一种基于分数阶微积分的CCM Boost变换器准在线无源参数的数字孪生辨识方法

由于具有高性价比、准确性和数字化等优点,数字孪生已成为电力电子变换器故障趋势判断和预知维护的先进技术。针对当前电力电子变换器所建立的数字孪生模型尚未考虑实际电感、电容的分数阶特性的问题,基于分数阶微积分构建电力电子电路的预估-校正数字孪生模型,应用基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的孪生参数辨识方法对不同分数阶阶次下的电感值(L)和电容值(C)进行辨识,并计算出等效串联电阻。通过与现有方法对比,该方法不仅提高了实际电感和实际电容的辨识精度,还能辨识出不同阶次下与不同C下的分数阶参数。最后,搭建不同L和C及分数阶阶次的连续导通模式Boost变换器物理样机,并考虑不同工况条件与不同辨识次数等因素来进行实验验证。实验结果验证了所提模型与方法的有效性。

变化负载下全桥LLC谐振变换器参数优化设计

LLC谐振变换器在软开关特性方面有一定的局限性。针对可变负载条件下LLC谐振变换器软开关特性不稳定的问题,本文结合ZVS/ZCS边界推导了软开关约束条件,提出一套基于全桥LLC谐振变换器变化负载下参数优化设计方法,以提高系统的稳定性和效率。方案不仅考虑谐振电感、电容和变压器的参数优化,还充分考虑负载变化对软开关行为的影响。文中介绍了全桥LLC谐振变换器的工作原理,并对电压增益与谐振网络阻抗特性进行较为细致的分析。根据上述设计方案搭建了一台500 W的车载充电机试验样机,在实验室条件下对样机进行测试,结果表明试验样机整机在参数优化后效率有所提升,最高效率可达96.36%。

引入参数辨识的并网变换器事件触发预测控制

经典的三电平并网变换器模型预测算法具有计算资源占用度高、开关损耗大、控制精度受模型参数影响较大等缺点。为提高预测控制精度并降低系统损耗,此处提出一种引入参数辨识的三电平并网变换器的事件触发型有限控制集模型预测算法,该算法通过构建系统状态和动态事件触发条件之间的解析表达方程,利用系统状态实时反馈设置跟踪电流误差阈值的事件触发条件以减少系统计算损耗,同时,引入参数在线辨识,有效提高了系统参数鲁棒性,并实现了在尽量保持较小计算量的情况下还具有改善并网电流质量的优点。最后,构建了一台三电平T型并网变换器平台,实验结果表明,此处所提算法较之经典的模型预测方法有较大改善,具有较大的应用价值。

基于改进经验小波变换的海洋平台结构模态参数自动识别方法

针对经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)方法在处理低信噪比信号中频谱分割边界容易产生误判的问题,提出了一种改进经验小波变换(improved empirical wavelet transform,IEWT)的结构模态参数自动识别方法。首先计算信号的互功率谱矩阵,采用奇异值分解(SVD)及尺度空间(SSPP)方法确定频谱的分割边界,将信号分解为若干固有模态函数(IMF)分量,再结合随机减量技术(RDT)和希尔伯特变换(HT)实现模态参数的自动识别。使用IEWT方法对自由振动响应信号及ASCE Benchmark模型信号进行模态参数识别,并分别与EWT方法、基于自回归功率谱的经验小波变换(AR-EWT)方法及小波变换(WT)方法进行对比,结果表明IEWT方法能够自适应确定频谱分割边界,对结构的频率及阻尼比等模态参数具有较高的识别精度;进一步将该方法应用到实验室海洋平台模型的模态参数识别中,证明该方法可用于复杂噪声环境下的低频结构的模态参数识别。

基于时域模型的CLLC谐振变换器参数优化设计方法

CLLC谐振变换器能够实现双向功率传输,具有高功率密度、高效率的特点,但传统的参数设计方法步骤繁琐且求解困难。为此,深入分析CLLC谐振变换器的工作原理和工作特性,综合考虑参数对CLLC谐振变换器增益、模式切换条件、软开关和功率损耗的影响,提出一种基于时域模型的参数优化设计方法,以实现宽电压输出范围和窄频带范围。在2 kW的实验中,所提出的参数设计方法在一定频带范围内效率达到98.3%,证明了时域分析的准确性以及参数优化方法的有效性。

水下运动平台的广义Radon变换目标参数估计方法

针对传统目标运动分析算法受静止单平台可观测性限制的问题,本文提出了一种基于广义Radon变换的水下运动平台目标参数估计方法。在观测平台自身的运动参数已知的假设下,推导了目标方位与各运动参数的数学关系,在此基础上通过对平台声呐测得的目标时间方位历程进行广义Radon变换,依次得到目标的航向角、速度以及目标相对于探测平台的初距,最终实现目标运动轨迹的解算。利用矢量阵的仿真数据对方法的可行性进行了分析验证,结果表明:作为一种批处理类方法,该方法无需进行迭代运算,易于实现,在较低信噪比条件下仍具有很好的估计精度和鲁棒性。

基于平面磁元件的LLC变换器相关参数的整体优化设计方法

平面磁心和印制电路板(PCB)绕组的可定制化设计和可重复性制造,为进一步提高LLC变换器的效率和功率密度提供条件。对于工作频率、谐振腔参数、平面磁元件尺寸等数量多、连续性强、对变换器整体效率影响存在耦合关系的设计参数,采用传统的分步优化设计方法难以实现变换器最高整体效率。为此该文提出一种基于平面磁元件的LLC变换器工作频率、谐振腔参数和平面磁元件尺寸的整体优化设计方法,在满足实际工程要求的前提下,以实现理论最高峰值效率为目标,可进一步得到全局最优的设计参数。基于此方法设计一台3 kW高效率、高密度LLC变换器,并进行了实验验证。实验结果表明:变换器功率密度510 W/in^(3)(1in3=1.63871×10^(-5) m^(3)),峰值效率99.0%,满载效率98.3%,与所提出的设计方法得到的理论结果接近,证明了该设计方法的正确性和有效性。

三参数W变换的可逆性

三参数W变换(TPWT)是分析非平稳信号的有效工具,已成功应用于油气储层识别。然而,前人没有详细论述TPWT的可逆性。为此,首先回顾了TPWT的基本原理,然后从理论上探讨了TPWT的可逆性。理论分析与数值计算结果表明:(1)TPWT既解决了S变换(ST)的低频时间分辨率低与时—频谱能量分布中心向高频偏移的问题,也克服了W变换(WT)时—频谱在主频处的振幅分裂现象,能更准确地描述油气储层,更有利于地震解释。(2)在理论上TPWT不是严格可逆的,而是一种近似可逆的变换工具,这与傅里叶变换(FT)、ST不同。(3)合成地震数据与实际地震记录的数值计算结果显示,与原始地震数据相比,利用逆TPWT重建地震数据的相对误差为11.47%~21.35%,即理论上的不可逆导致较大的重建误差,严重影响TPWT的应用范围,在去噪、高分辨率处理等需要重建数据的处理领域不宜使用。

多分量双曲调频信号解卷积广义参数化时频变换方法

多基地声呐系统中的接收回波是一种信号类型相同、强度不同的多分量信号。针对频域的广义参数化时频变换(GPTFT)方法存在时间分辨力受到窗函数限制不利于分析多分量信号的问题,该文基于Lucy-Richardson解卷积算法提出了一种适用于多分量双曲调频(HFM)信号的高分辨频域GPTFT算法。首先,该算法利用驻定相位法推导HFM信号频谱解析表达式,并基于此设计频域GPTFT的核函数,改善了核函数失配导致时频聚集性下降的问题;其次,推导了卷积表示的频域GPTFT,利用解卷积算法进一步提高了频域GPTFT的时间分辨力。仿真实验和海试数据分析表明,该文算法相较于传统的GPTFT算法具有更高的时间分辨力,并在低信噪比和低信混比情况下具有更高的处理增益。

基于时域近似法的CLLC谐振变换器参数设计

针对现行主流的基波分析法在电压增益计算时准确度较差,以及传统的谐振参数设计方法在对电池这类非阻性电源负载时存在参数难以确定的问题,提出基于时域近似法的CLLC谐振参数计算,解决了电压增益精确度和参数选取困难的问题。首先建立变换器的P、N、O等3种模态的时域方程,通过对运行时主要工作模式中PO、PN波形的简化,求出对应模式的电压增益公式,以电压增益范围和全局软开关的实现作为参数选取的约束条件,求出具体的谐振网络参数;然后利用MATLAB搭建仿真实验模型,实现全局软开关和电压增益要求,在谐振频率下工作效率均在95%以上。仿真实验结果验证了所提设计方法的可行性。

基于MMC的隔离型直流变换器参数优化设计

以面向中压直流互联系统的基于MMC的双向隔离型DC/DC变换器为研究对象,以准两电平调制策略为基础分析了其稳态功率特性,详细推导了各模块电容电压和电感电流瞬时表达式,进而提出子模块电容和桥臂电感的优化设计方法,在满足预定电容电压和电感电流纹波约束的前提下,显著降低电容和电感值,从而降低系统成本和体积。实验验证了所提变换器参数设计方法的正确性和可行性。

基于Radon变换的宽带信号多域参数同时测量方法

实际电子监测设备的作战环境复杂多变,辐射源个数、工作频率、工作带宽、到达角度等多域参数信息对于实现工作场景的实时精确感知至关重要。提出一种基于Radon变换的宽带信号多域参数同时测量方法,实现多个宽带信号多域重点工作参数的同时快速测量,大大提升低信噪比条件下监测目标特性的多维实时感知能力。该方法结合数字信道化结构及二重FFT算法实现全侦收频段及全侦收角度的空时域联合功率聚焦,并生成作战场景的空时二维频谱幅度图,利用Radon变换算法实现不同映射角度的线性积分运算,构建合适的检测门限,推导计算全场景多目标多参数测量结果。实验显示,该方法可以有效提升弱信号的参数测量精度,实现多目标多域参数同时测量。

应用于谐波测量的二次加权傅里叶变换关键参数分析

基于准同步采样的二次加权傅里叶变换方法(下称二次加权傅里叶变换方法)解决了可编程约瑟夫森电压标准(PJVS)应用于谐波电压测量中的过渡过程和非同步采样问题,极大地提升了谐波电压测量的准确度。为使二次加权傅里叶变换方法在实际应用中更加系统和完善,针对二次加权傅里叶变换的几个关键参数进行了研究,包括频率同步误差、谐波复杂程度以及阶梯电压的台阶数和采样点数,并对测量结果的影响展开讨论和分析,提供了测量参数设定的参考指标,给出了测量误差评估方法及示例,为二次加权傅里叶变换方法在实际测量中的应用提供了理论依据。

加权分数傅里叶变换信号参数估计方法

加权分数傅里叶变换(WFRFT)信号具有抗截获和抗调制识别等优点,在未来混合载波通信领域得到了广泛的应用;目前的研究大多集中在混合载波的应用及特性分析上,而在WFRFT参数估计方面研究较少;为了解决非协作通信场景中参数未知的问题,提出了一种基于Shintaro_K特征量的WFRFT参数估计理论;首先通过理论推导得到,最小化接收信号的Shintaro_K值可以准确估计出参数,然后对抛物线搜索算法进行改进,来搜索Shintaro_K特征量的最小值点;仿真结果表明,该WFRFT参数估计理论有效可靠,且与已有的研究方法相比,该方法具有相似的参数估计准确度,但具有更少的搜索次数和计算复杂度。

基于降维变换的低复杂度双基地EMVS-MIMO雷达高分辨多维参数估计

针对当前算法在实现双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple input multiple output,EMVS-MIMO)雷达的多维参数估计时计算代价较高的问题,通过利用降维变换技术来实现低复杂度的角度参数和极化参数求解。针对阵列接收数据维度较大问题,通过设计相应的波束空间变换矩阵来实现对阵列接收数据的降维处理。针对算法本身的较高计算复杂度问题,采用低计算复杂度的平行因子分解算法。所提算法能够精确地实现对发射因子矩阵和接收因子矩阵的求解。同时,通过新的旋转不变关系构建新的估计信号参数,可以实现对发射/接收俯仰角的求解。进一步,发射/接收方位角、发射/接收极化角和发射/接收极化相位差的估计可以通过发射/接收空间响应矩阵的重构来实现。仿真实验结果表明,所提算法在降低计算复杂度的同时能够保持优越的多维参数估计性能。

并网变换器虚拟同步无模型参数鲁棒增强控制策略

随着新型电力系统的发展,并网变换器已成为能量传输的关键设备。模型预测控制的虚拟同步机参数鲁棒性较低,当并网参数失配时,输出电流纹波增大,同步机功率支撑下降。针对此问题,提出一种改进的虚拟同步无模型参数鲁棒预测控制方法。首先,该方法采用四阶Runge-kutta优化超局部无模型得到虚拟同步机参数增强鲁棒模型。然后,采用Lagrange插值法求解模型中K参数,通过前4个时刻的采样值预测下一时刻的输出。同时设计虚拟惯量无模型自适应预测算法,实现了惯量动态需求响应。最后,经过价值函数寻优比较得到虚拟同步机的优化电压矢量,实现参数鲁棒增强控制。实验结果表明,所提出的控制策略在参数失配情况下功率支撑能力稳定,频率波动时虚拟惯量能够动态响应,具有良好的稳态和动态响应性能。

大功率LLC变换器的谐振参数优化设计

LLC变换器具有实现原边零电压开通和副边零电流关断的软开关特性,其功率密度高,在车载电源、LED等领域被广泛应用。但LLC谐振变换器由于工作的复杂性,导致谐振参数缺乏一种有效且明确的设计方法。论文基于基波近似法(first harmonic approximation,FHA)对传统的增益公式进一步化简,提出了一种简单明确的谐振参数设计方法。为了验证此方法设计的参数最优性,制作了一台7.5 kW的实验样机。输出电压范围为100 V~375 V,而且可在200 V~375 V的电压范围内实现7.5 kW的恒功率输出,整机平均效率达到95%以上,峰值效率可达到96.7%。实验结果表明,提出的参数设计方法可最大化地提高变换器效率。

基于Z变换和改进FRI的LFM信号参数估计方法研究

为了完成线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的稀疏采样,并利用稀疏数据对原始信号参数进行估计,本文提出了一种基于Z变换和改进有限新息率(finite rate of innovation,FRI)的LFM信号参数估计方法。以Z变换理论为基础,设计了一种数学模型,一旦信号能够表达成该数学模型的结构形式,就能通过Z变换和零化滤波器的方法估计信号参数。然后,利用了自相关延迟的FRI结构对LFM信号采样,该结构不仅完成了LFM信号的稀疏采样,而且稀疏采样结果能够与数学模型结构相符。在理论上通过数学论证的方式证明了所提方法能够用于获取LFM信号参数信息,并通过仿真和实测数据验证了所提方法的有效性,理论和实验结果表明该方法只需要4个采样点就能实现对LFM信号的参数估计,并且实验中的参数估计误差均在3%以内,极大的提高有限新息率采样的参数估计效率。

基于儒科夫斯基变换的液力变矩器泵叶参数化集成

针对LB46型导叶可调式液力变矩器泵轮叶片形状的研究,借鉴风力机翼型型线参数化描述的思想,在儒科夫斯基变换原理的基础上,通过四个不同阶次的数值拟合,找到最优的三阶拟合结果,建立参数化模型。通过计算流体力学方法,计算变矩器内流场,得到参数化模型原始特性曲线与实验测量结果一致,验证了这种集成方法的可行性,为变矩器结构创新提供了新思路。

基于余幂-激活离散超混沌加密的多参数加权分数傅里叶变换安全通信方法

为提高物理层安全传输性能,该文提出一种新的基于2维余幂-激活(2D-CPA)离散超混沌加密的多参数加权分数傅里叶变换(MP-WFRFT)安全通信方法。首先,将激活函数和余弦函数作为非线性因子引入1维立方(cubic)混沌映射,构造2维混沌映射。非线性因子可对原始cubic混沌映射的迭代过程进行扰动,从而获得更加饱满的相轨。利用分岔图、相图、Lyapunov指数谱等对提出的2维混沌映射动力学特性进行了验证。结果表明,构造的2维混沌序列随机性良好,可进入超混沌状态。然后,利用余幂-激活离散超混沌序列分别构建幅度变换矩阵、相位旋转矩阵和MP-WFRFT参数池,完成对星座幅相加密,以及MP-WFRFT动态变换加密过程,进一步消除数据统计特征,同时提升MP-WFRFT变换的抗参数扫描性能。数值仿真结果表明,加密数据的星座图呈类高斯分布,且传输系统对密钥的敏感性良好。