基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输

针对多自由度电机无线电能传输中传输效率较低的问题,提出基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输方法。该方法根据共振原理构建磁耦合谐振式无线电能传输模型,通过反射系数描述阻抗匹配状态,获取最佳负载阻抗;采用混沌优化算法优化电机线圈损耗率,实现多自由度电机无线电能传输优化。实验结果表明,应用该方法后,多自由度电机的电能输出功率达到了893 W,传输效率提升了0.10以上,提高了电能输出功率和传输效率,方法有效,具备可行性。

垃圾渗滤液污水处理设备的臭氧投加复合抗扰控制

垃圾渗滤液污水处理设备中的臭氧投加系统具有大时滞、大惯性和多扰动的特点,导致难以实时调整臭氧投加量,从而影响后续设备出水水质。针对以上问题,在水流量比例的控制方面提出一种基于扰动观测器的改进型Smith预估器与滑模控制相结合的复合抗扰控制。其中,滑模控制为主控制器,扰动观测器用于估计出系统的集总扰动并反馈至前向通道消除扰动的不利影响,以便于Smith预估器更好地进行时滞补偿。仿真和实验结果表明,复合抗扰控制相较于PID控制和自抗扰控制具有更好的控制性能和抑制扰动的能力,能够有效提高垃圾渗滤液污水处理设备的出水水质。

基于补偿拓扑切换的MCR-WPT最大效率追踪方法

针对串联串联(S-S)和串联并联(S-P)补偿拓扑结构在大(小)负载场合传输效率低的问题,提出了基于补偿拓扑结构切换的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统最大效率追踪方法.通过建立S-S、S-P等效电路模型提取谐振补偿网络参数,将系统最大传输效率切换点的寻优过程划分成轻载与重载两种工作模式,并使用有源阻抗匹配的方式对系统最大效率点进行自适应追踪.仿真测试结果表明:所提方法在轻载模式下能够维持原有系统最大传输效率,约为84.5%;在重载模式下效率由84.5%提升至91.6%,验证了该方法的有效性.

基于CEEMDAN-PE-WPD和多目标优化的超短期风电功率预测方法

为了提高风电功率预测的精度,提出了一种基于总体平均经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)、排列熵(permutation entropy,PE)、小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)和多目标优化的超短期风电功率预测方法。首先,利用CEEMDAN、PE和WPD构成的信号处理方法降低原始风电信号的随机性和波动性;然后,将分解后的子分量输入到长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络,并且利用精英T分布麻雀优化算法(elite t-distribution sparrow optimization algorithm,ETSSA)优化LSTM的隐藏层单元数,提升LSTM网络的预测性能;最后,建立多目标优化损失函数,将准确率、稳定度和合格率3个优化目标同时加入到损失函数中,综合提升模型的预测性能。对内蒙古某地区风力发电场的实测数据进行实验分析结果表明,与其他经典预测方法相比,所提方法提升风电功率预测性能有显著效果,并且在不同季节风况下预测效果良好。

基于CEEMD和改进SSA-LSSVM风功率预测模型

为了保证电力系统的安全有效运行和便于调度人员调度,准确的风功率预测就变得极为重要,同时更高精度的预测模型也变为了研究热点。针对传统麻雀搜索算法(SSA)存在着容易出现局部最优解与全局搜索效果较差的问题,提出加入混沌序列与交换学习策略的麻雀算法对最小二乘支持向量机(LSSVM)的惩戒和核函数参数寻优,避免了单一预测变量精度不高的问题;同时为了解决预处理数据自相关性,采用完备总体经验模态分解(CEEMD)对其分解,有效降低预测曲线滞后性;最终提出基于CEEMD和改进SSA-LSSVM的超短期风功率预测模型。仿真结果表明:该模型在一定程度上提高了预测精度,提升了该模型在风功率预测中的实际应用价值。

基于恒定电流策略的电动机软启动系统研究

针对高压大功率电动机启动电流过大问题,提出了一种基于电力电子电抗器的软启动限流与补偿一体化方法,为了保证启动过程中有足够大的启动转矩,并能将启动电流限制在设定的范围,采用恒定电流策略对软启动控制系统进行了设计。在仿真阶段,针对电动机铭牌数据与仿真参数不一致问题,提出了一种实用的电动机参数离线计算方法,该方法可以方便、准确地获得电动机的仿真参数。最后,仿真和试验结果验证了该软启动系统良好的启动性能。

采用矩阵建模方式的冷热电联供系统运行优化

设计一种含风力发电的冷热电联供(CCHP-Wind)系统,建立该系统优化运行模型.设定矩阵建模的优化运行方式,并以综合指标作为衡量标准,与传统的运行方式进行比较.建立系统的优化运行数学模型,采用序列二次规划算法和遗传算法对系统运行优化模型进行求解,确立系统的最优运行方式.以武汉某宾馆作为研究对象,根据4个季节不同的冷热电需求和风力资源,对CCHP-Wind系统的优化运行进行实证分析.结果表明:所设定的矩阵建模优化运行方式与传统的运行方式相比,不仅能够合理分配系统的能量流动,满足系统的各项需求,而且能够有效避免能源浪费.

基于电力电子电抗器的软启动器等效电路模型

针对高压大容量电动机启动电流过大的问题,提出一种基于电力电子电抗器的软启动方法,分析了软启动器的工作原理,建立了软启动器的等效电路模型,分析了电力电子电抗器的电抗变换机理,分别进行了高压大功率电动机直接启动和软启动的Matlab仿真,设计了高压大功率电动机软启动器,进行了试验,并将软启动器成功运用于19000kW高压大容量异步电机的软启动。仿真及试验结果表明:该软启动器可以实现高压大容量电动机的平滑软启动,具有启动电流小、启动平稳、无二次电流冲击的特点。

采用小波分析和神经网络的短期风速组合预测

为了提高风速的波动性与随机性预测精度,提出小波分析和神经网络组合的风速预测模型.该方法利用小波分解将风速分解为一列频率不相同的分量,并利用二插值进行重构;根据各个分量的频率特征,选择合适的模型分别进行预测;高频分量采用组合神经网络预测,低频分量采用合适的单一模型直接进行预测;将各预测值叠加得到最终预测值.算例分析表明:相较于单一预测模型,所提方法的预测精度得到大幅提升,更加贴近实际风速曲线,预测结果更具可靠性.

考虑直流负载率的交直流混合微电网优化配置

直流微电网无需同步和频率调整,可以直接与直流负载和分布式储能连接,受到广泛的关注。考虑到现有微电网中大量的交流负荷和电源,交直流混合微电网的解决方案应运而生。提出了考虑直流负载率的混合微电网规划模型,以微电网总体规划成本最小为优化目标,分析了微电网中不同直流负载率对规划的影响。通过对模型的求解。确定分布式能源的装机容量和发电组合,以及各母线的类型。通过算例仿真,模拟不同直流负载率下的微电网规划结果,验证了该模型的可行性和经济性。

基于麻雀算法的MCR-WPT系统传输特性研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统传输效率低的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法(SSA)的参数设计方法,实现了系统传输效率的优化。建立了两线圈MCR-WPT系统的电路模型,推导了输出功率、传输效率与频率、耦合系数、负载阻值之间的关系式。通过控制变量法研究分析了频率、耦合系数、负载阻值对系统输出功率和传输效率的影响。运用混沌反向学习策略改进了SSA,并通过改进算法对上述3个参数进行寻优得到了最优解及其对应的系统参数值。仿真结果表明:该算法可以有效提升MCR-WPT系统的传输效率,且最高传输效率可达91%。

基于CEEMD和机器学习算法的短期风速组合预测

风速的准确预测对电网的稳定和电力系统的安全运行非常重要。针对风速的非线性和非平稳性特征,提出基于完备总体经验模态分解(CEEMD)结合神经网络和最小二乘支持向量机(LSSVM)的短期风速组合预测模型。利用CEEMD将原始风速时间序列分解成有限个特征互异的模态分量;高频分量利用组合神经网络进行模拟预测,中低频分量使用LSSVM构建预测模型;对每一子序列预测结果进行重构,使用灰狼优化算法对权重矩阵实时调整,确定组合模型的最优权系数,得到最终预测值。经对国内某风电场进行实验,结果表明:组合风速预测模型具有较好的预测能力,在短期风速预测方面的可行性与有效性。

新型科赫曲线型耦合机构设计与分析

无线电能传输(WPT)系统耦合机构的偏移会造成耦合线圈互感变化,导致输出电压偏离额定值,影响WPT系统的稳定性。为减小耦合机构输出电压的降幅,提出了一种新型科赫曲线型耦合机构。首先推导出科赫曲线型导线局部磁场强度表达式,分析其结构优势;然后利用COMSOL软件对其磁场分布进行仿真研究,选择2次科赫曲线型耦合机构(原边:2次科赫线圈,副边:圆形线圈)与双边圆形耦合机构以及双边DD耦合机构的偏移特性进行对比;最后搭建试验平台验证了2次科赫曲线型耦合机构的抗偏移性。试验结果表明:随着偏移距离的增加,该机构相较双边圆形耦合机构和双边DD耦合机构,输出电压的降幅最小。通过试验验证了新型科赫曲线型耦合机构具有更好的抗偏移特性。

专业学位硕士研究生校企联合培养研究

通过校企联合培养模式培养大量应用型人才是当前研究生教育的重要方式,校企联合培养充分结合了学校和企业各自的优点,将生产创新和人才培养相结合,通过基地建设与学生的自主创新,在双导师的共同培养机制下,能够很好地培养更多高层次人才。而当前我们应从校企联合培养模式中出现的问题出发,讨论有效建立校企联合培养基地的途径,探讨如何完善校企联合培养模式。

基于MEEMD-FN-LSTM的冷热电联供系统负荷预测

针对当前冷热电联供(Combined Cooling, Heating and Power, CCHP)系统优化调度研究缺少冷热电负荷预测的问题,提出了基于改进集成经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition, MEEMD)、模糊熵(Fuzzy Entropy, FN)和长短期记忆神经网络(Long Short Term Memory, LSTM)的CCHP系统负荷预测方法。使用MEEMD算法将原始数据分解为若干IMF分量,计算IMF分量的模糊熵并将模糊熵相近的分量相加,使用LSTM对相加后新的分量进行预测,最后将分量预测结果重构得到最终预测值。通过仿真并对比分析其他方法的负荷预测精度,证明所提预测方法具有良好的预测效果。

无线充电式分拣机器人的磁耦合机构设计

针对传统物流行业分拣物品效率低,存在一定安全隐患等问题,提出了一种直线型Halbach阵列线圈结构,并对其进行了结构优化,设计出一种Halbach阵列线圈,并将其应用于无线充电式分拣机器人系统。该线圈能有效提高线圈间的电能传输效率。首先,建立了无线电能传输(WPT)磁耦合机构数学的模型,分析了传输效率与接收端线圈接收的磁感应强度、磁通量以及电压的关系;然后,通过COMSOL有限元仿真软件搭建了不同的磁耦合线圈结构模型,比较分析了磁耦合线圈结构的改变对线圈参数的影响;最后,搭建了系统试验平台,对磁耦合机构的优化方案进行了验证。试验结果表明:所设计的Halbach阵列线圈结构传输效率更高,更适合对分拣器机人进行无线充电。

一种基于WPT和LSTM的孤岛检测算法

针对目前基于数字信号处理的防孤岛检测手段,提出一种小波包变换(Wavelet Package Transform, WPT)与长短时记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络相结合的孤岛检测方法。该方法首先采集公共耦合点处不同工况下的电压波形,再将其分别进行4层小波分解,重构波形将1-7次低频和40次以上谐波成分滤除。最后将重构信号作为LSTM神经网络的输入对孤岛情况进行分类识别,完成孤岛检测。实验结果表明,所提方法网络学习效率高,检测准确率高。

一种智能PR控制的三电平逆变器

三电平逆变器存在冗余开关量,且控制系统较复杂,对此文中提出一种智能PR控制的三电平逆变器。模糊控制自适应直流母线变化,提高系统响应速度。控制内环采用比例谐振(PR)控制直接对交流指令信号做无静差控制,避免了旋转坐标变换引入的角度计算。三电平中点引出型(NPP)逆变拓扑均衡了各电平的有源器件,简化逆变系统。从功率拓扑电路工作机理角度做了分析,该拓扑均衡了各电平开关器件的损耗,采用智能PR控制相比传统比例积分(PI)控制器,提升了三电平逆变系统的动态响应性能,同时降低了逆变系统的复杂性。仿真和实验结果验证了该系统方案的有效性,且系统的响应速度优于传统的PI双闭环控制系统。

汽车尾气温差发电系统车载兼容性多目标优化研究

汽车尾气温差发电系统在接入发动机的排气管时会改变其气流,为了尽可能降低对发动机原有性能的影响,提高汽车尾气温差发电系统的发电性能,针对汽车尾气温差发电用六边形热交换器,以表面平均温度最高和压力损失最小为目标进行其车载兼容性优化。基于CFD软件搭建了热交换器的有限元仿真模型,研究热交换器的入口气体流速对其表面温度和压力损失的影响,以及入口气体温度对其表面温度的影响,以翅片长度、角度、宽度及翅片间的间距为设计变量,针对试验数据建立高斯过程回归代理模型,并采用灰狼算法在多目标优化函数空间中寻求最优解。结果表明,与经典的NSGA-Ⅱ算法相比,利用多目标灰狼算法进行优化时所得Pareto解集更为集中,设定的评价指标值也更高;与优化前的几种结构相比,优化后的热交换器表面平均温度有所降低,但压力损失下降显著;与空腔结构热交换器相比,其表面平均温度和压力损失均有提升,压力损失增加幅值在可接受范围内,证明优化后的热交换器能有效兼顾汽车尾气温差发电系统的功率及其车载兼容性。

掺杂预合成添加剂对氧化锌压敏电阻性能影响

为了提高氧化锌(ZnO)压敏电阻的电学性能,采用常规烧结并在ZnO压敏电阻中掺杂预先合成的BiSbO_(4)和Zn_(2)SiO_(4),研究不同掺杂比例对ZnO压敏电阻的微观结构、电学性能、通流能力的影响.结果表明:ZnO压敏电阻在掺杂BiSbO_(4)和Zn_(2)SiO_(4)后,能够有效抑制ZnO晶粒变大,晶体结构变得致密均匀,致密性有所提高,有效提高压敏特性和通流能力.BiSbO_(4)和Zn_(2)SiO_(4)掺杂比例为3∶1的样品综合性能比较优异,样品的致密度为5.58 g·cm^(-3),压敏电位梯度达到425 V·mm^(-1),非线性系数为70,漏电流为1.2×10^(-7)A·cm^(-2),能量耐受能力达到334.21 J·cm^(-3),残压比为2.5.