基于电压-功率灵敏度的有源配电网数据驱动电压协调控制策略

随着分布式光伏渗透率的不断提高,实现配电网电压的快速精确调控变得愈加重要。首先,建立多输入-多输出的电压-功率灵敏度BP神经网络回归预测模型,得到功率参数、节点电压与电压-功率灵敏度间的非线性映射关系;其次,构建高比例光伏有源配电网电压协调控制策略,基于电压-功率灵敏度降序调控原则,通过无功补偿和有功削减结合的两阶段电压调控模式实现配电网节点电压的快速调控;最后,利用IEEE 33和IEEE 141节点典型配电系统的仿真,计算分析验证所提方法的正确性和有效性。

基于支路模式能量的含光伏电网小干扰稳定灵敏度分析及应用

为了分析光伏不同接入位置对电力系统小干扰稳定的影响并避免复杂建模,以网络能量作为研究手段,将光伏并网对电力系统低频振荡产生的影响映射于网络中,通过关键支路的模式能量特性表征电网的低频振荡特性。基于此,找出多处光伏并网场景下系统振荡的关键环节,进一步提取网络能量中与每台光伏强相关的状态变量以形成能量光伏分量,在此基础上根据所构建的基于模式能量的光伏灵敏度指标,对灵敏度指标进行排序,得到光伏接入系统不同位置对系统振荡关键环节的影响,并提出光伏增装配置策略。以IEEE 3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统为算例进行仿真分析,通过小干扰稳定计算验证所提方法的可行性。

高灵敏、强粘附性导电水凝胶的制备及在柔性传感中的应用

导电水凝胶由于优异的韧性与生物相容性,在人机交互、电子皮肤领域有良好的应用前景,然而在实际的应用场景中为了得到准确响应的信号则需要更优异的粘附性和灵敏度。本工作以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)共聚制备了导电水凝胶材料,该水凝胶在紫外光照条件下通过巯基攻击碳碳双键快速聚合。其对猪皮肤的粘附强度达到525 kPa,对铝片的粘附强度高达817 kPa。区别于传统的制备方法,本工作在不添加任何导电填料的条件下所制得水凝胶的电导率达到1.08 S/m,且灵敏度因子(GF)达到9.28,避免了因导电填料分散不均而导致的力学性能差且灵敏度不高的问题。此外,该水凝胶有良好的抗冻性,即使在-60℃的条件下仍能正常工作。得益于高灵敏度和强粘附性,P(AMPS-co-AM)水凝胶可组装成柔性应力或应变传感器精确地检测人体不同部位的微小与大幅度动作,具有准确响应性和良好稳定性,在电子皮肤及柔性可穿戴设备领域有很大的应用潜力。

双金属板高灵敏压电换能器的研究

为有效提高水声换能器的接收灵敏度,在1-3型压电复合材料的基础上,提出了一种双金属板压电陶瓷柱阵列结构材料,即压电陶瓷柱阵列间不添加聚合物,并在上下端面粘接金属板,从而减少了压电柱间的横向耦合,减小损耗,提高了厚度振动机电耦合系数,同时利用声压应力放大作用提高了接收灵敏度。仿真结果表明,该结构的机电耦合系数达到0.67,相比纯压电材料与1-3型压电复合材料,分别提高约52%与9.8%。利用陶瓷切割、打磨基底以及高压粘合金属板等工艺,制备了双金属板结构压电换能器。经水下测量系统测试,发送电压响应达到154.8 dB,接收灵敏度达到-181 dB,与1-3型压电复合材料换能器相比,接收灵敏度有8.5 dB的提高。

基于复合高斯混合模型的主动配电网全局概率电压灵敏度分析

高比例分布式电源(distributed generation,DG)的随机性加剧了主动配电网(active distribution network,ADN)电压波动,并使ADN电压安全分析愈加复杂,故提出了一种基于复合高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)的全局概率电压灵敏度分析方法。首先推导基于节点道路交集阻抗的ADN全局电压灵敏度解析模型,量化所有节点功率波动对节点电压的影响。考虑到多个节点注入功率不确定性的叠加影响下,电压波动呈现非高斯分布特征,采用高斯混合模型刻画DG和负荷预测误差的概率特征。然后,基于全局灵敏度矩阵对DG和负荷预测误差GMM的仿射变换,构建源荷功率波动与电压波动的概率解析式。最后,推导DG和负荷不确定性对电压波动综合影响的复合GMM特征函数,建立基于复合GMM的全局概率电压灵敏度分析模型。算例结果表明,所提方法能够反映所有节点注入功率波动对节点电压波动影响的概率特征,可快速准确计算出ADN电压运行的越限概率。

基于Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶的超高灵敏度电阻型湿敏传感器

采用改进的配体辅助共沉淀法合成Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶并组装基于Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶的湿敏传感器,对其物相结构、微观形貌、能带结构、光学性质、表面状态进行表征,并对其湿敏性能及湿敏机理进行测试。研究结果表明,Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶含有丰富的溴空位缺陷且有着良好的亲水性。Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶湿敏传感器在11%~98%的湿度范围内具有2.32×10~5的超高响应值、5.14%的湿滞、优秀的线性度、14 s/10 s的快速响应恢复时间、优异的长期稳定性和气体选择性,能够胜任无接触式开关和呼吸检测的工作。Cs_(4)PbBr_(6)纳米晶优秀的湿敏性能归因于材料中的溴空位缺陷作为活性位点促进水分子的吸附和解离。

多功能一体化装备高灵敏度侦察的虚假频率抑制技术研究

高灵敏度侦察系统由于侦察灵敏度高,当侦察环境中出现大功率信号时,会给系统引入工作带宽内的虚假频率。而在一体化装备中,系统本身就会产生大功率信号,对侦察造成了无意干扰并引入虚假频率。当大功率信号频率在带外时,使用宽开接收机侦收大功率信号,将侦收到的脉冲引入到窄带高灵敏度系统,在窄带接收机中,通过比较脉冲的时序关系,将大功率信号的频率作为参考频率写入到窄带接收机产生的脉冲描述字参数中。当大功率信号频率在带内时,直接比较带内产生的脉冲的时序关系进行参考频率打标。对具有参考频率的脉冲描述字,使用基于统计的脉冲串虚假频率抑制方法,在信号级对虚假频率进行滤除,能够有效地抑制一体化装备中高灵敏侦察面临的虚假频率问题。

一种基于柱面镜聚焦系统的高灵敏度全谱光谱仪

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,常使用光程短、系统精简的罗兰圆光学系统作为光谱仪的色散系统,并且在进行检测分析时,还需对设备腔体内部建立相对真空的环境进行实验,进而减小实验环境对真空紫外波段内各谱线强度的削弱作用。然而即使在该条件下,P和S这两种元素在真空紫外波段的谱线灵敏度仍然较弱。为此为了实现真空紫外波段范围内的高灵敏度,本研究在距离像面前30 mm处位置设计了一个柱面镜聚焦系统。其采用了材料为CaF_(2)、中心厚度为5 mm以及弧矢面曲率半径为22.06 mm的柱面镜作为核心部件。并利用仿真软件Zemax对设计的光学系统进行仿真与优化,以及从非序列模式下的辐射照度仿真结果可知,柱面镜聚焦系统在几乎不影响分辨率的情况下对各波长成像灵敏度有较大的提升。最后以中低合金钢为检测样品,使用电火花激发光源对样品中各元素在紫外波段内的各谱线进行激发,进而验证光谱仪的各项性能:通过一次拟合、参比拟合以及二次拟合,建立每个元素谱峰强度和实际含量之间的数学模型,并算得各元素的拟合优度R^(2)均在0.99以上;柱面镜聚焦系统显著提高了设备在真空紫外波段的灵敏度,响应提高了1倍以上。实验结果表明,柱面镜聚焦系统的设计方法对于提升罗兰圆色散系统的灵敏度具有一定的参考价值。

统计能量方法振声响应的损耗因子参数灵敏度分析

为了量化损耗因子对统计能量方法中振声响应的影响能力,以声腔-板件-声腔三子系统统计能量分析模型为研究对象,基于能量守恒原理建立矩阵形式的功率流平衡方程,提出振声能量损耗因子参数的灵敏度计算方法,分析每个子系统能量响应受各子系统阻尼损耗因子及子系统间耦合损耗影响程度的宽频段计算结果。计算结果明确两类损耗因子的参数灵敏度排名情况,指出在设计阶段为了降低分析维度可以忽略的参数,定量分析在不同频段内改变各子系统能量的高效方式,可为此类典型的减振降噪问题提供参考。

基于轨迹灵敏度的风电并网系统短路电流控制参数寻优方法

直驱风力发电机(PMSG)由于其优越性成为主流机型并广泛应用于电网,但由于缺乏量化分析方法,难以评估其控制参数对短路电流特性的影响。文章通过PMSG有功电流和无功电流计算方法,经派克变换得到三相短路电流的解析表达式,并基于轨迹灵敏度方法,从发电机参数、电压跌落系数和PI参数3个方面量化分析不同控制参数对短路电流的影响机理,筛选出灵敏度较大的参数作为主导参数,构建优化目标函数,对PMSG短路电流的主导控制参数进行寻优。最后在PSCAD平台上建立PMSG电磁暂态仿真模型,仿真验证分析PMSG的短路电流特性以及控制参数寻优效果。研究结果表明,轨迹灵敏度分析法可以量化分析控制参数对短路电流特性的影响,可为实际工程的参数整定提供指导。

基于灵敏度方法的白车身模态优化

使用有限元法对白车身一阶扭转和一阶弯曲模态进行优化研究,并通过灵敏度方法找到影响这两阶模态的关键板件,以这些板件的厚度作为设计变量,从而提升模态频率,降低车身质量。优化后,一阶扭转、一阶弯曲模态上升1.06 Hz,总质量减轻8.8 kg。通过灵敏度分析计算出每一块板件的厚度对关注模态的贡献,直观地反映在云图上,并且能在提升固有频率的前提下降低车身质量、提升燃油经济性、降低成本,也可在车身轻量化中使用该方法。

基坑隆起位移值研究及灵敏度分析

为了更准确的分析岩土体参数变化对基坑隆起变形的影响,提出了一种利用数值模型探究相关参数与基坑隆起位移值的灵敏度关系的方法。收集现场岩土体物理力学参数,以接触黏结模型为基础,构建PFC仿真模型,计算基坑隆起位移值。将模拟计算得的位移值与现场测得的位移值进行对比,验证模型的准确性。并进一步探究各项力学参数对基坑隆起位移值的灵敏度关系。研究表明:模型计算值与实测值之间的误差为4.9mm。误差较小,与现场实际情况基本相同;各个岩土体物理力学参数的敏感性从高到低的排序为:弹性模量E>内摩擦角φ>泊松比μ>粘聚力C。经新建北京至雄安新区至商丘高速铁路雄安新区至商丘段站前工程进行验证,进一步证明研究结论的正确性,为相似工程在分析基坑隆起位移值时提供思路。

基于方差的动力总成悬置系统固有特性灵敏度分析及稳健性研究

为实现动力总成悬置系统的固有特性优化及其稳健性评估,提出一种基于方差的灵敏度分析方法,找到对系统性能影响显著的关键参数,构建悬置系统的多目标优化模型,求解得到合理的确定性优化方案。同时,为了评价悬置系统固有特性在关键参数不确定性变化情况下的稳健性,引入偏度和峰度,结合平均值、标准差开展稳健性评价,并采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛模拟方法,分析了悬置刚度的不确定性因素对悬置系统固有特性稳健性的影响。研究结果显示,基于方差的灵敏度分析方法不仅能够有效优化悬置系统的固有特性,提高优化效率,且通过综合考量悬置刚度的敏感性,可更准确地评估和提升系统的稳健性。

基于波形群灵敏角特征的输电线路故障单端行波辨识与测距

针对输电线路单端行波测距难以可靠、有效辨识第二个波头的不足,该文提出基于波形群灵敏角检测的单端行波辨识与测距方法。首先,对线路故障波过程的解析和规律分析,发现波头局部波形呈现灵敏角和非轴对称性的特点。进而提出利用Radon变换变角度投影检测最灵敏角并判别最灵敏角两侧非轴对称特性,实现单端故障初始行波及多次同极性行波群的可靠辨识。最后,基于多次同极性行波到达时差构造多测距算式,输出最合理测距结果。所提方法将时域波头辨识转化为波形图像空间域最灵敏变化方向和几何轴对称性的检测,抗干扰能力强,大幅提升检测可靠性和后续波头的识别能力,提升单端测距算式冗余性。大量实测和仿真数据测试表明,算法有效、可靠、直观,适用范围广,为单端行波分析故障测距及扩展应用提供了新思路。

高灵敏度SiC动态高温压力传感器仿真研究

为了提高碳化硅(SiC)动态高温压力传感器的灵敏度,采用p型SiC材料,同时对传感器的敏感单元的不同结构———方膜和圆膜,利用Ansys软件进行了静力学仿真与分析,并完成了敏感芯片的尺寸设计。仿真结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为14.2μV/(V·kPa)。在100~600℃内非线性误差小于1.53%。动态仿真表明:传感器的固有频率为481kHz,传感器可以在160kHz高频环境中安全工作,该结果为进一步制备SiC高温压力传感器奠定了理论支撑。

挖补修理蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性及灵敏度分析

以挖补修理复合材料蜂窝夹芯结构为研究对象,考虑胶层性能的不确定性,通过ABAQUS-MATLAB-Python联合仿真,建立挖补修理蜂窝夹芯结构侧向压缩渐进损伤分析模型,得到随机变量与其所对应的输出响应。基于蒙特卡罗法进行可靠性分析,采用基于方差和失效概率的全局灵敏度分析方法进行参数灵敏度分析。结果表明:外载荷在不同数值区间下结构失效概率具有较大差异,在接近极限破坏载荷时失效概率显著增加;胶层厚度方向的弹性模量和面内两个相互垂直方向上的剪切模量对挖补修理蜂窝夹芯结构侧压强度方差和失效概率的影响较大。

基于灵敏度分析与响应面模型的机床主轴箱优化设计

针对机床主轴箱结构优化设计中模型复杂及计算量大的问题,提出一种将灵敏度分析与响应面模型相结合的优化办法。以箱体壁厚和筋板尺寸为输入参数,主轴箱质量、最大变形、最大应力、1阶固有频率作为目标参数进行灵敏度分析,筛选出6个关键尺寸作为优化参数;采用最佳填充空间设计法和Kriging函数法构建主轴箱响应面模型,通过多目标遗传算法对响应面模型进行求解计算。最后对优化后的主轴箱进行有限元分析来验证求解的准确性,优化后的主轴箱质量减轻了13.58%。

基于中子位置灵敏探测器对点源的三维定位方法研究

使用中子法对密封容器内的放射源进行定位具有重要的现实意义。本研究使用4根矩形分布的中子位置灵敏探测器对探测空间内AmLi源进行定位,首先使用蒙特卡罗方法设计了探测器的慢化屏蔽体;然后设计了延迟电路加到探测器的一端,根据探测器两端探测到中子信号的时间差来确定源y轴(探测器轴向)的位置坐标,并对每个探测器的轴向位置函数进行了刻度;利用探测器围绕密封容器搭建测量空间,使用相邻探测器探测到中子计数率的比值来确定x轴和z轴(另两个方向)的位置坐标并进行了函数刻度。测量时,首先选择计数率最大的探测器来确定源的轴向坐标,再根据与此探测器相邻两根探测器计数率的比值来确定源的另两个方向的坐标,实现了对源的定位。使用该方法测量了点源在探测器空间内的5个不同位置,每个坐标轴上的定位偏差均在1.5 cm之内,并对造成偏差的原因进行了分析。该方法验证了使用中子位置灵敏探测器对放射源进行定位的可行性,并为进一步测量核设施工艺设备内核材料的位置打下了良好的基础。

放射性氙高灵敏度现场快速自动化监测系统研制

放射性氙监测是禁核试核查现场视察和核设施安全监测的重要项目之一,能够快速准确地甄别违约核活动和预警识别核设施的泄漏。本文综合运用超低温动态吸附、中空纤维膜除杂和现场低本底测量等技术,研制了一套放射性氙高灵敏度现场快速自动化监测系统,用于放射性氙现场取样、分离和测量。测试结果表明,该系统在氡浓度为20 Bq/m^(3)、采样体积为2 m^(3)、分析周期不大于120 min时,氙回收率为79.9%,对^(133) Xe的最小可探测活度浓度(MDC)小于0.26 Bq/m^(3),测量结果的不确定度小于±12%。该系统具有灵敏度高、分析周期短、全流程自动化的特点,能够应用于核设施安全监测、现场视察放射性氙监测、核应急放射性气体监测等场合。

基于InSe/MoTe_(2)异质结构的超灵敏宽光谱光电探测器

基于光栅效应的二维材料垂直结构可实现高灵敏度和宽光谱光探测器。本文报告了一种基于硒化铟(InSe)/二碲化钼(MoTe_(2))垂直异质结构的高灵敏度光电探测器,该探测器在365~965 nm波长范围内具有出色的宽光谱探测能力。顶层的InSe用作调节沟道电流的光栅层,MoTe_(2)则用作传输层。通过结合两种材料的优势,该光电探测器的响应时间为21.6 ms,比探测率在365 nm光照下可以达到1.05×10^(13)Jones,在965 nm光照下也可达到109 Jones数量级。外量子效率可达1.03×10^(5)%,显示出强大的光电转换能力。