统,提出了一种考虑极端事件的分布式多时间尺度故障优化调度策略。在故障条件下以系统用户侧削减负荷量最小为目标,建立了互联微电网系统日前-日内两阶段滚动调度模型;基于鲁棒思想,考虑极端事件的时空特性以及故障线路的不确定性,采用分层随机抽样形成故障集,将其作为初始数据确定系统最恶劣故障场景;针对该场景进行线路加固后,采取高斯回代交替方向乘子法(ADMM-GBS)得到最优故障调度策略。通过算例分析验证了所提模型和调度策略的有效性。 展开更多

关键词 互联微电网系统 极端事件 分布式调度 多时间尺度

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