PBL教学模式在“土力学”教学中的应用分析

美国Barrows教授提出了一种全新的教育模式,即基于问题的教学方法(Prob‐lem-Based Learning,PBL)。该方法强调从问题入手,以解答问题为导向,通过分组协作学习的手段,以达到激发学生自主学习的目的,并进一步提高学生解决问题的能力和创新性思维能力。文章从“土力学”教学现状入手,将PBL教学模式引入课程教学,并从问题分析、分组协作学习和多维教学评价三个方面,探索PBL教学模式在“土力学”课程中的应用。研究结果可为地质工程专业课程教学改革提供借鉴。

模块化解耦电路的协同控制策略

有源功率解耦技术是解决单相变换器中低频二次脉动功率的有效方法。模块化电路具有标准化、独立性和通用性等优点,发展模块化的解耦电路是有源功率解耦技术的重要方向。现有控制策略仅针对单个解耦电路提出,没有考虑多个解耦模块共同工作时的协同控制问题。对此,该文提出一种基于虚拟阻抗的多解耦模块协同控制策略,通过控制解耦模块模拟无源RLC电路的阻抗特性,实现单个解耦模块的即插即用和多个解耦模块的协同功率分配。所提出的控制无需解耦模块与主电路交互电网电压和电流信息,也无需解耦模块间的相互通信,避免了集中的中央控制器和昂贵实时通信的使用。实验以两个解耦模块的功率协同控制为例验证了所提控制策略有效可行性。

PBL模式下土力学课程思政元素的挖掘

为深入贯彻落实全国高校思想政治工作会议精神,把思想政治工作贯穿教育教学全程,各大高校积极推动“课程思政”建设。在此背景下,如何将思想政治教育与专业教育进行有效的融合,成为教育教学研究者广泛关注以及急需解决的关键问题。而PBL是一种以问题为中心,以学生为主体的全新的教学模式,与课程思政教学目标的要求高度契合。本文就土力学课程开展思政教育的要点入手,进行PBL模式下课程思政元素的挖掘,以达到思政教育与专业教育有机融合的目的,使学生的专业技能和思想品质得到同步提高。研究结果可为同类型课程的思政改革提供一定的参考。

“金课”建设背景下“土力学”课程PBL教学模式探索

具有“两性一度”:高阶性、创新性和挑战度的课,即“金课”,是建设“一流本科教育”的核心。在这样的背景下,课程的目标都是为了培养创新型、实践型人才而设立。单纯依靠传统的教学模式已经不能有效实现课程目标,而PBL作为一种全新的教育模式,更加符合“金课”建设的教学理念。基于此,从PBL教学模式在“土力学”教学中实施的必要性、实施要点等内容进行分析,探索“金课”建设背景下“土力学”课程PBL教学模式,培养学生解决复杂问题的综合能力和探究问题的高级思维,为教育教学改革提供一点借鉴。

特约主编寄语

随着风电、光伏、柔直、储能等电力装备的广泛应用,新型电力系统呈现源网荷储电力电子化发展态势,系统动力学特性及暂态稳定物理机理发生了根本变化。新型电力系统要求并网变流器逐步承担起同步发电机的任务,应从“被动适应”转变到“主动支撑和自主运行”,从而进一步保障电力系统的频率稳定性、电压稳定性和同步稳定性。电力电子化新型电力系统主动支撑技术已成为国内外学者关注的热点问题。

成渝地区双城经济圈学前教育协同发展路径研究

2021年成渝地区双城经济圈协同发展被提升至国家战略。学前教育作为教育的开端,其质量的提升对一个区域的经济发展起着至关重要的作用。深入挖掘学前教育协同发展的重要价值,梳理学前教育协同发展存在的问题,即体制机制不健全、资源不均衡、路径不明晰等,提出3条有效路径:一是构建协同共治机制,二是建立资源共享机制,三是构建成果共赢机制。

中小学开展毛泽东伟大精神品格主题教育活动的策略研究——以重庆开州区为例

以区县为单位整体开展毛泽东伟大精神品格主题教育活动,有利于党的二十大精神落地,有利于用毛泽东精神品格濡染全民的文化自信,有利于整体提高区域德育质量。以重庆市开州区为例,在中小学探索有效开展毛泽东伟大精神品格主题教育活动的策略,即以伟大建党精神与毛泽东诗词为支点,明确毛泽东精神品格的亚类细目以确定活动主题;以“五走进”为着力点,将学生活动细化为13个“1”,将教师活动细化为8个“1”。研究结论可为其他地区及学校开展此项活动提供参考,丰富中小学生道德素质培养的方法和路径。

基于随机森林和改进竞争群算法的铜电解过程能耗优化

电解铜箔生产过程所消耗的电能约占整个铜箔生产能耗的60%,存在很大节能空间。铜电解过程的能耗与电解过程的槽电压和电流效率直接相关,而铜电解过程影响因素复杂、工艺参数耦合严重,导致铜电解过程的能耗建模困难,能耗控制处于一种“盲目”的状态,难以运行在最优能耗工况。为此,本文提出了一种基于随机森林(Random Forest)的高精度拟合方法建立铜电解过程的能耗模型,建立了表征电流密度、硫酸浓度、铜离子浓度和电解温度作为输入变量与电解能耗内在联系的Random Forest回归模型,解决了铜电解过程能耗建模难的问题。根据建立的目标函数(能耗的Random Forest回归模型)以及电解过程约束条件,采用改进竞争群优化算法求解电解过程最优工艺参数,使铜箔生产的铜电解过程能耗从优化前5400 kW·h/t降低到4850 kW·h/t,大幅降低了企业的生产成本,有效提高了企业的生产效益。

基于小波相对滑窗能量的直流微电网故障诊断方法

针对直流微电网故障信息少、低阻故障下电流上升快而诊断速度要求高的难题,提出一种基于小波滑窗能量和支持向量机的故障诊断方法。该方法在采集本地电流进行小波分解的基础上,计算各级小波系数的相对滑窗能量,从而构造出维数低、区分度高的故障特征向量,结合多分类支持向量机可以实现短路故障、接地故障和正常运行工况的快速准确诊断。基于MATLAB/Simulink的仿真测试结果表明,所提故障诊断方法能够快速准确地识别直流微电网的短路故障和接地故障。

矩阵变换器系统的稳定性分析

论文提供了一种实用的矩阵变换器系统稳定性的分析方法。以非理想电源、输入滤波器、矩阵变换器及其驱动的三相对称阻感性负载组成的系统为对象,建立了两种不同的调制策略下系统的状态平均模型,分析了两种不同的调制策略下系统稳定性的不同性质。对非线性状态平均模型在稳态工作点处进行微偏线性化,建立了系统的小信号线性状态方程,通过对状态矩阵特征值移动规律的分析,研究了系统各参数影响稳定性的规律,并在此基础上,提出了改进滤波器结构来改善稳定性的措施,分析了改进的滤波器改善稳定性的根本原因。仿真结果表明了解析分析结论的正确性。

双级矩阵变换器的过调制策略

针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题,在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下,该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略。该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制:整流级采用常规电流空间矢量合成法;逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区。根据过调制程度要求的不同,又将过调制区域分为过调制区域Ⅰ和过调制区域Ⅱ,各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出。论文从理论上分析了过调制策略的原理。仿真和实验结果表明,双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制,谐波畸变率比较小,输入输出电流波形质量好。

减少间接矩阵变换器共模电压的改进空间矢量调制策略

为抑制间接矩阵变换器工作时产生的共模电压,分析传统空间矢量调制下间接矩阵变换器的共模电压分布规律,并提出一种减少共模电压的改进空间矢量调制方法。该方法的核心思想在于整流级和逆变级的零矢量重组,完全不同于传统空间矢量调制。该方法一方面大幅度的降低了共模电压,另一方面降低了逆变级的开关损耗,改变了系统开关损耗分布。实验和仿真结果验证了该方法的有效性。

基于改进重复控制器的三相四线逆变器设计

提出一种基于改进重复控制器(modified repetitive controller,MRC)的三相四线逆变器设计方法,能够有效抑制非线性负载对输出电压的扰动。为解决重复控制器稳定性和控制性能之间的矛盾,在其补偿环节增加自由度-零相位滤波器;以误差衰减速率和滤波器的复杂度为优化目标,以系统鲁棒稳定性为约束,给出基于微粒群优化方法的零相位滤波器优化设计,构建基于鲁棒优化零相位滤波器的MRC。该MRC的优化设计考虑了系统的未建模误差,具有鲁棒性,更便于工业应用。三相四线逆变器采用载波调制,最大化利用直流电压,无需复杂的数据处理,易于实现。理论分析和试验结果证明了三相四线逆变器的MRC及其优化设计方法的有效性和可行性。

矩阵变换器输入滤波器的多目标优化设计

在深入分析滤波器对系统物理本质影响的基础上,选取了适当的滤波器结构,归纳、总结和完善了矩阵变换器输入滤波器的设计原则。提出一种输入滤波器的多目标优化设计方法。该方法以确保系统稳定、谐波总畸变率低、避免开关频率谐波电流造成滤波器谐振为约束,以工程费用、基频压降、基频相移、功率稳定裕量和阻尼电阻功耗为目标。从矩阵变换器系统稳态数学模型出发,推导出各项性能指标及约束条件的解析表达式。提出采用基于Pareto最优的非劣排序遗传算法(NSGA-II),并对此算法的约束处理作了改进。开发了通用的基于Pareto最优的输入滤波器的多目标优化算法软件,给出了具体优化实例,并对优化结果进行了分析。

双级矩阵变换器驱动异步电动机的特性分析

分析了双级矩阵变换器的拓朴结构特点;推导出双级矩阵变换器整流级的脉宽调制算法和逆变级的空间矢量调制策略,并阐述了零电流换流的原理。在MATLAB/SIMULINK平台上建立了双级矩阵变换器的仿真模型,并针对其驱动异步电动机起动、运行的开环系统进行仿真。仿真结果验证了所提出的控制策略的可行性和正确性,表明双级矩阵变换器输入电压和电流为正弦脉冲,且基本同相位;输出线电压为正弦脉冲宽度调制且基波分量为绝对主要成分,具有优良的输入和输出特性。

基于自适应滤波器的电网谐波电流预测法

提出一种新的基于LMS算法自适应滤波器的有源电力滤波器(APF)参考电流的预测方法,针对传统LMS算法的缺陷(如收敛速度慢、对非平稳输入信号的适应性差等)作了3点改进,这些改进措施可有效提高自适应滤波器的综合性能.仿真与实验结果证明,采用该方法可有效减小延时对APF补偿效果的影响.

基于DSP+CPLD的双级矩阵变换器设计与实现

传统矩阵变换器的结构简单,功率密度较高,但其换流问题和复杂的PWM调制方法限制了它在工业领域中的应用。双级矩阵变换器(TMC)在保持传统矩阵变换器所有优点的同时,可使PWM调制算法更加简单。整流端的开关实现了零电流换流,没有传统矩阵变换器中的换流问题。针对TMC的控制要求,提出了一种基于DSP+CPLD实现TMC的方法;开发了一套TMC装置。实验结果表明,该TMC具有优良的输入输出特性。

一种改善矩阵变换器系统动态性能和稳定性的控制方法

提出了一种简单实用的改善矩阵变换器系统动态特性和稳定性的虚拟电阻方法。矩阵变换器系统存在潜在不稳定的根本原因是输入滤波器对不同次数的谐波的传输系数不同。论文提出采用虚拟电阻算法代替实际电阻来衰减系统中LC输入滤波器的振荡,不增加任何的损耗,提高了系统的效率,改善了系统的动态性能和稳定性。仿真结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

双电压合成调制和空间矢量调制的一致性

在深入分析矩阵变换器双电压合成调制和空间矢量调制策略基本原理的基础上,从数学的角度证明了2种调制策略占空比的计算表达式是一致的,说明2种调制策略宏观上是统一的。从开关序列安排、原点开关的基本概念以及功率因数控制等方面揭示了2种调制策略的一致性。受空间矢量调制中利用相反的有效矢量抑制共模电压的方法的启发,提出一种减少共模电压的双电压合成方法,仿真结果验证了该方法的正确性和可行性,进一步证实了空间矢量调制和双电压合成调制的内在一致性。

随机脉冲位置PWM及其在矩阵变换器中的实现

矩阵变换器是一种开关序列呈矩阵型的交交变换器,具有一系列的优点。以矩阵变换器为研究对象,提出了一种基于传统空间电压矢量PWM的随机脉冲位置PWM控制策略,该策略通过随机改变每个开关周期中零矢量的位置,实现了2种低开关损耗PWM模式之间的随机转换,使矩阵变换器输出电压的谐波成分均匀地分布在较宽的频带范围内,同时介绍了在低开关损耗模式下的一种快速SVPWM算法。利用Matlab编制s函数模块,结合Simulink的仿真工具箱的现有模块组成矩阵变换器的仿真模型,分别在原始空间电压矢量PWM和随机脉冲位置PWM两种控制策略下进行了仿真对比,得到良好的波形和数据,从而验证了随机脉冲位置PWM的可行性和正确性。