基于交互式设计超材料建模与分析的MCR-WPT效率提升研究

超材料具有特殊的磁场调控能力,被广泛关注并应用于磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)领域,但寻求针对特定领域目标需求的超材料设计具有挑战性.目前,超材料的一般设计方法为S参数反演法和等效电路法,设计流程通常需要多次建模仿真得到目标参数,该过程较为繁琐耗时.对此,深入分析上述两种设计方法的特性并将二者结合,采用HFSS与MATLAB软件交互设计和优化用于MCR-WPT特性提升的超材料,有效简化了超材料的设计过程.以无线电能传输效率优化为目标设计方形和Koch两种超材料单元,分析对比两种单元的电磁特性.搭建工作频率为6.78 MHz的MCR-WPT系统实验平台,探究两种超材料对传输效率的影响.实验结果表明,方形超材料和Koch超材料分别实现了28.4%和24.6%的最大传输效率提升,证明了交互设计可以更简便地设计超材料并且用于无线电能传输系统传输效率的提升.

最小二乘算法优化及其在锂离子电池参数辨识中的应用

传统最小二乘法(LS)用于锂离子电池模型在线参数辨识精度低,通过带遗忘因子递推最小二乘算法能够有效地提高辨识精度,但固定的遗忘因子影响模型动态特性。遗忘因子的自适应处理能提高算法对动态系统的参数辨识能力,而目前的自适应方法容易忽略模型参数的稳定性,同时方法待定系数范围较大且难以确认。为了得到高精度且稳定性良好的模型参数,该文设计了一种精度和稳定性兼优且更简单的自适应遗忘因子递推最小二乘(AFFRLS)改进方法,并与其他AFFRLS、可变遗忘因子递推最小二乘(VFFRLS)进行仿真对比分析。结果表明,改进的AFFRLS能够在模型精度和参数稳定性取得更好的平衡,且对不同的在线工况具有良好的适用性。

基于联合参数辨识的粒子群优化扩展粒子滤波的锂电池荷电状态估计

提高参数辨识的精度和SOC算法的精度是提高SOC估计的关键,该文提出了基于联合参数辨识的粒子群优化扩展粒子滤波的荷电状态(SOC)估计方法。在参数辨识阶段,结合遗忘因子递推最小二乘法在线辨识的优势,弥补粒子群辨识精度高但前期缺乏数据无法实时辨识的劣势,联合进行参数辨识;在SOC估计阶段,利用扩展卡尔曼滤波生成重要性密度函数,去克服粒子退化,同时采用粒子群优化算法优化重采样策略改进采样过程缓解粒子贫化。最后在联邦城市运行(FUDS)和US06高速公路运行(US06)工况下将所提算法与F-PF、F-PSO-PF、FPSO-PSO-PF进行了对比,结果表明,在FUDS工况下,方均根误差分别提高了65.4%、56.3%和43.5%;在US06工况下,方均根误差分别提高了45.8%、35.9%和35.1%,验证了所提算法具有较好的适应性和鲁棒性。

高压断路器操动机构机械特性实验研究

断路器是电力系统中的安全卫士,在系统中起着控制和保护双重作用。在电力电子器件高速和不断发展的今天,以高电压、大电流为工作背景的高压断路器作为最后的有触点开关电器到目前为止仍然是不可替代的并且是至关重要的。高压断路器是当前电力系统中技术含量和性能参数最高的硬件之一。作为高压开关的主导产品,高压断路器在一定程度上代表了一个国家电力工业的发展水平,其健康状况、工作性能同电力系统的安全稳定运行和经济社会效益密切相关。实际运行和事故统计数据表明,机械故障占高压断路器整体故障的绝大部分,因此加强断路器机械特性的监测显得十分必要。该文以配双稳态永磁操动机构的高压真空断路器为研究对象,针对该断路器永磁操动机构的特点和分合闸出力特性需求,首先研究设计并完成了分、合闸线圈和操动机构电源控制器,为实现了断路器的分、合闸操作试验提供了条件。通过采用高压开关动特性测试仪对其分合闸过程开展测试,以便获取不同分合闸储能电压值下断路器操动机构的分、合闸的行程、开距、平均分(合)闸速度等机械参数,以便掌握操作系统参数与断路器分合闸性能的对应关系,并重点分析断路器的平均分合闸速度、超行程、弹跳等现象的影响因素及解决措施,为实现断路器的可靠分合闸操作,提供了良好的实验参考依据。

基于ESN的锂电池SOC评估方法与仿真研究

以新能源车载锂电池为研究对象,建立基于回声状态网络(ESN)预测锂电池的荷电状态(SOC)评估模型。采用交叉验证方法优选回声状态网络参数,以此解决网络模型的参数选择困难。通过带遗忘因子的递归最小二乘法训练建立的回声状态网络模型,实时更新输出权值矩阵以此提高网络的适应性和精度。通过模型仿真分析验证了预测算法的可行性,进一步对比分析了所建立的ESN预测模型与BP神经网络算法、径向基(RBF)网络算法在UDDS、US06和NYCC工况条件下的锂电池SOC评估预测效果,结果表明所建立的回声状态网络模型方法用于锂电池SOC评估预测的性能和效果优于BP算法和RBF算法,具有较好的应用前景,可以为锂电池SOC长期长效预测评估提供参考。

无线电能传输技术的研究现状与应用

无线电能传输技术是一种通过电磁效应或者能量交换作用实现从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电方式,相比传统导线输电方式,其具有安全可靠等优点,尤其适用于一些特殊的应用场合,因此受到了越来越广泛的关注。在目前已有的无线电能传输技术中,研究较多的主要有磁场耦合式和电磁辐射式,其中磁场耦合式以磁感应耦合式和磁耦合谐振式为主,电磁辐射式以微波辐射式和激光方式为主。该文首先叙述了这4种主流无线电能传输技术的基本结构和工作原理,并对它们进行对比分析。然后,分别对4种主流无线电能传输技术的研究现状和待研究的关键问题进行分析,并总结了这些技术在一些重要领域的应用研究,如交通运输、医疗电子、消费电子和空间太阳能等领域。最后讨论无线电能传输技术的应用前景与发展趋势。

高压断路器合成关合试验要求及其关合性能的研究

根据对国际电工委员会(IEC)制定的高压断路器关合试验标准的理解,对相控关合试验的相关要求进行了探讨, 包括试品开关上所加负荷情况以及试验方法和替代试验方法,详细分析了断路器由预击穿燃弧开始的短路关合过程, 引入了绝缘强度下降率及其变化率(即以外施电压波形最大斜率为基准的相对合闸速度),并分析了该变化率取不同值时关合过程中断路器所受的负荷情况(包括预燃弧时间、预燃弧能量及电动力等)及其表现出来的关合性能。分析结果对相控关合试验具有一定的指导意义。

基于DSP的真空断路器状态参数在线监测装置

提出一种基于快速数字信号处理(DSP)芯片TMS320LF2407A的真空开关触头电磨损和真 空灭弧室真空度在线监测装置的设计和实现方案。触头磨损量的在线监测采用国内外普遍接受的 开断电流加权累计法,基于断路器的电寿命曲线累计其磨损量;而真空度的在线监测则采用耦合电 容法,精心设计的电容传感器优化了系统设计。处理器采用DSP芯片,充分展示了其强大的数字 信号处理能力,丰富的片内资源简化了设计的复杂性,增强了整个系统的电磁兼容性,使设计成本 大大降低。试验数据分析和现场运行情况表明,该在线监测系统具有易于安装、灵敏度高及性能稳 定等优点。

基于增量学习相关向量机的锂离子电池SOC预测方法

针对锂离子电池荷电状态(SOC)预测精度不高以及在线适应性差的问题,提出一种改进的增量学习相关向量机模型对锂离子电池SOC 进行在线预测。选择锂离子电池电压、充放电电流和表面温度作为模型的输入,SOC 作为模型的输出,构造模型的训练集。选用快速序列稀疏贝叶斯学习算法进行训练,并结合增量学习法建立增量学习相关向量机模型进行锂离子电池SOC在线预测方法研究。研究发现,通过自动调整核参数的方法,可以保证有较高的预测精度。算法验证实验表明,核参数可以控制算法的预测精度和计算效率,该算法预测精度高、计算速度快、通用性强,可为锂离子电池SOC 的预测与应用提供参考。

无线电能传输技术的研究现状与应用综述（英文）

无线电能传输技术是一种通过电磁效应或者能量交换作用实现从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电方式,相比传统导线输电方式,其具有安全可靠等优点,尤其适用于一些特殊的应用场合,因此受到了越来越广泛的关注。在现有研究和综述的基础上,回顾了4种广泛应用的WPT技术在近场耦合和远场辐射方面的研究现状和应用。近场耦合技术主要包括磁感应耦合和磁耦合谐振类型,远场辐射技术包括微波辐射和激光发射类型。总结了这4种主要无线电力传输技术的基本结构和工作原理,并对它们进行对比分析。然后分别对4种主流无线电能传输技术的研究现状和待研究的关键问题进行分析,并总结了这些技术在一些重要领域的应用研究,如交通运输、医疗电子、消费电子和空间太阳能等领域。最后讨论了无线电能传输技术的应用前景与发展趋势。

磁耦合谐振无线电能传输的研究现状及应用

磁耦合谐振无线电能传输(WPT)技术是当前三种主流WPT技术之一,具有中等传输距离、高效非辐射能量传输等特点。本文阐述了磁耦合谐振WPT的基本原理,并概述当前三种主流WPT技术:电磁感应耦合式、磁耦合谐振式、电磁波辐射式的特点及优缺点,分别对磁耦合谐振WPT技术的系统建模与传输特性、发射接收天线结构、系统控制策略和谐振器实用组合结构的国内外研究现状进行分析。总结该技术在电动汽车、医疗电子和消费电子领域的应用现状,探讨该技术的研究方向,如设计适用的大功率高频电源、制订适用的行业标准、WPT产品的电磁环境安全研究、设计智能WPT网络系统。

基于选相合闸技术的变压器励磁涌流的仿真分析

变压器空载合闸过程中产生的励磁涌流,易使变压器继电保护误动作,也会对变压器设备和电网产生不利影响。相对于多种外部措施限制涌流的方法,选相合闸技术可以更有效地削减励磁涌流。笔者从变压器空载合闸的暂态过程着手,针对励磁涌流进行了理论计算分析和仿真分析,通过分析验证了相关方法减小和抑制励磁涌流的效果和存在的局限性,结果表明变压器选相合闸的方法能够最有效消除励磁涌流,从而减小对系统的冲击;同时针对同步开关技术的误差时间进行了分析仿真,结果表明合闸的时间误差需要控制在0.5 ms以内。

基于ANSYS的压电陶瓷晶片PZT仿真分析

电力支柱瓷绝缘子超声波检测对预防和检测绝缘子裂纹和断裂起到重要作用,换能器是超声波检测的基础元件,而换能器的核心部件是压电陶瓷晶片,其性能直接影响到检测结果。该文研究针对有限元法和传统解析法在压电陶瓷晶片特性分析中的不足,采用ANSYS有限元分析软件对压电陶瓷锆钛酸铝(PZT)晶片进行特性分析,基于ANSYS的电-结构耦合场模型,对超声波换能器的矩形压电晶片进行静态、模态、谐响应和瞬态分析。通过模态分析和谐响应分析可得到晶片的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的固有频率、振型及频率位移响应及影响因素等信息,研究结果对提高超声辐射功率及超声换能器的性能有一定的理论指导和工程应用价值。

真空断路器真空度检测方法探讨

笔者详细总结了目前国内外真空断路器灭弧室的真空度检测技术;介绍了各种检测方法的检测机理及特点,并结合国家智能电网的发展方向对各方法的优缺点进行对比;探讨了对真空度检测技术的新要求和发展趋势。

全电压关合试验的控制策略及其实现

与国外大功率试验室相比,我国的现有高压试验水平还相对落后。针对国内各大电力试验站的现有设备状况和试验条件,提出了以真空触发开关作为电流源快速关合装置的合成关合试验回路。重点阐述了关合试验中的控制策略及其实现,并对试品合闸相位、合闸时间分散性和预击穿特性等影响控制精度的主要因素进行了分析。该试验回路可以进行126-252kV/63kA全电压合成关合试验。

高压开关全电压关合试验相关问题研究

以国际电工委员会(IEC)和我国关于高压断路器合成试验的相关标准为依据,笔者提出了一种基于真空触发开关(TVS)的电流源快速合闸开关和全电压关合试验回路。分析了全电压关合试验的实施难点以及影响与直接试验等价性的主要因素,引入短路关合电流是否投入的综合判据,设计并实现了可进行额定参数为110 kV/63 kA电流源主控开关和全电压关合试验系统样机。以进行具有最大预燃弧时间的全电压关合为例,对所研究的试验系统进行了功能和可靠性现场试验。结果表明,该系统在大功率试验站强电磁干扰环境下具有较高的控制精度和工作稳定性。

真空断路器电磨损监测与诊断方法综述

随着基于智能电网、数字化变电站、非常规互感器技术及IEC 61850标准和基于可靠性的状态检修体制的发展,高压开关设备的智能化逐渐引起电器生产和使用人员的重视。文中描述了影响真空断路器电寿命的判据,分析了真空断路器触头电寿命及其在工程应用中的可行折算式,总结了国内外监测开断电流起弧时刻的方法。以分析为基础并概述了各种不同折算式的适用性及各种监测方法的特点,着重强调了各种方法的工程实用性和起弧时刻监测的重要性,并在此基础上讨论了现有检修和检测手段的缺陷,展望了真空断路器电寿命监测技术发展的方向。

超声无损检测及其在电力绝缘子探伤中的应用

论文论述了超声波检测在无损检测领域的应用特点,以及超声无损检测在多个领域的应用情况。通过对超声波检测的原理、波型、连续性和显示方式的分析和对比,重点论述了超声检测在电力系统绝缘子中的应用。介绍了超声绝缘子检测的机理、特点和适用范围,并对各个方法的优缺点进行了对比。在此基础上阐述了超声检测的发展趋势,对空气耦合超声和激光超声检测的方法、优缺点及应用前景进行了简单介绍,为后续的深入研究打下基础。

交直流电压条件下TVS触发特性研究

通过试验得到了触发系统的触发能量、触发电压与真空触发开关(TVS)导通概率、触发时延及分散性的关系,试验结果可以作为高性能真空触发开关控制器的设计与应用的指导。触发点火回路采用陡化高压触发脉冲,使TVS的导通时延及其分散性显著降低。引入同步触发技术,控制TVS主间隙在交流外施电压峰值触发。重点比较主间隙施加交直流情况下的触发特性,在触发参数、交流电压峰值与直流电压值相等的条件下,直流情况下TVS的导通概率和触发稳定性明显高于交流情况,交流情况下对触发系统的要求更为苛刻。

真空断路器真空度与灭弧室屏蔽罩上感应电位联系机理研究

屏蔽罩电位是判断真空断路器灭弧室真空度水平优劣的一种技术手段,研究人员对屏蔽罩电位信号成分及其形成机理进行了大量的研究工作,并在理论上和试验方面取得了一定成果。但对于真空屏蔽罩上电位的成因并无公认的解释,且实际应用中难以将不同型号的断路器按同一标准对待。为寻求真空度与屏蔽罩电位的内在联系机理,本文基于前人研究成果,从电介质学及气体放电的相关理论出发,将真空度劣化过程分成三个阶段分别讨论,阐述了各个阶段依据理论基础。特别针对真空度高于0.1 Pa时较难判断的屏蔽罩电位值,利用有限元分析的方法进行了3D电场计算,分析了该真空度范围下屏蔽罩电位的变化规律,研究成果提供了一种真空度判断与评估的可行方法,具有较好的应用参考价值。