基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略

针对中压直流配电网接入下的直流电能路由器在新能源出力等工况下,使用传统控制策略对直流母线的控制效果一般、电压易越限等问题,基于模块化的输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)型拓扑结构,提出一种基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略。首先,研究输入均压控制过程中模块间的功率均衡控制特性并与输出均流控制进行比较;接着,将虚拟直流电机控制应用到控制算法中,使变流器模拟出直流电机的惯性特性;然后,对虚拟直流电机建立小信号数学模型,分析其工作机理以及参数对系统的影响;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行验证。结果表明:所提控制策略能够在实现直流电能路由器各模块间功率均衡的同时,具有类似直流电机的惯量特性与阻尼特性,可显著提高直流配电网直流母线电压稳定性。

基于混合型MMC的柔性直流电网故障电流阻断控制策略

柔性直流电网是实现大规模可再生能源发电汇集、输送和并网的有效手段。针对基于混合型MMC的直流故障电流阻断方案会引起功率传输中断的问题,本文提出了一种混合型MMC负压控制与超高速机械开关协调配合的故障电流阻断方法,该方法能够快速阻断故障电流并维持非故障线路的功率传输。通过分析故障电流组成及关键影响因素,确定了换流站的控制目标,基于全桥子模块的电压调节自由度,提出了利用混合型MMC输出负压主动吸收故障电流的控制策略,并设计了其与超高速机械开关的协调配合方案,实现故障的可靠隔离。最后,基于RTLAB实时数字仿真平台搭建了四端柔性直流电网仿真模型,仿真结果表明,本文提出的方法可快速阻断直流故障电流,缩短直流电网功率恢复时间,提高系统安全稳定性。

高压直流电流测量装置的应用现状与研究进展

高压直流电流测量装置为高压直流输电系统的线路控制和保护提供输入信号。随着我国直流输电系统电压等级的不断升高,系统中的直流电流的测量已成为一个新课题。文章首先综述了已在国内外直流输电工程中运行的高压直流电流测量装置的结构和工作原理,指出各自存在的问题。然后介绍了我国在高压直流电流测量技术领域的研究进展,主要涵盖零磁通直流电流互感器、有源式直流电流互感器、全光纤式直流电流互感器、基于巨磁电阻效应的直流电流互感器和基于光纤光栅器件的直流电流互感器,希望能为未来高压直流电流测量装置的设计、实施与运行维护提供有益的参考。

兼顾直流电压安全与无功支撑的柔性直流输电故障穿越控制

受端电网三相故障下柔性直流输电(VSC-HVDC)的直流电压骤升,可能引发过电压闭锁并威胁电网稳定。现有基于卸荷的VSC-HVDC故障穿越方法大多以直流电压为投切条件,未计及受端换流站交流母线电压和无功功率对直流电压安全的影响,可能因投切条件不合理或受端换流站无功功率过大引发卸荷非必要投入,对交直流系统造成额外冲击并增加能量损失。为此,该文建立了受端换流站功率可行域,以刻画受端电网故障下受端换流站的功率控制能力;分析发现了受端换流站功率可行域的缩减特征,进而提出避免直流电压越限的受端电网故障极限切除时间的概念和计算方法;通过解析引发直流电压越限的门槛电压,提出基于最大限度避免直流电压越限的协调控制点的VSC-HVDC故障穿越控制方法。算例表明,所提方法在受端强电网或VSCHVDC卸荷风险较高的场景中,能够兼顾VSC-HVDC的直流电压安全和对受端电网的无功功率支撑,在最大限度避免卸荷投入的同时,尽可能地为受端电网提供无功功率。

不同颅脑部位经颅直流电刺激治疗帕金森病冻结步态的疗效观察

目的:观察经颅直流电刺激(tDCS)治疗帕金森病(PD)冻结步态的临床疗效。方法:选取2023年1月~2023年6月在新乡医学院第一附属医院治疗的PD患者共72例,采用随机数字表法分为对照组、初级运动皮层组(M1组)及左背外侧前额叶皮层组(L-DLPFC组),每组24例。M1组将阳极放置在优势半球M1头皮处,L-DLPFC组将阳极放置在优势半球DLPFC头皮处,阴极均放置在对侧眶上裂,M1组及L-DLPFC组刺激强度为2mA,每次持续时间20min,对照组电极放置位置与M1组相同,仅前1min内给予2mA的刺激。刺激治疗5d。于治疗前及治疗5d后分别采用帕金森病综合评定量表的第3部分(MDS-UPDRSⅢ)、帕金森病冻结步态(FOG)评分、起立行走计时测试(TUGT)对3组患者进行评估。结果:治疗后,M1组、L-DLPFC组MDS-UPDRSⅢ、FOG评分、TUGT时间均较治疗前减少(均P<0.05);M1组、L-DLPFC组MDS-UPDRSⅢ、FOG评分、TUGT时间均较对照组减少(均P<0.05);M1组与L-DLPFC组MDS-UPDRSⅢ、FOG评分、TUGT时间比较差异无统计学意义。结论:在优势半球M1及L-DLPFC应用tDCS可在短时间内改善帕金森病患者的冻结步态症状,提高生活质量。

基于直流电压动态修正的柔性多状态开关自适应下垂控制

为了满足配电网的多种互联需求,柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)已衍生出多种互联应用的技术形态,多端FMSS与双端FMSS相比更具经济性和可靠性,已成为研究热点。传统下垂控制通过改变直流侧电压实现不平衡功率的消纳,但直流侧电压的偏离会影响系统安全可靠运行。针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端FMSS系统,提出了一种改进型下垂控制策略,根据换流器消纳的有功功率实时动态改变直流电压的参考值和下垂增益,实现了直流电压的无偏差运行,既能避免换流站过载,又能解决不平衡功率消纳引起的电压偏离问题,提高了系统的稳定性。另外,由于MMC自身结构特性和PI参数整定困难,将传统的电流内环改为模型预测控制,并采用典型的二阶Runge-Kutta法对状态方程进行离散化,提高了控制精度。最后基于MATLAB/Simulink仿真软件搭建了四端FMSS系统模型,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

电针结合经颅交流电刺激对脑缺血大鼠神经炎症和凋亡相关基因表达的影响

目的:观察电针(electroacupuncture,EA)结合经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation,tACS)对大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型大鼠神经功能、脑血流、炎症-细胞凋亡基因表达的影响,探讨脑缺血再灌注后脑功能康复的神经调控机制。方法:将40只SD大鼠随机分为假手术组(S组)、模型组(M组)、电针组(EA组)、经颅交流电刺激组(T组)及电针结合经颅交流电组(EA+T组),每组8只。缺血再灌注后2h,EA组选取双侧曲池、足三里进行电针干预;T组选取右侧M1区(motor cortex M1,运动皮质M1区)进行tACS干预;EA+T组选取电针结合tACS干预;S组与M组均进行气麻30min/次,连续7天。记录大鼠造模前(B)—造模后7天(D7)的神经缺损评分;B—D7右侧大脑中动脉供血区的血流值,记录血流量;D7时取脑RT-PCR方法检测缺血侧的炎症-细胞凋亡基因的表达。结果:神经缺损评分(neurological deficit scores,NDS):2h、D1时,M组、EA组、T组、EA+T组与S组相比显著增加(P<0.05);D3、D5、D7时,S组与其他各组相比显著降低、M组与其他各组相比显著增加(P<0.05)。EA组、T组、EA+T组各时间均有显著性差异(P<0.05);M组2h、D1、D3、D5、D7与B相比显著上升;D1、D3、D5、D7与2h相比显著下降(P<0.05)。血流量:EA+T组与S组均在2h时下降、D1时上升、D3时下降;EA组则从D3时上升;而M组在D1、D3、D5时与其他各相比均显著下降(P<0.05)。RT-PCR:运动皮质ΔCt法分析(参照基因):EA+T组的天冬氨酸蛋白水解酶12(cysteinyl aspartate specific proteinase12,Caspase 12)表达显著低于T组(P<0.05);EA组、EA+T组的细胞因子白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体1(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor pyrin domain containing 1,NLRP1a)均显著低于S组(P<0.05)。缺血区2-ΔΔCt分析:M组的内质网应激相关蛋白激活转录因子4(activating transcription factor 4,ATF4)表达显著高于其他各组(P<0.05);M组的B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma,l-2)显著高于S组、EA组、EA+T组(P<0.01);M组的Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X potein,Bax)、Caspase 12、细胞癌基因fos(cellular oncogene fos,fos)均显著高于S组(P<0.05)。结论:电针结合tACS对缺血性脑卒中的干预可能通过调控ATF4、Bcl-2、Bax、Caspase 12、C-fos的表达发挥调节作用,联合应用在减轻炎症反应、抑制细胞凋亡方面,可能优于单独电针或tACS干预,可为缺血性脑卒中的治疗提供新的策略。

基于限流电抗器两侧特定频段暂态能量比的MTDC电网单端量保护方案

柔性直流输电技术有利于未来大量分布式能源接入电网,而配置快速、可靠的保护方案是柔性直流技术发展的关键。基于直流电网等效模型,提出一种基于限流电抗器两侧电压特定频段暂态能量比差异性的单端量故障区域识别方法。该方法依据贝瑞隆等效模型计算出限流电抗器两侧电压比,通过广义S变换提取限流电抗器两侧特定频段电压,根据故障时正负极限流电抗器的电压幅值差的差异性实现故障选极。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,分析出发生区内外故障时差异性明显,具备较强的耐过渡电阻与抗噪声干扰能力。

不同电流密度经颅直流电刺激对脑卒中患者上肢运动障碍疗效分析

目的对比分析不同电流密度经颅直流电刺激对脑卒中患者上肢运动障碍的疗效。方法选择2019年3月至2022年6月首都医科大学宣武医院收治的45例脑卒中后上肢运动障碍患者,随机予以低电流密度(0.028 mA/cm2,低密度组)、中等电流密度(0.057 mA/cm2,中密度组)和高电流密度(0.080 mA/cm2,高密度组)电刺激(每组各15例),于治疗前和治疗后1周采用Fugl‑Meyer上肢评价量表(FMA‑UE)和上肢动作研究测验量表(ARAT)评价上肢运动功能,改良Barthel指数(mBI)评价日常生活活动能力。结果不同电流密度组患者治疗后FMA‑UE(F=284.343,P=0.000)、ARAT(F=180.427,P=0.000)和mBI(F=487.159,P=0.000)评分均高于治疗前;各组间FMA‑UE(F=2.293,P=0.000)和ARAT(F=2.572,P=0.000)评分差异有统计学意义,其中高密度组和中密度组FMA‑UE(t=2.426,P=0.029;t=2.140,P=0.035)和ARAT(t=2.537,P=0.024;t=2.353,P=0.028)评分均高于低密度组。结论经颅直流电刺激可有效改善脑卒中患者上肢运动功能,尤以电流密度0.057和0.080 mA/cm2效果更佳。

经颅直流电刺激对卒中后传导性失语症患者语言功能的治疗效果研究

目的探讨经颅直流电刺激(tDCS)干预左侧大脑外侧裂后部颞顶联合区对卒中后传导性失语症患者语言功能的治疗效果。方法前瞻性连续纳入2021年6月至2024年4月在首都医科大学宣武医院康复医学科治疗的卒中后失语症患者。本研究采用自身交叉随机对照试验,入组患者经西方失语成套测验诊断标准评估为传导性失语。将12例卒中后传导性失语症患者完全随机分为A组(治疗顺序:A期—洗脱期—B期)和B组(治疗顺序:B期—洗脱期—A期),各6例。A期为tDCS真干预联合言语语言训练,B期为tDCS假干预联合言语语言训练,洗脱期仅接受言语语言训练,每期均训练5 d。tDCS阳极为刺激电极,放置于刺激靶点;阴极为参考电极,放置于右侧肩部。tDCS的强度为1.4 mA,真刺激为20 min/次,假刺激仅30 s/次后自动停止,均2次/d,共治疗10次。言语语言训练30 min/次,2次/d,共训练10次。A、B期治疗前和治疗后立即进行复述和视图命名(训练项和非训练项)功能检查,并比较A期与B期治疗前后复述和视图命名(训练项和非训练项)功能评分的差值。结果(1)A组与B组患者性别、年龄、病程、受教育程度的差异均无统计学意义(均P>0.05)。(2)康复治疗前,A组与B组患者复述和视图命名(训练项、非训练项)功能评分的差异均无统计学意义(均P>0.05)。(3)A组与B组内洗脱期治疗前后复述和视图命名(训练项、非训练项)功能评分的差异均无统计学意义(均P>0.05)。(4)与B期治疗前后的差值比较,A期患者治疗前后复述功能、视图命名(训练项)、视图命名(非训练项)功能评分的差值均较高[分别为(6.9±1.4)分比(2.2±1.0)分,t=9.604;(6.2±1.2)分比(1.8±1.1)分,t=9.277;(6.5±1.0)分比(1.5±1.0)分,t=12.247;均P<0.01]。结论初步分析显示,tDCS对左侧大脑外侧裂后部颞顶联合区脑组织的干预可能有助于改善卒中后传导性失语症患者复述和视图命名(训练项和非训练项)能力。本研究样本量较少,结果有待于进一步探讨。

表征柔性直流电网电压动态特性的降阶小扰动稳定模型

柔性直流技术是提高新能源渗透率,实现“双碳”目标的关键技术之一。低阶、准确的小扰动稳定模型有利于快速分析复杂柔性直流电网电压的超调振荡,为增强柔直系统安全稳定奠定基础。该文以表征直流电压动态特性为目标构建了直流电网降阶小扰动稳定模型。首先,建立直换流站直流侧阻抗模型的二阶解析式,把下垂外环控制参数等效为具有阻感特性的下垂导纳,并将不同控制模式下的柔直换流站以串并联阻抗电路形式统一表达;其次,基于直流网络拓扑聚合形成直流电网降阶传递函数阻抗矩阵,通过对降阶模型进行频率响应分析,定量探究多端柔直换流站通过直流网络耦合对直流电压动态特性产生的交互作用,指导下垂增益、外环控制系数等关键参数的选取;最后,在多场景电磁仿真中验证所述降阶模型的正确性与有效性。

快速变化的电能信号波形模态对直流电能表误差影响分析

针对直流非线性负载导致电压和电流波形的骤升或骤降、电流振荡或阶梯变化等的快速变化波形模态,文中采用机理建模的方法,首先建立直流电能表信号预处理单元、信号转换单元、功率测量单元和电能测量单元的数学模型;建立8种典型电流和电压单一波形模态的数学模型,及其3种典型电流和电压组合波形模态的数学模型;仿真分析11种动态电能信号波形模态对直流电能表动态误差的影响;给出了对电能表动态误差的影响最大的波形模态:单一波形模态中,尖顶骤升波形模态输入时电能表动态误差最大,达到-5.16×10^(-2),组合波形模态中,编号9组合波形模态动态误差最大,达到-1.05×10^(-3),以及对动态误差影响最大的功率滤波器类型;文中结论可为制定直流电能表动态误差的测试评价试验条件与改进电能表提供理论依据。

基于磁共振成像三维动脉自旋标记评价经颅交流电刺激对阿尔茨海默病脑灌注的影响

目的 探讨经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)对阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)患者脑血流量(cerebral blood flow, CBF)的影响。方法 回顾性分析2019年9月至2022年4月首都医科大学宣武医院神经内科记忆门诊及病房诊治的轻度AD患者21例,接受3周tACS治疗,基线(T_(0)期)、完成即刻(T_(1)期)和3个月(T_(2)期)分别进行简易智能状态检查量表(mini-mental state examination, MMSE)评分、听觉词语学习测验(auditory verbal learning test, AVLT)评分和磁共振成像数据采集,CBF图z变换(z-transform CBF,zCBF)减少个体差异,分析tACS治疗前后MMSE、AVLT评分以及脑zCBF、CBF的变化,采用Spearman相关性分析zCBF、CBF与认知功能评分的关系。结果 与T_(0)期比较,AD患者T_(1)期MMSE评分明显增加[22.00(20.00,25.00)分vs 20.00(18.00,21.50)分,P<0.01]。基于体素分析显示,与T_(0)期比较,AD患者T_(1)期双侧额叶及颞叶皮质zCBF明显增加,T_(2)期右侧额叶及颞叶皮质zCBF明显增加(P<0.05)。zCBF增加最明显的脑区位于右侧岛叶。基于感兴趣区分析显示,与T_(0)期比较,AD患者T_(1)期右侧额叶及颞叶皮质zCBF、CBF明显增加,差异有统计学意义(P<0.05)。T_(1)期右侧额叶皮质CBF改变值与AVLT评分延迟再认改变值呈正相关(r=0.617,P=0.005),T_(2)期左侧额叶皮质CBF改变值与MMSE评分改变值呈正相关(r=0.596,P=0.012)。结论 磁共振成像三维动脉自旋标记可客观评价tACS治疗后AD患者CBF变化,为评估tACS疗效提供可靠影像学指标。

关于直流电动机的电枢绕组及电枢电路(一)环流问题

新直流电动机(New DCM)与传统有刷直流电动机(DCM)有相同的电枢绕组,都是分成K个换向单元成封闭形(多边形)接法,与多相交流电动机采取封闭形(多边形)接法的电枢绕组有类似之处但有区别,NewDCM不是一台多相交流电动机,也不是一台多相无刷直流电动机。与典型多边形接法的多相交流电枢绕组闭合回路可能有环流的情况不同,New DCM或DCM为封闭形接法的电枢绕组,闭合回路内不存在环流,不可能产生环流。

P300与慢性意识障碍患者经颅直流电刺激响应的相关性研究

目的:利用两组加工深度递增式变化的事件相关电位(ERP)Oddball范式探讨经颅直流电刺激(t DCS)响应慢性意识障碍患者的电生理学特征。方法:研究纳入17例无反应觉醒综合征(UWS)和30例微意识状态(MCS)患者,对其进行两组加工深度递增式变化范式的ERP检查,后在连续10个工作日内接受20次左侧前额叶背外侧(DLPFC)区域t DCS治疗,根据改良昏迷恢复量表(CRS-R)评估结果分为响应者和非响应者,分析干预响应者一般情况特征及电生理学特征。结果:在UWS患者中,性别、年龄、病程、接受手术情况、CRS-R评分、P300出现情况均与t DCS响应性无关(P>0.05);而在MCS患者中,CRS-R评分(P=0.015)和反名-正名(DO)范式中P300出现情况(P=0.005)与tDCS响应性相关,而性别、年龄、病程、接受手术情况、纯音—正名(TO)范式中P300出现情况与响应性无关(P>0.05)。结论:更高的CRS-R评分和分层听觉ERP范式中P300的存在,特别是DO范式中的P300成分与MCS患者的tDCS响应性有关,推测是由于DO范式中P300成分代表患者残存的语义加工处理能力,因此具有优先恢复的能力。

经颅直流电刺激联合传统书法练习对老年脑卒中病人上肢运动控制能力的影响

目的:观察经颅直流电刺激联合传统书法练习对脑卒中病人上肢运动控制能力的影响。方法:以59例脑卒中病人为研究对象,采用随机方法分为对照组(29例)和试验组(30例)。两组均接受常规康复训练和经颅直流电治疗,试验组在对照组基础上实施书法练习,共8周。采用Carroll功能评估量表和目标触碰测试评估上肢运动控制能力,评估内容包括完成时间、平均速度、肘关节角度、运动平滑度和肘关节角度变异性,并比较两组治疗前后差异。结果:治疗后对照组量表评分、完成时间、平均速度和肘关节角度变异性优于治疗前,试验组量表评分和运动控制能力相关指标优于治疗前,且试验组完成时间、平均速度、运动平滑度及变异性优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:经颅直流电刺激联合传统书法练习可显著改善脑卒中病人上肢运动控制能力。

基于虚拟直流电机控制的船舶高频高峰值脉冲负载冲击平抑控制策略研究

高频高峰值脉冲负载对具有弱惯量特性的船舶电力系统呈现较大的功率冲击影响,严重时会造成船舶发电机组振荡停机。针对这一问题,该文首先建立典型脉冲负载的数学模型,研究脉冲负载功率特性及其对船舶电力系统冲击机理。根据研究结果,提出采用超级电容冲击平抑装置平抑脉冲功率。其次,通过分析虚拟直流电机(VDG)运行机理,确定通过VDG控制提升双向DC-DC变换器惯量的可行性。基于以上研究,推导双向DC-DC变换器的小信号模型及系统传递函数,分析虚拟转动惯量及虚拟阻尼对平抑装置稳定性的影响。然后,提出一种适用于脉冲负载稳态运行和暂态突变的平抑装置控制策略。最后,基于RT Box 3半实物仿真平台,搭建了具有平抑装置的船舶电力系统模型,验证了所提控制策略的有效性。

基于电气转矩法的VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性评估

文章采用电气转矩法分析了VSC-HVDC系统的直流电压振荡稳定性。首先,基于电压源型换流器的平均值模型,分别研究了基于功率控制的换流器及基于电压控制的换流器的动态响应特征以得到适用于电气转矩法的并网换流器模型。基于提出的评估模型,建立了双端VSC-HVDC系统的Phillips-Heffron模型并推导出系统的阻尼系数和同步系数。经典电气转矩法指出:电力系统稳定性与系统阻尼系数高度相关。因此,基于电气转矩法推导出的稳定条件揭示了系统直流电压振荡失稳机理,量化了直流网络动态及换流器控制动态对直流电压振荡稳定性的影响。当由基于电压控制的换流器及直流网络提供的正阻尼无法抵消由基于功率控制的换流器产生的负阻尼时,系统直流电压振荡稳定性将无法得到保证。此外,合理设置电压控制器的比例增益能够使系统获得足够的稳定裕度。最后,通过仿真验证了电气转矩法在分析VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性问题时的可行性及所得稳定条件的正确性。

基于单片机的直流电机变频调速方法与仿真

针对电机谐波损耗及逆变器输出谐波信号影响直流电机变频调速的稳定性,导致调速性能不佳等,提出一种基于单片机的直流电机变频调速方法。建立直流电机变频调速状态空间模型,通过上述模型获取变频调速系统的运行状态;采用电流、速度双闭环PI控制器实现直流电机的变频调速初步控制,使直流电机变频调速系统可同时满足静态性能与动态性能;将直流侧电压输入至SVPWM脉宽调制系统,进一步降低电机谐波损耗和脉动转矩,实现变频调速的精确控制。仿真结果表明,所提方法的直流电机变频调速稳定性更佳、精度更高,整体效果更佳。

直流电机位置伺服系统新型控制策略研究

针对伺服系统控制器参数设计的复杂性和系统抗干扰性低的问题,设计了内模PID速度控制器和基于指数趋近律的滑模变结构位置控制器,并通过李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行分析。速度控制器采用内模PID控制,只调节滤波器参数λ,避免了因调参困难而影响伺服系统的控制精度;位置控制器采用滑模控制方式,对参数变化以及外界影响等因素具有强鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提控制系统能够满足对直流伺服电机位置控制的快速性和准确性要求。