基于GSABO-BP和Bootstrap的电力负荷区间预测

针对电力负荷序列波动性强、预测精度低的问题,提出一种基于GSABO-BP模型和Bootstrap的电力负荷区间预测方法。首先提出一种改进的减法优化算法(GSABO),在保留减法优化算法(SABO)良好的收敛性基础上,融合黄金正弦算法(Gold-SA)来提升其搜索能力;然后,利用所提方法对BP神经网络的权值和阈值进行寻优,构建GSABO-BP预测模型,对电力负荷进行点预测;最后,采用Bootstrap方法分析电力负荷功率预测误差,结合点预测结果确定输出结果的波动区间。经仿真测试,所提方法寻优能力强、鲁棒性好;且相比于其他算法,该方法的预测精度、区间可靠性、区间宽度等均有显著提升。综合点预测和区间预测效果可知,二者结合有助于准确评估预测误差,具有较高的实际应用价值。

变负载条件下超声电源有功功率的整定与测量

针对变负载条件下超声电源有功功率测量精度较低与高次谐波干扰的问题,提出一种功率测量方法。该方法采用电容分压与电流互感器采集超声系统中换能器两端的电压与电流信号,经过A/D芯片转换为数字信号后设计带通滤波器滤除高次谐波,通过数字鉴相器得到包含相位差的直流分量,结合改进的有效值计算方法得到变负载条件下的电压电流信号有效值,计算得到有功功率,实现超声系统驱动换能器工作于变负载条件下的功率参数高精度测量。最后通过仿真与实验验证了该测量方案的可行性与正确性。

计及P2G的综合能源系统CCUS容量规划

考虑到碳捕集利用与封存(CCUS)是对电转气(P2G)过程中二氧化碳(CO_(2))来源的细化,文中提出对综合能源系统(IES)进行电-氢-氧-甲烷-二氧化碳和虚拟二氧化碳等P2G过程的定性定量建模,以及对风-光-电动汽车-负荷等随机源荷进行时空聚类以深度挖掘IES氢源碳源潜力的CCUS设备容量规划模型。以阶梯正负碳交易、弃风弃光惩罚和年设备投资成本等的年综合成本最低为目标,以碳捕集、碳存储和甲烷化等CCUS设备功率容量限值为全局变量对电气平衡和能量耦合进行二次约束,经过混合整数线性化处理后利用Cplex求解。算例分析表明,源荷时空聚类可在典型日场景缩减时保留IES廉价碳源氢源特征,合理规划后的CCUS设备可兼具弃风消纳和碳减排功能,使P2G制取的天然气更具市场竞争力。

基于P-V曲线法的光伏电源系统电压稳定性分析

光伏发电由于其受外部环境因素影响,其输出功率不确定性较大,接入电网后易导致电力系统电压产生波动甚至越限。该文提出基于P-V曲线的光伏电源系统电压稳定性分析方法,阐述光伏电源输出特性及P-V曲线法分析原理,基于PSASP软件仿真平台建立含分布式光伏电源的IEEE 13节点模型。以极限功率参数和电压临界稳定值为考核指标,分析了不同渗透率、接入方式下对系统电压稳定的分布情况。分析结果表明,P-V曲线法可以有效反映出系统稳定性最薄弱区域,并利用仿真结果提出了工程应用分析,对含光伏分布式电源系统电压稳定性分析有一定的借鉴意义。

含分布式能源直流-交流混合电网故障定位研究

含分布式能源的直流-交流混合电网中,直流电网的数字故障录波器通常难以监测交流部分的故障,造成故障难以被识别及定位。为此,文中提出一种用于分布式能源的交直流混合复杂输电网的故障定位方法,无需放置虚拟总线即可准确快速地识别故障线路段。其次,研究一种新型的最佳数字故障录波器布局工艺,在安装最小数量的数字故障录波器的情况下,实现最短传播时间下监控故障;同时利用K-means聚类方法选取的故障录波器子集准确定位故障位置。最后,采用仿真软件对改进的IEEE 39总线传输系统与CIGRE B4直流电网测试系统合并形成的交直流复杂输电网进行测试。结果表明,所提方法具有较高的故障识别准确率。

基于数据扩展的锂离子电池早期寿命在线预测

准确的锂离子电池早期剩余使用寿命预测可以确保用户在早期阶段对锂离子电池进行监控,从而为用户提供早期规划。已有的研究方法在训练样本时存在数据利用不充分的问题,因此提出一种充分利用离线电池的历史数据对在线早期数据进行扩展,从而实现对电池使用寿命早期预测的方法。离线建模阶段,使用高斯过程回归(GPR)模型将离线电池所有循环的数据进行训练,建立锂离子电池健康特征随循环次数变化的时序关系模型。在线预测阶段,使用高斯过程回归模型经由前100个周期数据扩展得到后期健康特征,之后将生成的后期特征融合到早期特征中,形成最终的全生命周期特征。最后通过预训练的一维卷积神经网络-长短期记忆模型进行早期预测。在公开的夏威夷NMC-18650电池退化数据集中的测试结果显示,早期预测相对误差小于1.2%,证明了该方法的有效性。

基于BP神经网络算法的超声电源频率追踪技术

超声振动系统主要由超声换能器和超声复合加工电源组成。其中超声换能器在加工过程中受到多种因素影响,会发生谐振频率漂移现象;超声复合加工电源需要输出对应频率的电信号,保证超声振动系统的稳定工作。为避免超声换能器损坏,设计一种基于BP神经网络算法的控制模型,通过分析超声电源运行历史数据来实现对超声电源输出频率的控制。利用Multisim对电路进行仿真,并通过试验采集理论谐振频率在25 kHz的超声换能器稳定工作时超声复合加工电源的输出信号,通过Matlab建模仿真来验证BP神经网络模型的控制精度和可靠性。结果表明,产生的模拟输出与实际输出频率最大误差不超过5%,有助于超声复合加工电源的稳定工作。

逆变电源并联-并网电能再利用技术研究

采用基于DSP数字信号处理器的DCS控制的多机并联-并网发电技术,即利用DCS控制技术,实现集中管理分散控制,同时借鉴太阳能并网发电逆变电源中的并网技术实现逆变电源输出参数的同步和电网的反孤岛测试。研究了如何实现电能的再利用和有效地提高多机并联-并网发电系统的控制灵活性及通用性。实验结果表明,通过本技术可以将负载设备中以热能形式耗费的电能转化为可再利用的电能,并与市电电网进行并网并被其他的电气设备利用,从而有效地实现节能和提高经济效益。

基于毫米波雷达的非接触式生理体征监测系统

对人体生理体征监测可以及时发现身体的变化和异常,也有助于人们了解自己的身体状况,从而预防疾病。然而市场上的生理体征监测设备普遍采用接触式,数据采集的成本很高,且数据获取非常困难。为此,设计一种基于毫米波雷达的非接触式生理体征监测系统。该系统通过毫米波雷达非接触式地采集人体的生理体征,如心跳速率、呼吸速率、睡眠质量、体动参数等,同时还采集环境温湿度、CO_(2)浓度、TVOC浓度等环境参数。将采集到的数据通过MQTT协议传输到阿里云服务器进行分析和处理,并通过手机APP进行可视化显示,从而实现对人体生理体征和环境参数的远程监测功能,让用户随时掌握使用者的健康状况和所处的环境参数。实验结果表明,所设计系统测量的心跳速率平均误差为1.99%,呼吸速率平均误差为5.21%。说明该系统监测精度和稳定性均较高,可以为用户提供有效的健康监测服务。

基于智慧电源架构的DC-DC并联研究

为了解决多个模块电源协同工作的问题,提出了智慧电源的概念和架构。智慧电源包含三大关键技术:模块电源技术、实时局域网技术和智能控制技术。对这三大技术进行分析,基于智慧电源的架构,设计一套由3个DC-DC电路组成的并联运行系统,并进行了实验,成功实现了电流均流、效率优化等控制。理论分析和实验表明,智慧电源是一种解决模块电源协同工作问题的有效的、通用的思路和方法。

基于LFOA-GRNN模型的矿用锂电池SOC预测

针对矿用电动汽车锂电池SOC预测易受到工况环境影响、建模复杂、预测误差大等问题,该文将电池端电压、放电电流、环境温度、湿度作为SOC的表征因子,构成样本集以训练广义回归神经网络(GRNN),再引入具有Levy飞行特征的双子群果蝇优化算法(LFOA)优化GRNN的平滑因子σ。LFOA结合了Levy飞行搜索和果蝇优化算法的优点,全局搜索能力更强,收敛速度更快。仿真结果表明,经LFOA优化的GRNN能更快地搜索到合适的σ,并有效预测电池任一充放电状态下的SOC,与FOA-GRNN模型比较,LFOA-GRNN模型预测精度更高、时间更短,最大绝对误差不超过0.03,具有较好的工程应用价值。

基于模糊自抗扰的PEMFC输出电压控制研究

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)自启动后输出电压不稳定、发电效率低下等问题,提出一种基于模糊-自抗扰控制器的控制策略,以提高PEMFC的输出电压稳定性。在建立PEMFC电化学动态模型的基础上,采用优化的自抗扰控制器实时估计并补偿系统受到的总扰动,跟踪输出电压;同时,加入模糊控制器实现双参数在有限范围内的自整定。通过仿真实验验证控制技术的有效性,并与比例-积分-微分(PID)、常规自抗扰控制方式进行对比分析。结果表明:所提控制策略可有效降低PEMFC电压振荡幅度,使PEMFC电压达到稳定状态;并且在相同扰动下的闭环系统超调量最小,调节时间最短,系统拥有更优的鲁棒性和抗干扰性。

考虑户用分布式光伏的负荷聚合商自建储能的容量配置

在新能源发电量将成为电量主体、太阳能发电将成为第一大电源的前景下,建立储能是解决光伏发电不稳定,限制光伏电力应用与输送和夜间缺乏光伏电力等问题的有效手段。以青海省果洛地区为参考,考虑到此地区用户分散性较大,主要用电为光伏消纳,且部分用户装有屋顶分布式光伏,为解决用户夜间用电问题和避免分布式光伏资源浪费,提出由负荷聚合商建立储能系统,结合容量约束条件,以收益最大为目标对储能系统进行容量配置;再采用非线性变化惯性权重改进的粒子群算法进行求解。结果表明,在解决上述问题的同时,聚合商既能获得自身收益,又能使签约用户节省用电成本,可有效促进更多用户与其签约,从而整合更多需求侧资源,为电网的需求侧响应及市场调控提供更好的辅助服务。

基于NNC法的含电解铝系统多目标优化

随着高比例可再生能源并网,电力系统运行面临调峰压力大、风电消纳难等问题。为此,基于电解铝负荷的响应容量大、调节速度快等特点,提出一种基于规格化平面约束法(NNC)的含电解铝系统多目标优化方法。首先,将需求侧具有调节特性的电解铝负荷与火电厂相结合,建立含电解铝电力系统的多目标优化模型,以系统运行总成本最小、弃风电量最小为目标函数,联合储能系统对系统进行整体优化调度;其次,采用NNC法处理多目标模型,获取均匀分布Pareto前沿解;最后,选用逼近理想解法(TOPSIS),在Pareto前沿解中得到全局最优解。算例分析结果表明,所提方法可有效提高可再生能源的消纳量,具有良好的经济性。

基于STM32的物联网多体征参数监护系统

新冠疫情下,医院对于体征监护的要求越来越高,需要及时监测患者的体温、血氧饱和度等参数,从而进行治疗。然而,目前的监护仪普遍缺乏数据传输功能,医护人员需走到仪器面前才能读取体征数值,这极大地增加了医护人员的工作量。为此,文中提出一种基于STM32的物联网多体征参数监护系统。该系统结合物联网技术与监护仪,通过STM32控制各模块传感器采集体征参数,进行运算处理后在液晶屏上显示;通过蓝牙模块将各体征参数无线传输到上位机显示,实现远程监护和管理,为医护人员减轻负担。实验测试结果表明,MLX90614红外传感器测量精度可达到0.01℃,MAX30102传感器测得的血氧饱和度、脉率与专用医学监测仪误差在0.1%以内,说明所设计系统与医用设备有一致性,具有医用价值。

蓝牙数控直流电流源的设计

普通的直流电流源输出的电流值单一,只能在特殊的场合使用,通用性不强。而可以实现多级电流输出调节的传统直流电流源往往采用电位器调节输出电流,精度差,无法实现精确步进,且输出值经常跳变,使用不便。为了精确控制输出的电流值并满足新时代环境下的用电需求,文中提出一种蓝牙数控直流电流源的设计方案。系统采用STC12C5A60S2作为主控芯片,通过按键或者蓝牙调控改变输出的数字量;通过DAC0832构成的D/A转换模块将数字量转换为模拟电压,此电压经过反相放大器放大后,输入到由运算放大器LM675组成的电压转电流电路,将电压转换为相应的电流,只要控制单片机输出的数字量即可调节输出电流值。此外,实现步进10 mA,输出电流范围为200 mA~1 A,在LCD1602液晶屏上显示输出的电流值。经测试,所设计系统的输出电流具有较高精度,输出稳定、调节方便、控制精度高、显示直观、人机交互友好,使用蓝牙还可以实现电流值的远程控制。

新型智能开关电源设计与实现

随着工业技术的进步和产业升级,对电源系统的要求也逐渐提高。文中基于Buck拓扑结构设计硬件的电压和电流反馈电路,并结合多区间校准算法,提出一种大功率、高精度数控电源。通过测试得出,所设计的新型智能开关电源最大功率可达到200 W,输出电压精度误差小于10 mV,电流误差小于10 mA,恒流或恒压参数可通过RS 485通信远程上位机修改。与传统可调电源相比,该开关电源精度较高、校准方便,更便于参数的修改,可广泛应用于产品检测领域。

基于AD630实现蓄电池内阻在线测量

针对目前蓄电池内阻在线测量存在的不足,设计实现了一套实用的蓄电池内阻在线测量系统。该系统运用四引线连接法,将一定频率的交流信号注入电池,再将电池两端产生的微弱信号通过前置放大滤波,送入AD630进行相关检测,有效地抑制了噪声和干扰,简化了设计,实现了蓄电池内阻的在线测量。实验结果表明,该系统可有效地应用于蓄电池内阻的在线测量,且测量结果稳定可靠。

基于Freescale单片机的电池管理系统设计

为了实现电动汽车电池的实时监控,在研究了锂离子电池特点的基础上,提出了一种用于混合动力汽车的分布式电池管理系统。其中,硬件系统包括电源模块、基于Freescale系列单片机的主控制模块和子模块、均衡模块以及CAN总线通信模块等;软件系统包括基于下溢中断的数据采集与处理、SOC估算、均衡处理和CAN通信等任务。

一种无线LED照明智能控制系统设计

随着LED照明的普及,绿色照明与智能家居日益受到广泛关注。结合短距离无线通信技术,提出并设计完成了基于TI CC430系列和UCC28810的无线LED照明智能控制系统,实验证明该无线LED照明智能控制系统具有开关记忆、明暗调节、软启动和定时控制等优点。