基于图像识别的水面垃圾智能分类清理装置

为了有效解决小型水域水面垃圾清理和分类的问题,设计了一种基于图像识别的无人驾驶水面垃圾智能分类清理装置。装置采用平衡式双船体结构,配以翻斗式垃圾收集头及可移动渔网式分类收集仓,并使用涵道式螺旋桨作为驱动;以STM32作为主控,使用OpenMV视觉模块并搭配卷积神经网络算法,实现垃圾类别的识别,并使用ESP32实现对装置的无线通讯与远程监控;基于GPS导航系统、惯性导航系统、视觉导航系统实现自动回航、自动回航等功能;同时,装置还设计有附加的水域参数测量、鱼类投喂等功能模块,以实现装置的一机多用。

“双碳”背景下“电力电子技术”课程实验教学改革探讨

要实现“双碳”国家战略目标,习近平总书记强调要构建以新能源发电为主体的新型电力系统,作为新能源发电的核心技术,电力电子技术课程教学也必将迎来新的变革。文章针对目前“电力电子技术”课程实验教学现状,提出了实验教学环节中的一些不足,从改进教学实验设备、实验教材及实验方法等方面对如何提高该课程实验教学质量做了初步分析与探索。

基于STM32的小纹波高精度恒流源系统设计

针对传统恒流源输出稳态误差大的问题,提出一种STM32单片机控制的双路斩波电路恒流方式的数控恒流源设计方案。主控制器应用PID算法不断将采样值与预期值比较修正后经D/A转换输出调整电压,与采样电阻端电压共同驱动SG3525产生两路占空比相同、相位差180°的PWM波驱动双路斩波电路,两路反向变化的脉动电流叠加后输出平稳电流,以此来减小纹波电流,从而提高输出精度。实验结果表明:设定电流可在20~2 000 mA内变化,输出纹波不大于0.20 mA,相对误差最小可达0.011%。系统纹波小、输出精度高,且在不同大小的负载下稳定性良好。

考虑源荷不确定性和新能源消纳的综合能源系统协同调度方法

随着“双碳”战略的实施,风光等新能源渗透比例不断提高。需求侧资源参与有功调度是源荷平衡和提高新能源消纳率的重要方式之一,而源荷侧的多重不确定性又会对综合能源系统中多类型能源的管理提出了新的要求。在此背景下,该文提出了一种调度与消纳协同优化方法,构建能源管理与定价双层优化模型。首先,上层能源管理模型采用该文提出的随机-鲁棒优化方法解决综合能源系统调度面临的新能源发电时序波动性、负荷及其响应的不确定性等问题;其次,在下层能源定价模型中,以系统新能源就地消纳率最大为目标,通过价格变化信号引导用户合理消费,从而优化负荷曲线,消纳上层控制中因安全稳定运行需要而导致的弃风弃光功率;之后,应用线性优化强对偶定理和列和约束生成算法,将上层模型转化为混合整数线性规划问题,并利用商业化求解器YALMIP/GUROBI对双层优化模型进行求解。最后,算例分析验证了该文优化方法能够兼顾系统运行鲁棒性与经济性,同时可以在高比例新能源接入情景下有效促进新能源消纳。

串联谐振式高压电容器充电电源的效率特性研究

高压脉冲电容器充电电源是强激光能源系统的重要组成部分,而串联谐振式高压电容器充电电源是其中的一种典型拓扑结构。充电效率是反映电容器充电电源工作特性的一个重要指标。提高充电电源的效率既是高效用电的要求,也是保证充电速度、设备安全和电磁兼容性的需要。变流环节损耗、谐振环节损耗、升压环节损耗、谐波畸变功率损耗和"T"形回路损耗等是其主要的损耗来源。因此,采用软开关技术、提高功率因数、减小谐波畸变、合理设计变压器和"T"形回路等是提高效率的主要措施。分析和试验表明,采用有关措施后,效率显著提高,整机效率达87%,同时,也促进了其他运行特性的改善。

电力需求侧管理(PDSM)综述

介绍了电力需求侧管理(PDSM)的基本概念和国外的实施情况,阐述了我国实施电力需求侧管理(PDSM)的紧迫性和可行性,分析了在我国实施电力需求侧管理(PDSM)的支持环境和技术支持措施,提出了有待进一步研究的问题。

冲击性负荷对“双高”电网暂态电压影响的研究

随着可再生能源发电规模的不断扩大,电力系统呈现出了高比例新能源、高比例电力电子装置的“双高”特性。随着大量冲击性负荷的接入,电网电压波动、谐波等问题愈加明显,加之电力系统“双高”特性,这些因素会给“双高”电网电能质量带来很大隐患。对此,建立了以并网型光伏发电系统为主的“双高”电网,以交流电弧炉为典型冲击性负荷,分析电弧炉三相短路对“双高”电网造成的电压暂降问题。仿真结果表明,电弧炉三相短路时,0.02 s内,无功冲击是正常运行时的5倍,短路电流是正常运行时的5.24倍,35 kV并网点相电压有效值下降了29.19%,引起了明显的电压暂降。

一种双反馈恒流源设计与实验

文中介绍一种以PWM斩波稳流电路为基础的双反馈恒流源电路。该电路利用PWM芯片SG3525的双路调制波的输出功能,配合双MOSFET管斩波电路,实现硬件电路连续的闭环控制和单片机软件算法的数字化反馈相结合,从而最大程度地减小输出电流纹波。实验结果证明,该恒流源电路输出电流调节范围为20~2 000 mA,纹波电流低于0.2 mA,输出电流精度高,稳定性好。同时该电路具有键盘预设电流、液晶显示和过流保护功能。

自适应撬棒技术对双馈风电机组的影响研究

从含撬棒电路的双馈异步风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)数学模型出发,通过分析电网故障时发电机的工作状态,得出含撬棒电阻定转子故障电流以及吸收无功功率的解析式。并在此基础上提出一种自适应撬棒电阻优化策略。为降低DFIG吸收的无功功率,提高低电压穿越能力,采用多约束单目标的方法对撬棒电阻值进行实时整定优化,得到自适应撬棒电阻的函数表达式。最后,通过仿真实验对此自适应撬棒电阻优化理论进行验证。结果表明,在启用自适应撬棒电阻工作后0.08 s内,DFIG吸收的无功功率减少了0.07 pu,可有效提高低电压穿越能力。

温室地上环境因子模型研究综述

为了完善温室环境模型,实现生产过程最优控制,本研究从温室地上环境模型类型入手,以环境因子、静动态模型为划分依据,分析总结了单因子环境模型、多因子综合模型、静、动态模型的研究进展和存在问题,归纳了温室模型的简化方法。指出温室环境控制的主要问题仍是缺乏精确的环境模型。最后在以能量、质量和物质等平衡关系基础上,考虑作物品质、产量及经济成本,提出了运用现代优化控制理论,建立精准的温室环境模型,将成为今后的研究方向。

非线性励磁控制在解决电网送出约束中的应用研究

针对电网因风电接入引起输电阻塞、加剧系统振荡问题,提出以PID为基础的模糊PID励磁控制方法。首先,建立了同步发电机励磁控制系统数学模型。然后,对单机-无穷大系统进行MATLAB/Simulink仿真,将PID和PID+PSS仿真结果进行对比,同时空载时,将常规PID和模糊PID仿真结果对比分析,得出结论:使用模糊PID进行励磁控制风电接入引起的问题明显改善,系统静态和暂态运行性能得到了显著提高,验证了模糊PID控制的可行性和准确性。

超高压线路串补电容的微机保护算法

在超高压输电线路系统中,串联电容补偿具有提高输送容量和改善系统稳定性等优点,但由于串补电容的存在导致输电线路继电保护存在一系列问题。根据串补电容对距离保护和零序方向保护影响的理论分析,提出了基于TCSC串补电容的线路微机保护算法。算法利用TCSC的运行参数,考虑了串补电容在暂态过程以及电容运行状态对保护参数整定的影响,以避免TCSC使保护拒动或误动。最后通过仿真运行表明,该算法对于带有不同运行状态的TCSC的输电线路有很强的适应力和可靠性,可以满足线路继电保护的基本要求。

基于CEEMDAN-BO-LSTNet的风电出力短期预测

为提高风电出力预测精度,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)-贝叶斯优化(BO)-长短期时序网络(LSTNet)对风电机组输出功率进行短期预测。清洗数据,采用CEEMDAN对清洗后的原始功率数据进行分解,得到若干个子序列;将分解得到的子序列输入至LSTNet模型,通过对LSTNet的超参数使用BO算法优化,输出子序列的预测结果;将各序列的预测结果进行叠加重构得到最终预测结果。通过对渭南某风电场机组实测数据进行实例仿真,设置消融分析和对比分析,结果表明文中所提方法相较于其他模型,预测精度得到有效提升。

基于软开关技术的大型发电机灭磁系统改进

传统灭磁过程中强拉灭磁开关引起的过电压及大电弧带来的危害,使得大型发电机的灭磁问题成为一个重要的研究课题。电力电子软开关技术为大型发电机灭磁提供了新的途径。以三峡电厂励磁参数为基础,设计出一种基于软开关技术的灭磁系统及其相应的控制电路,提出一种新的非线性电阻灭磁建压方式,即"并联充电,串联放电",使得灭磁过程中的冲击电压显著减小,当灭磁主回路电流降为零时拉开灭磁主开关。由理论分析和仿真可知从灭磁系统启动到非线性电阻启动时间为0.07 s,灭磁时间为0.4 s,说明了该系统快速、安全、可靠的灭磁功效。

基于软开关技术的大型发电机灭磁性能优化

随着同步发电机组单机容量的迅猛提高,为电磁感应提供磁场的励磁电流也大大增加,如何在系统故障和空载误强励等极端条件下确保灭磁的快速性、安全性和可靠性,已成为亟待研究和解决的课题。电力电子软开关技术为灭磁性能的优化提供了新的思路和方法。文中以三峡发电机组励磁系统为研究对象,对非线性电阻进行了选择和参数优化,在此基础上,引入软开关技术,为灭磁创造励磁电流过零点,对灭磁过程中的建压、换流、移能和耗能等工作环节的时序配合进行了分析和优化。理论分析和仿真表明,灭磁过程中实现了灭磁断路器的零电流关断,在保证灭磁快速性的基础上,提高了灭磁的安全性和可靠性。系统故障下空载误强励的灭磁时间为1.048 s,励磁绕组过电压限制在3 500 V,灭磁开关过电压限制在2 000 V。

基于IBAS-BP算法的SF6断路器监测系统优化

针对目前SF6断路器监测耗时长,对SF6断路器是否发生操作机构故障无法精准判断,影响电网安全稳定运行的问题,首次提出,将天牛须搜索(BAS-beetle antennae search)算法结合BP神经网络用于断路器监测系统,并将BAS算法迭代过程中的一只天牛改进为一个天牛种群,建立了改进天牛须搜索算法的BP神经网络(IBAS-BP)诊断算法,并利用实测分(合)闸时电磁铁线圈的电流数据,进行验证。结果表明,与PSO-BP预测模型,GA-BP预测模型以及原始的BAS-BP模型相比,IBAS-BP模型不仅有效避免了BP网络陷入局部极小值的可能,且具有较高的预测精度和更好的鲁棒性,迭代次数仅38次,平均误差仅为0.1%。据此,可对SF6断路器的铁心卡涩,操作电压过低,辅助开关动作接触不良,操作机构卡涩,SF6气压表故障等6种故障状态做出实时精确诊断,可有效优化现行检测系统,为实现电网开关状态在线诊断智能化提供借鉴。

大容量电弧炉暂态电能质量研究

大容量电弧炉引起的暂态电能质量指标超限已成为影响电力系统安全稳定运行的突出问题。根据电弧燃烧不同阶段的电磁特性得出电弧炉电压和电流的关系,并考虑随机模块和混沌电路模拟电弧的随机变化和电弧电压的混沌现象,建立适合于暂态电能质量问题研究的电弧炉模型。以50 t交流电弧炉为例,分析电弧炉在三相短路时的无功冲击以及对公共连接点(PCC)电压的影响,并用所建模型对电弧炉三相短路进行了仿真试验。结果表明,试验结果与理论分析吻合,验证了该模型的正确性和有效性。三相短路时,10 ms内,无功冲击是正常运行时6倍,短路电流是正常运行时电流的2.66倍,PCC电压有效值下降了40.37%,这为冲击性无功实时补偿和电弧炉暂态电能质量改善提供了理论依据。

考虑需求侧响应的多能互补微电网优化调度研究

随着“双碳”目标的实施,新能源渗透比例不断提高,源荷两侧的不确定性对多能互补微电网能源管理提出了新的要求。提出了一种调度优化方法,其中考虑了价格型需求侧响应,优化交流负荷曲线匹配风光出力曲线,以提高新能源的消纳率,构建了能源管理模型,模型同时考虑了电力子系统、天然气子系统与热力子系统。模型通过构建风光出力与负荷的不确定集,采用本文提出的随机-鲁棒优化方法解决多能互补微电网调度面临的新能源发电时序波动性、负荷的不确定性等问题;之后,应用线性优化强对偶定理和列和约束生成算法,将模型转化为混合整数线性规划问题,并利用商业化求解器YALMIP/GUROBI对优化模型进行求解。最后,算例从多能互补微电网优化调度结果与不确定性参数对调度结果的影响分析验证了本文优化方法的可靠性。

一种高压限流混合式直流断路器拓扑及参数优化研究

随着我国高压直流输电技术的不断发展,短路故障电流值也随之增加。针对直流电网中短路大电流开断这一难题,文中基于直流短路故障时断路器的工作原理研究,对短路电流采用先限流、再关断的方案,提出了一种利用限流电路进行两次限流的混合式断路器拓扑。同时,研究了限流电路参数的选取对断路器工作性能的影响,并对相关参数进行了优化。在仿真研究和理论分析的基础上,与没有第二次限流的断路器进行了比较。结果表明,该断路器可通过两次限流成功将电流限制住并在故障发生的5 ms内关断,同时该断路器拓扑优化后的开断能力和能量吸收能力有了较好的提升,对于保证直流系统的安全性和稳定性有良好的理论和应有价值。

基于储能电路的大型发电机组灭磁方式优化

随着同步发电机组单机容量大幅提高,其额定励磁电压和励磁电流也大大增加,如何在机组故障和空载误强励等极端运行条件下实现灭磁的快速性、安全性和可靠性三者之间的协调,已成为亟待研究和解决的课题。本文受无源零开断自动灭磁技术的启发,以三峡水轮发电机组的励磁系统为研究对象,运用电力电子软开关技术实现快速灭磁,并利用储能元件存储灭磁过程中的部分磁场能量。通过对灭磁过程中的建压、换流、移能、耗能等环节进行理论分析和仿真验证发现,软开关控制电路的引入实现了磁场断路器的零电流关断,在保证器件安全性和灭磁可靠性的同时,整个灭磁过程所用时间仅为0.668s。同时,储能电路的引入有效减小了励磁绕组和励磁主回路断路器两端电压的突变尖峰,进一步提高了灭磁的安全性和可靠性。对储能电路的进一步优化表明,通过增大储能电容的电容值可以显著提高磁场能量的回收利用率,其中,3300μF的储能电容可以减少约0.1629%的磁场能量泄露。