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关键词： 直线变压器驱动源   气体开关   自放电   泄漏电流   绝缘恢复   充电隔离电阻  

摘要： 直线变压器驱动源（linear transformer driver，LTD）模块中的气体开关在充电过程中发生自放电后，会通过充电隔离电阻与其余支路的储能电容构成放电回路，这使得开关气体间隙的绝缘无法立即恢复，影响整个LTD模块的充电可靠性和一致性。本文首先基于单级LTD模块的电路仿真模型分析了自放电开关中的电流特性，自放电开关在本支路放电完毕后还存在数安培过阻尼衰减形式的泄漏电流。然后搭建了一个等价性实验平台以探究存在电阻-电容（RC）放电续流时气体开关的绝缘恢复特性。分别研究了储能电容充电电压、开关运行气压以及开关间隙数量对续流持续时间以及续流截止阈值的影响。实验结果表明，续流的存在使得气体开关绝缘恢复所需时间延长了几十毫秒。随着开关运行气压的上升，续流持续时间略有增加，续流截止阈值有所减小。其余两个因素基本不影响续流特性，大多数情况下续流的截止阈值为0.4～0.6 A。不同大小隔离电阻下自放电开关泄漏电流持续时间存在最大值，综合考虑隔离能力和对模块充电一致性的影响，推荐隔离电阻的取值为50～100 kΩ。

关键词： 高频互联通道   分布参数   热路模型   变压器优化设计  

摘要： 基于共高频母线模块化多电平固态变压器拓扑结构，构建其互联通道的分布参数等效模型与解析模型，分析漏感、绕组电阻和开关器件等效电阻等分布参数对系统直流电压与功率传递的影响。在确保系统性能稳定可靠的前提下，进一步探讨分布参数应满足的合理范围，并以变压器功率密度、效率为目标，以有功传输比和温升为约束对互联通道的高频变压器进行寻优设计以满足互联通道的性能需求。还建立变压器和翅片等效热路模型，以质量轻、散热量大为优化目标对变压器进行散热设计。最后根据优化结果制作一台50kW/5kHz的变压器样机，实验结果验证该文变压器设计的有效性。

关键词： 频率响应   时空分布   频率曲线趋势和数值近似方法   聚类算法   实时分区  

摘要： 新能源渗透电网使得系统频率响应时空分布特性愈发凸显，现有固定分区方法难以确保任何时段内频率响应的相似性，实时分区方法提供了解决思路，但又存在可能的错误分区和耗时问题。为此，本文首先提出一种频率曲线趋势和数值距离，并与动态时间弯曲距离、欧式距离和符号聚合近似距离作对比。然后使用层次聚类和k-means聚类算法实现系统实时分区，分区数目由Silhouette-Coefficient(S-C)指数、Calinski-Harabas(C-H)指数和Davies-Bouldin(D-B)指数三个指标评估得到。上述四种距离，两种聚类方法和三种指数互相组合得到24种实时分区模型，对比后选定计算频率曲线之间趋势和数值近似距离，采用层次聚类算法进行聚类，基于峰值S-C指数确定分区数目这一实时分区模型。最后在IEEE39系统、IEEE118系统和实际系统进行仿真，结果表明该实时分区模型可在不同时段针对不同扰动类型和位置实时变更分区，确保了区域内频率响应的相似性，有效提高了系统分区的准确性和快速性，且在区域惯量评估方面表现较好。

关键词： 快速调频   一次调频   光伏发电   虚拟惯量   频率响应   变功率跟踪  

摘要： 光伏发电大规模并网会导致电力系统频率调节能力下降，现有有功备用模式下变功率跟踪的技术方案虽然可以满足一次调频功率响应幅值的需求，但0.6s-3s的响应时长使其难以及时提供惯量支撑功率来抑制系统频率快速变化。分析表明光伏组件及电压电流控制环节具有快速响应特性，响应时间为毫秒(ms)级，限制调频响应速度的主导因素是秒级的功率跟踪算法。为提升调频能力，提出一种功率指令前馈的光伏发电单元快速调频方法，即通过变功率跟踪算法响应频率慢速波动、功率指令前馈控制响应频率快速波动的方式进行一次调频和惯量支撑。构建频率响应模型，对比分析光伏发电单元调频动态对频率共模和差模分量响应的影响。结果表明，所提方法能够将调频响应时间由国标要求的s级减小至百ms级，进而有效改善最大频率变化率和最大频率偏差指标，同时还具有抑制频率差模分量的作用。

关键词： 小功率霍尔推力器   发射光谱法   先进光度法   侵蚀产物浓度  

摘要： 分析霍尔推力器在工作过程中陶瓷通道壁的侵蚀特性，对评估霍尔推力器的性能和寿命具有重要意义。传统的侵蚀评价方法主要依靠对侵蚀深度的测量，这种方法耗时长、无法提供在线实时监测以及多工况监测。为此，首先，利用具备非侵入式、原位在线特点的发射光谱法对霍尔推力器工作过程中侵蚀情况进行监测，成功监测到硼原子信号。然后，利用先进光度法基于硼原子谱线与氙原子谱线比，以及基于氙原子碰撞辐射模型计算的电子温度，对不同工况下硼原子约化浓度进行计算。结果表明，硼的约化浓度随着质量流量和电压的增大而增大，而磁场强度对硼约化浓度的影响较复杂，还需进一步研究。采用发射光谱法和先进的光度法可以实时和原位高效地评估不同操作条件下航空航天设备的侵蚀特性，对深空探测和引力波探测等关键应用中推力器的设计和寿命优化等具有指导作用。

关键词： 变压器数据清洗   生成对抗网络   数据扩充   LSTM-FCN组合神经网络   3σ准则   ARIMA模型  

摘要： 针对传统数据清洗方法在清洗电力变压器单指标在线监测数据中的噪声点时表现效果不佳，同时变压器状态异常数据获取困难的问题，提出了一种电力变压器单指标在线监测数据扩充与噪声清洗方法。方法将单图生成对抗网络(single image generative adversarial network， SinGAN)应用于时序数据集扩充，用长短期记忆-全卷积网络(long short-term memory-fully convolutional network， LSTM-FCN)筛选出含噪序列，对含噪序列通过中值滤波器平滑并做差得到残差序列后，利用3σ准则进行噪声点检测，最后用自回归积分滑动平均模型(autoregressive integrated moving average， ARIMA)对原始序列实现数据清洗。将实例分析结果与传统检测方法进行了对比、开展了消融实验，研究表明此方法的噪声点检测综合性能指标F1分数值为0.9382，相比传统方法至少提高了0.1062，数据清洗效果较好，且利用数据扩充与筛选步骤可以有效提高检测方法的性能。

关键词： 等离子体数值模拟   EMPIRE软件   高功率脉冲   粒子-流体混合模拟   性能可移植性  

摘要： EMPIRE软件是美国针对下一代高性能计算平台开发的电磁等离子体模拟软件，可用于高置信度地开展高功率脉冲产生、传输以及与物质互作用的全过程模拟。解读EMPIRE软件的研制进展对发展大型高功率脉冲电磁等离子体软件具有重要借鉴意义。首先分析了EMPIRE的软件架构及数学物理方案，然后着重讨论了其性能可移植性的软件特征和各子模块的算法特点，最后结合具体的应用案例展示了EMPIRE的强大计算能力。解读EMPIRE的启示包括如下几点：使用异构架构是实现未来E级(百亿亿次级)计算能力部署的关键点；研制灵活的功能模块，开展分层级的建模计算，最后拉通整个物理过程链条模拟，能够有效发挥装置指标的数值评估作用；多团队协作共同开发是丰富软件功能的基础；软件的置信度需要全方位的验证与确认。

关键词： 高峰值功率   高重复频率   纳秒激光   多通放大   板条放大器  

摘要： 本文介绍了一种高峰值功率和高重复频率的纳秒激光板条放大器。该放大器采用新型焊接工艺的混合冷却板条模块结构设计，同时结合了一种泵浦光角度可调的L形泵浦耦合结构，从而显著降低了板条晶体内部的温度梯度，有效抑制了晶体厚度方向上的热透镜效应。我们设计了基于板条晶体角度选通的三通放大结构，并建立了板条激光放大器的速率方程，通过模拟和优化放大器的输出特性，提高了激光的提取效率。同时，通过优化放大级之间的像传递系统，进一步提升了放大激光的光束质量。当注入纳秒种子光的平均功率为380W，且板条模块的泵浦功率达到15950W时，该放大器实现了平均功率4580W、峰值功率3.4MW的激光输出。该板条激光放大器的重复频率为20kHz，脉冲宽度为66.7ns，光-光转换效率达到了28.7%,BPP为10mm·mrad。

关键词： 覆冰天气   不平衡样本   小样本学习   轻量级梯度提升机   风电机组功率特性   风电  

摘要： 针对覆冰天气下风电机组功率预测精度不足的问题，提出一种基于运行状态与功率特性引导的覆冰天气下风电机组功率预测方法。针对覆冰天气下风电机组样本不平衡问题，采用贝叶斯优化的改进轻量级梯度提升机模型对覆冰天气下的风电机组数据样本进行状态判别并建立运行状态特征标签；针对覆冰天气下非停机运行小样本问题，根据风电机组功率特性构建基于功率特性引导的风电机组功率预测模型，降低功率预测模型对数据的依赖，提升在覆冰天气运行场景下的预测准确性。采用广西某风电场风电机组数据进行算例验证，结果表明，相较于典型预测方法，所提方法在覆冰天气下的预测性能显著提升。

关键词： 重力式沉箱码头   地震-波浪共同作用   有限元模拟   动力响应   相位差  

摘要： 重力式沉箱码头是我国最常见的码头形式之一。目前针对重力式沉箱码头的相关研究仅考虑地震或波浪单独作用。实际情况中，沉箱码头服役时会受到地震与波浪共同作用的影响，因此亟需开展地震和波浪共同作用下重力式沉箱码头动力响应研究。鉴于此，文中基于开源数值计算平台OpenSees，建立了重力式沉箱码头二维有限元模型，进行了地震和波浪荷载联合作用下动力响应分析，并讨论了地震与波浪之间相位差对地震和波浪荷载联合作用下沉箱位移响应的影响。结果表明：地震与波浪之间相位差的变化会导致沉箱的位移响应结果表现出很大的差异，在最不利和最有利相位差条件下，沉箱最大水平位移相较于不考虑波浪荷载情况下分别增加37.1%和减小26.9%。因此，地震与波浪之间相位差对沉箱码头地震和波浪荷载联合作用动力响应的影响不应忽略。研究方法和结果可以为类似沉箱码头在波浪荷载下的地震响应分析和评估提供一定的参考与借鉴。