一种适用于复杂电网下的高精度锁相环

针对现有并网逆变器在电网电压谐波复杂的情况下难以精确锁定电压频率和相位的问题,结合传统锁相环结构与自适应算法的理论提出一种高精度的锁相方法。依据对传统锁相环在复杂电网下的弊端分析,确定了锁相环采用传统低通滤波器、带通滤波器时的滤波效果与延时的矛盾关系。根据最小均方算法的高自适应特性与快速跟踪特点,结合锁相环中坐标变换公式,确定算法的输入输出以及权重矩阵,构建基于派克变换的最小均方算法矩阵模型。通过将所需的电压正序分量设置为不断更新的权重矩阵来进行高精度的滤波,同时通过引入均方瞬时误差和自相关估计均值来进行变步长控制,提高滤波更新速度,以适用于复杂程度不确定的电网电压进行自适应滤波锁相。对仿真和样机实验的结果表明:采用基于派克变换的最小均方算法的改进型双二阶广义积分锁相方法,可以在不降低动态响应速度的前提下,提高锁相环的滤波效果,进而提高并网逆变器在电网畸变严重场景下锁定电压频率和相位的跟踪精度。

全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。

并联IGBT占空比的温度特性建模与分析

并联IGBT是解决托卡马克(Tokamak)装置中等离子体垂直位移快速控制电源容量逐渐增大问题的有效途径。而并联IGBT之间的结温平衡是并联系统安全稳定运行的关键因素之一。因此,研究结温对并联IGBT功率损耗差异的影响对提高并联系统的稳定性至关重要。然而现有的研究成果主要集中在单个器件损耗模型或者是并联IGBT的最佳工作频率范围而未涉及对并联IGBT最佳工作占空比范围的讨论。研究发现,当IGBT工作在正温度系数区间时,结温差异造成的通态损耗差异与开关损耗差异呈不同的温度特性。因此,提出零温度-占空比的概念来估计并联IGBT之间结温失配趋势。该文建立零温度-占空比模型,并以此来分析电路设计参数、IGBT器件参数以及结温差异对并联IGBT最佳工作占空比范围的影响。实验结果表明,通过零温度-占空比模型可以对并联IGBT的可靠性、电路设计参数以及器件选型提供可行的参考。

基于改进灰色预测单神经元PI的全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST快控电源中对突变信号边沿预测精度低和预测延时时间长的问题,提出一种改进灰色预测算法实现输出电流预测。在一个开关周期内对输出电流进行等时长间隔采样4次作为原始序列,将滚动式采样预测改为逐周期采样预测,在实现灰色预测的过程中不必依赖过去几个周期的历史采样信息,只需本周期的4个原始采样值即可实现输出电流的预测。根据预测电流与参考电流误差自适应调整单神经元比例-积分(PI)控制的输出增益,实现输出电流的快速准确控制。仿真和实验结果表明,在EAST快控电源电流预测过程中所提出的改进灰色预测,对比传统灰色预测具有更高的预测精度和更小的预测延时,改进灰色预测变增益单神经元PI控制能够在减小电流超调的同时加快输出电流响应速度。

基于颜色直方图的电路板表面缺陷检测

为了提高废旧电路板的回收再利用率,针对回收电路板常见表面缺陷,在均匀分块基础上,提出了四叉树分裂颜色直方图缺陷检测方法。该方法能快速定位电路板表面缺陷,并通过支持向量机(SVM)实现缺陷分类,进而为电路板的二次利用提供质量保障。重点分析了分块大小与判断阈值对缺陷定位结果的影响,在保证检测精度的同时,检测速度相比均匀分块方法得到明显提升。与Faster-RCNN网络方法进行对比,结果表明该方法定位效果好,分类准确率平均达81%。

基于脉冲电压频域特征和内阻的退役电池快速初步分选策略

随着新能源产业的发展,越来越多的退役电池如何处理成为了一个急需解决的问题。磷酸铁锂电池由于高能量密度及安全性的优点被广泛应用于汽车及储能场合,是现有退役电池中的主流之一。退役磷酸铁锂电池的二次利用场景是根据电池的健康状态、内阻等状态进行评估的,但是这个过程耗费大量的时间。本文提出利用脉冲过程电压的频域特征作为估计健康状态的健康特征,然后利用随机森林回归算法实现了健康状态的快速估计,这极大的缩短了退役磷酸铁锂电池分选的时间。在此基础上,本文提出利用基于高斯分布的异常参数识别方法评估异常内阻退役磷酸铁锂电池。通过实验验证,选取的15节磷酸铁锂电池中健康状态估计的最大误差为6%,且能够有效的筛除内阻与SOH不匹配的退役磷酸铁锂电池。

压合衬套二次冷挤压强化数值仿真与实验研究

采用压合衬套二次冷挤压工艺对7050铝合金耳片孔进行挤压强化;通过X射线衍射仪、三坐标测量机和粗糙度仪,研究二次冷挤压对耳片孔内表面的残余应力、塑性变形以及粗糙度的影响,并通过有限元仿真进行验证。实验结果表明:相较于一次冷挤压,压合衬套二次冷挤压可有效改善试样两端残余应力的不均匀性。随着二次冷挤压相对挤压量增大,残余压应力峰值和应力层深度都进一步增大,塑性变形程度也更大,同时降低了孔壁表面粗糙度。在相对挤压量为2.5%时,最大残余压应力可达-400.3 MPa,并形成了约14 mm的残余压应力层;试样端面A与端面B内径分别增大了0.56 mm和0.54 mm;孔壁表面粗糙度降低幅度达到71.0%。相较于一次冷挤压,二次冷挤压强化后孔壁沿径向形成了更深的残余压应力层和塑性变形层,显著提高了耳片孔的整体服役性能。

ChatGPT赋能学校教育:技术优势、可能问题与应对策略

ChatGPT作为当前AI最具代表性的成果,表现出超强的角色赋予能力、语言文本分析能力、生成性互动能力和类人特征。将其应用于学校教育赋能教师教学工作,可帮助教师提高教学质量;赋能学生学习,有助于延伸教学场域,构建智能化、个性化学习形态。然而,ChatGPT又存在“标准化、公式化”的教学特点,易造成教育主体客体化复现、学生知识习得过程趋于异化、学校教育生态面临危机的潜在问题。为更好应用ChatGPT,需超越主、客二分的狭隘思维,重构人机教育教学主体;发展“高阶思维”,建构系统科学的知识体系;坚持立德树人,形成“人机向善”的数字德育体系。

并联级联H桥电源电流跟踪优化与环流抑制的模型预测控制

分布式控制在级联H桥(CHB)变换器并联的电源中可提升输出容量及可靠性。然而,常规分布式控制器可能由于硬件或控制参数的不匹配而导致输出功率不平衡,从而在CHB支路之间形成不稳定的环流,这将导致:①支路电流的稳定性与跟踪性能变差;②均流电抗器易饱和。对此该文提出一种基于Luenberger观测器状态重构的主从模型预测控制,所提策略可以实现参考电流跟踪和环流抑制的控制优化。此外,通过载波可以轻松实现级联H桥交错和并联控制器同步,从而固定开关频率。基于推导出的电流预测模型,当多个并联CHB支路具有不同的输出功率时,可以实现优化的电流跟踪响应并消除环流。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

基于储能电池电化学阻抗谱宽频测量方法的研究

电化学阻抗谱(EIS)可以较为准确地反应储能电池内部的电化学参数。为解决传统测量方法耗时长问题,采用了宽频激励信号测量储能化学电池阻抗信息的方法,并基于MATLAB-Simulink仿真平台和EIS测量试验平台进行验证,该测量方法将宽频交流扰动信号注入储能电池,并通过快速傅里叶变换方法分解处理宽频激励和响应信号来获取各频点的电池阻抗信息,以此大幅节省电池EIS的测量时间。采用两种宽频激励方法测量了电池等效电路模型和储能电池,相较电化学工作站扫频测量方法,可分别节省60%和78%的测量时间,且测量结果误差较小。用宽频激励方法实现电池EIS快速测量,可为电池管理系统的实时诊断和线上检测等更为广阔的应用场景提供技术支撑。

激光表面织构对过盈配合界面微动损伤的影响

采用自主研制的过盈配合微动试验装置,研究了激光表面织构对过盈配合界面在服役过程中微动损伤特性的影响.以列车转向架为研究对象,采用激光打标机对空心轴外表面进行织构化处理,通过WPA-20型试验机对织构化试样进行微动损伤试验,研究了不同载荷频次下过盈配合界面微动损伤的演变特性.试验结果表明:激光表面织构增强了空心轴外表面的表面强度,显著减小了空心轴外表面服役过程中的微动损伤.分别从微观结构、残余应力和电子功函数三方面对试验结果进行分析,经过织构化处理后,试样表层材料的细晶强化和位错强化有效地提高了轴过盈配合表面强度;试样表面的残余压应力延缓了轴过盈配合表面微动损伤的扩展;同时,试样表面的电子功函数增加了4.4%,提高了表面材料的抗剥离性.

基于荷电状态差异的退役电池健康状态快速估计研究

随着新能源产业的迅速发展,大量动力电池面临退役回收后如何处理的问题。退役电池的二次利用场景需要根据健康状态(SOH)确定,然而不同退役电池的荷电状态不同,这使得快速估计SOH十分困难。为此,提出了一种基于荷电状态差异的退役电池的SOH快速获取策略。在本策略中,不同SOH退役电池的荷电状态差异被用于产生多种健康特征。同时,为了选取随机森林算法合适的超参数,遗传优化随机森林回归算法被提出应用于SOH的估计。通过验证,本文策略大幅降低了退役电池SOH的估计时间。并且通过多种避免测量时接触电阻和导线电阻策略,使得10节退役电池的健康状态估计误差低于3%。

口服维生素B_(6)、维生素E预防泌尿系草酸钙结石术后留置双J管附壁结石形成疗效研究

目的探讨口服维生素B_(6)、维生素E能否预防泌尿系草酸钙结石术后留置输尿管支架附壁结石形成。方法收集2019年2月至2021年12月广西医科大学附属武鸣医院泌尿外科住院治疗的以草酸钙结石为主的患者临床资料及结石标本。根据纳入及排除标准共筛选出108例结石患者,根据有无用药分为维生素组和空白对照组,其中维生素组44例患者、空白对照组64例患者。分析各组患者结石手术后的双J管置入前后双J管的增重情况、双J管附壁结石形成情况以及患者基线、肌酐、内生肌酐清除率、直接胆红素、间接胆红素等指标。结果口服维生素B_(6)、维生素E后患者取出双J管后附壁结石形成比例为2.27%(1/44),较空白对照组的23.44%(15/64)少,差异有统计学意义(P<0.05)。维生素组患者双J管增重较空白对照组少,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者肌酐、总胆红素、直接胆红素均较术前减低,差异有统计学意义(P<0.05),但组间对比差异均无统计学意义(P>0.05)。结论本研究结果显示口服维生素B_(6)、维生素E可以有效抑制草酸钙结石患者术后置入双J管的双J管附壁结石的形成,二者的联合用药可能是降低草酸钙结石患者术后复发的风险的有效策略。

基于创新思维角度的教学模式探索与实践——以陶瓷艺术设计专业器物方向为例

通过分析陶瓷艺术设计(器物方向)专业教学中存在的问题,阐述创新思维在艺术设计教育中的重要性,探索一种新的教学模式以促进学生的创新思维和陶瓷艺术设计能力的培养,提升教学效果。总结在教学模式推广和实施中可能遇到的问题和挑战,提出应对策略和改进措施,以促进陶瓷艺术设计教育的发展和创新能力的培养。

零件表面损伤对再制造修复件承载能力影响的超声相控阵检测研究

零件使用过程中出现的表面损伤会影响其再制造修复时的界面结合质量,从而降低承载能力。为得到零件表面损伤大小对修复件承载能力的影响,对表面预制不同宽度损伤的基体材料进行等离子喷焊再制造修复,采用超声相控阵对施加三点弯曲载荷的修复件进行检测。根据检测结果,提取A扫波形图中二次底波声程,得到不同载荷下二次底波声程变化曲线,根据曲线转折点得出修复件界面裂纹萌生时的载荷F_A;通过定量化处理C扫俯视图中缺陷并计算其面积占比,得到不同载荷下缺陷面积占比的变化曲线,根据曲线转折点得出界面初始缺陷演化时的载荷F_C。结果表明,F_A和F_C都能够反映修复件承载能力与基体表面损伤的线性关系;在误差小于5%的前提下,表面损伤宽度每增加1 mm,修复件承载能力约下降0.1 kN;并且相较于F_A,F_C的大小降低了11.12%,从而能够建立表面损伤对修复件承载能力的影响规律,为评定表面损伤零件的再制造质量提供了及时有效的途径。

特定次谐波滤除锁相在有源电力滤波器中的应用

针对电网电压不平衡和网侧电压特定次谐波含量较高的情况,在传统的基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)前级加入谐波滤除级,可完全滤除特定次谐波,并且在电网电压不平衡的情况下,能准确检测网侧电压的频率和相位信息。将该锁相方法应用于有源电力滤波器(APF)中,提出了一种电流特定次谐波检测算法。该算法简化了计算,省去对滤波器的设计,能准确检测出电流特定次谐波。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。

激励磁场对力磁耦合作用的强化机制研究

力磁耦合作用是金属磁记忆检测等电磁无损检测技术的基础。为了探明外加激励磁场在不同应力水平下对力磁耦合作用的影响机制,从磁导率与应力及环境磁场变化关系的角度,在理论上计算了外加激励磁场下力磁耦合作用下与力和磁单独作用下的表面磁场强度之差ΔH,并推导出该差值随着拉应力的增大而增大的结论。用预制缺陷的45钢试样进行对照试验,发现激励磁场对力磁耦合作用的影响ΔH是随着应力的增大而呈类似指数形式递增的。经设计的正交试验验证,激励磁场与应力对磁信号的交互耦合作用显著,且在受力过程中激励磁场对信号的作用水平最大,这与理论分析结果吻合。说明外加激励磁场对力磁耦合作用起到了一定的强化作用。

基于气象要素影响的柑橘定量滴灌模型研究

为了准确估算柑橘水肥一体化的滴灌量,实现手机APP远程操控滴灌起止时间。基于广西桂林1994—2015年柑橘物候期与同期气象条件的分析,构建了桂林柑橘不同生育期土壤需水量模型及降水量等气象要素与土壤重量含水率变化的转化算法模式,给出了柑橘滴灌量技术流程。应用模型估算广西农垦国有明阳农场(南宁)柑橘种植示范园区1997年3月干旱时的滴灌量。结果表明:应用模型估算滴灌量比传统模型节水40%以上。此结果对"气象监测预报信息+规模化生产管理设施+生产信息反馈与互动"创新服务模式有积极参考意义。

基于粒子群优化粒子滤波算法的SOC估算研究

准确的获得电池的荷电状态(SOC)有助于缓解汽车行驶过程中的里程焦虑。针对粒子滤波估算SOC中存在的粒子退化的问题,将粒子群算法与粒子滤波融合的改进粒子滤波算法(GPSO-PF)算法应用于SOC的估计。在迭代中不断优化粒子所处位置,从而解决了粒子贫化的问题,提高了SOC的估算精度。同时,针对SOC估算容易受到温度的影响,建立基于温度的等效电路模型,并将其应用于提出的SOC估算算法中。选取两节相同型号的磷酸铁锂电池,分别在不同工况下利用GPSO-PF算法估算SOC值,SOC的最大估算误差均低于0.72%。通过对比,与基于温度等效电路模型相结合后,GPSO-PF算法能够有效提高SOC的估算精度。

改进灰色GM(1,1)模型的EAST快控电源输出电流预测

针对非模型PID控制难以克服参数变化、时滞的固有缺陷,为优化托卡马克装置中应对等离子体垂直不稳定位移的主动反馈控制,通过改进灰色GM(1,1)预测模型对基于级联H桥拓扑的EAST快控电源的输出电流进行准确预测以优化控制参数。灰色GM(1,1)预测模型适用于小样本、贫信息系统,所需建模样本少、计算简易。预测拟合序列的差异导致在对输出电流的上凸序列进行灰色GM(1,1)建模时存在较大预测误差,选用一种将上凸序列轴对称变换为上凹序列并建立非等间距灰色GM(1,1)预测模型的数据变换方法,同时利用样本点给出了非等间距序列的预测时刻的估计式。基于该改进灰色GM(1,1)预测模型,推导了预测模型的建模过程,通过仿真比较两种灰色GM(1,1)预测模型对电源输出电流的预测误差,改进后突变段预测误差率降低至10%以下,并在实例分析中验证改进灰色GM(1,1)预测模型的有效性。