一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器

针对光伏发电系统中光伏电池板集成汇流的需求,提出了一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器。该变换器采用了一种新型拓扑结构,可在实现输入输出电压高增益变换的同时降低了开关器件的电压应力。此外,所提变换器还具有可拓展性,可以根据不同的光伏电池板数量和输出电压要求对端口进行扩展,从而降低系统的复杂性和成本。首先详细介绍了所提变换器的拓扑结构,并推导出变换器在不同工作模态下的运行原理。然后,对该变换器的增益特性、开关器件的电压和电流应力、关键器件的参数选择和损耗计算等方面进行了深入的理论分析。最后,搭建了一台输出功率为1 kW的实验样机,并进行了实验测试。实验结果验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。

一种双输入稀疏连接的肝细胞癌和肝内胆管细胞癌分类网络

由于通过常见的影像学特征难以区分肝细胞癌和肝内胆管癌,且对医生的专业性依赖程度较高,因此本文提出了一种双输入稀疏连接的肝细胞癌和肝内胆管细胞分类网络(DS2-Net).首先,采用了可以同时学习增强CT图像中静脉期和动脉期特征的双输入结构;其次,网络首层为主干模块,可以有效的提升特征表达能力,提高分类的准确率;此外,网络采用的稀疏连接方式可以在不降低网络性能的基础上提升计算速度并减少参数量.最后,在171例肝内胆管癌和146例肝细胞癌的实验结果中,该方法的分类准确率达到93.68%,AUC面积达到0.9875.实验结果证明了本文提出的网络模型能够实现肝癌精准分类,有望应用于辅助临床医师诊断治疗.

基于超平面NSGA-Ⅱ的双输入双降压逆变器系统参数优化设计

针对第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)计算过程中存在种群分布不均匀、收敛性速度较慢的问题,提出超平面NSGA-Ⅱ(HP-NSGA-Ⅱ).该算法通过连接反映种群边缘分布的极值点构造超平面,以其法向量为进化趋势,对临界层个体在超平面进行投影,促使种群朝着分布均匀且收敛良好的最优解进化.以双输入双降压型逆变器(DIDBI)为多目标优化对象,开关损耗、输出电压总谐波失真和滤波元件体积为优化目标,依据谐振频率、电感电流纹波和功率因数的要求,推导出滤波电容、滤波电感和开关频率的约束条件,比较分析HP-NSGA-Ⅱ与NSGA-Ⅱ、考虑各目标重要度的γ-NSGA-Ⅱ的应用场合和价值.以某型逆变器样机为例,开展参数优化设计实验研究,结果表明了设计的有效性与正确性.

双输入-单输出斜齿轮系统振动特性随非对称动力参数的演化规律

双输入-单输出斜齿轮系统是众多舰船动力推进装置的重要组成部分,由于非对称动力参数导致的系统非线性失稳现象不容忽视。本文在科学描述系统内部参数的基础上,通过系统分岔图、时域和频域曲线、相图、Poincaré截面等研究双输入-单输出斜齿轮系统的动力学行为,发现了丰富的非线性现象,研究过程揭示了系统的振动特性随非对称动力参数的演化规律。结果表明,增大系统的载荷比和载荷值,有利于减小系统的失稳区间,提高系统的运行稳定性。本文的研究对采用双输入-单输出齿轮结构作为传动装置推进系统的动力参数设计具有积极意义。

基于双输入的高增益DC/DC变换器拓扑分析及参数设计

针对多源接入分布式发电系统输入输出电压增益低、经济成本高等问题,提出一种基于电压倍增单元的双输入高增益DC/DC变换器,该变换器通过引入二极管电容升压单元提升输入输出电压增益。在分析工作原理和稳态性能的基础上,介绍变换器的7种工作模态,推导变换器的电压增益、开关管的电压和电流应力大小,并对变换器中的零电压关断电路进行软开关参数设计。仿真结果表明:该变换器具有输入输出电压增益高、功率器件电压应力低、控制及驱动简单、成本低等优点。

基于双输入Boost变换器的拓扑分析和光伏MPPT控制研究

研究了一种基于太阳能光伏电池的双输入Boost变换器。首先介绍了常见的双输入Boost变换器拓扑结构,详细分析了双输入Boost变换器工作在电感电流连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)和断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)时的工作原理和工作过程。由于太阳能光伏电池具有供电不稳定的特点,根据太阳能光伏电池输出功率与负载功率的关系,在稳定输出电压和功率的基础上实现对新能源的优先利用。根据太阳能光伏模块P-V特性的非线性,采用扰动观察法实现对光伏模块的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。基于PSIM仿真平台,搭建基于MPPT控制算法的双输入Boost变换器的仿真电路,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明,所搭建的MPPT算法模型实现了最大功率点的跟踪。

基于开关电容网络组的双输入升压变换器

在新能源联合发电系统中,现有的多输入直流变换器不能很好地满足其对供电方式、高增益、小纹波、低器件应力及高效率等工作性能的要求。基于此,给出了基于开关电容网络组的两种新型双输入升压变换器拓扑,即并联型双输入升压变换器和串联型双输入升压变换器,对其工作原理及工作性能进行了详细分析,并通过实验研究验证了这两种电路拓扑的正确性与可行性。

新型双输入Boost变换器

针对传统的多输入变换器(MIC)具有电路结构复杂、电压增益低或开关器件电压应力高的问题,提出了一种新型双输入Boost变换器拓扑结构,该拓扑由2个完全一致的基本Boost变换器子拓扑构成,每个基本Boost变换器的功率开关管分别并联一个功率二极管,在单输入状态时一个始终导通,另一个始终关断;在双输入状态时,2个功率二极管全部关断。分析了2种输入状态下的工作原理及各个阶段的工作模态,结果表明该变换器适合工作在双输入状态,且在此状态时可以实现2种不同性质的电源输入,具有电压增益高、开关器件电压应力低等优点。研制了一台输出功率为240 W的双输入Boost变换器原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。

电网故障时基于双输入SOGI-FLL的新型电网快速同步方法

为了提高电网故障时三相电压不平衡、畸变及频率闪变等异常情况下的网侧变流器与电网的同步速度,本文在传统SOGI-FLL电网同步方法的基础上,首次提出通过增加一个输入端口而构建出全新的双输入二阶广义积分正交信号发生器模块(DISOGI-FLL QSG),该模块大幅提高了SOGI和FLL的收敛速度。同时,结合静止坐标系下的电压微分解耦方法和多模块扩展的方法,可以更加快速、准确地提取网侧正负序基波和各次谐波的幅值、频率与相位等信息。最后通过仿真和实验证实,本文所提的三相电网解耦同步方法收敛速度相比SOGI-FLL提高了一倍以上。

基于双输入/双输出变换器的三端口变换器拓扑

从端口功率流动的角度揭示三端口变换器的拓扑构成和运行机理,由此提出组合式三端口和集成三端口变换器拓扑族的系统生成方法。从构造三端口变换器所需功率流为切入点,与双输入变换器和双输出变换器比较,并构造新的可控功率通路,得到了一系列三端口变换器拓扑并给出拓扑生成方法。给出由典型的Buck、Boost和Buck/Boost生成三端口变换器的拓扑实例,进行分析和实验验证。

双输入输出时滞过程解耦控制的解析设计

针对化工生产中常见的双输入输出时滞过程,基于标准内模控制结构提出了一种解析设计解耦控制器矩阵的新方法.其突出优点是能够使标称系统各路输出响应之间完全解耦,并且能够在线以单调的方式整定控制器参数来适应对象的未建模动态,从而实现显著解耦调节.同时,对于实际中最常见的被控过程的加性和乘性不确定性,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,由此给出了基于谱半径判据的直观判定方法.最后,通过仿真实例验证了本文方法相对于近期其它方法的优越性.

风光互补双输入Buck-Boost直流变换器的研究

采用双输入直流变换器将太阳能和风能联合构成双输入供电系统,可避免独立光伏发电系统电力供应不稳定和不连续的缺点。本文提出一种新的双输入Buck-Boost直流变换器,具备电路结构简单、电压增益高特点,联合供电系统既可同时向负载供电,又可分体单独向负载供电。分析双输入Buck-Boost直流变换器的工作原理,给出变换器的输入/输出稳态关系式,并通过PSPICE软件进行仿真。仿真结果验证了理论分析的正确性。

风光互补双输入DC/DC变换器研究

针对目前风光互补系统中风电和光电在能量合成时能量利用率低的问题,研究了双输入DC/DC变换器。分析了主电路工作状态和核心储能元件电感上的电流波动大小,通过静态分析得出输入电压、电流、占空比及输出电压、电流之间的关系。提出了交替工作的驱动方法,避免了风电和光伏电池的串联,提高了能量利用率。理论计算表明,相对于同时关断,该方法能够减小电感上的电流波动。最后给出仿真与实验结果。

基于纯电动汽车的双输入双向DC/DC变换器设计

由于目前复合电源系统中只用一个单输入DC/DC变换器存在稳定性差,蓄电池使用寿命短的现象,而使用两个单输入DC/DC变换器又存在结构复杂、可靠性差的缺陷.因此设计了一种基于纯电动汽车的双输入双向DC/DC变换器,该变换器通过将蓄电池、超级电容作为双输入电源接入其中,使二者的输出电压更加稳定,有效地保护了蓄电池,延长了其使用寿命.同时,只使用一个DC/DC变换器使系统结构得到简化,提高了可靠性.对所提出的DC/DC变换器在纯电动汽车不同工况下的工作情况进行了分析,最后通过Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明所提出的DC/DC变换器能够满足电动汽车的要求.

基于开关电容的高增益双输入变换器

该文提出一种基于开关电容的高增益双输入变换器,同时具有单输入源供电和双输入源供电模式,开关电容的引入,使变换器具有电压增益高、功率器件电压应力低的优点。2个输入源间采用功率器件连接,使得变换器在单输入模式下采用交错导通控制,有效地减小了输入电流纹波,同时当d≥0.5时,2个电感可实现自动均流,降低控制难度。在双输入模式下,采用中心对称导通控制方式,相较于交错导通控制,工作状况得到简化。详细分析了变换器的工作原理及稳态性能,并提出能量管理方案,使变换器能够灵活地切换工作模式来应对新能源端口和负载功率的变化,提高系统供电可靠性。实验结果验证了变换器的可行性和能量管理方案的正确性。

双输入双输出过程解耦内模控制

针对双输入双输出稳定过程,提出一种新的解耦内模控制设计方法。综合解耦和稳态误差两方面因素,利用对象传递函数模型行列式的静态增益及次对角元素与同行相应主对角元素之商的不合理部分(即不稳定极点和纯超前部分)的逆来设计控制器,简化了多时滞问题的处理。对Wood-Berry蒸馏塔过程设计内模控制器,并将其转化为能在DCS上实施的PID控制器,仿真结果表明了该方法的有效性,控制系统具有较好的解耦能力和较强的鲁棒性。方法简单,易于实现,具有工程应用价值。

一种耦合电感双输入升降压变换器

针对温差发电模块输出电压宽范围变化并要求电流纹波小的特点,提出一种耦合电感双输入升降压变换器。其前端为两个Boost单元并联实现双输入,再级联Buck单元实现升降压;Boost与Buck电感反向耦合,减少了磁心数目,并且磁心直流磁通相互抵消,减小了磁心体积和损耗,大大提高了变换效率和功率密度;提出了相应的控制和调制策略以实现分布式MPPT及宽输入电压范围各种工作模态间的平滑切换。详细分析了变换器工作原理和耦合电感特性,搭建了一台450W实验样机,验证了理论分析的正确性和可实现性。

双输入双输出时滞过程解耦内模控制

针对双输入双输出滞后开环稳定过程,提出了一种新的解耦控制器设计方法。该方法在保证稳态误差为零的基础上,利用过程传递函数矩阵的伴随矩阵和过程传递函数矩阵对角主元素的最小相位部分逆的乘积来设计解耦控制器,简化了解耦控制器的设计和多时滞问题的处理。利用该方法针对一实例进行了解耦内模控制器设计和仿真研究,通过比较证实了该方法的有效性,并且在过程模型和过程失配时仍具有较强的鲁棒性和较好的解耦性能。

基于图形特征的双输入卷积神经网络风力机轴承剩余寿命预测

提出一种基于图形特征的风力机轴承剩余使用寿命(RUL)预测方法。首先,基于连续小波变换(CWT)对时域振动数据样本集进行预处理,得到用于预测的时频图形数据集。然后,采用双输入卷积神经网络(DICNN)从图形数据集中提取特征映射,用于构造高性能健康指数(DICNN-HI)来表征轴承各退化阶段的状态。最后,结合DICNN-HI,采用基于高斯过程回归(GPR)的分析方法进行RUL预测,并用PRONOSTIA滚动轴承数据集进行验证。结果表明,该方法具有较高的健康指数预测精度,能有效反映滚动轴承的劣化状态,有助于实现风力机轴承的RUL预测。同时,也可为其他旋转机械设备的剩余寿命预测提供重要的理论参考,具有一定的实用价值。

化工双输入输出时滞过程解耦PID控制器解析设计

基于常规单位反馈控制结构,针对具有时滞特性的化工双输入输出过程提出一种解耦PID控制器的解析设计新方法。该解耦PID控制器的突出优点是控制器设计过程简单直观;控制器可以实现标称系统输出间的显著解耦;系统输出分别使用相应控制器对角元素中的调节参数进行单参数整定。同时,对于实际生产过程中常见的被控过程乘性不确定性,分析了系统保持鲁棒稳定的充要条件。仿真实例验证了该方法优于其它方法。