基于正弦同源-概率空间协同互补的涌流闭锁方案

为了取消正弦相似性原理中的最小二乘法等中间环节,获得直接固定标准正弦波形所需要的能量信息。借鉴时域概率分布的方法论,从优势互补的角度出发,设计了一种基于Wasserstein距离算法的变压器励磁涌流闭锁方案。该方案采用特征离散化的方式,提取目标对象和模板信号并转化为状态向量作为样本标签,以此来判别两者之间的能量分布差异,从而达到正弦场景同源识别的效果。理论分析与仿真结果表明,该方法实现简便,不需要频域计算。相比于现有正弦相似性原理,降低了保护流程的复杂程度,具有更强的实际应用价值和速动性能。通过PSCAD/MATLAB平台对现场合闸的录波数据进行测试分析,验证了所提方案对促进变压器保护性能的积极意义。

机械加工质量预测研究现状与发展趋势

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容,也是实现质量闭环控制的前提条件,对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用.在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现,学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响的机理研究,却鲜见部件耦合影响的关联性研究.基于上述难题,本文首先剖析影响机械加工质量的7类要素,包括刀具几何参数、切削参数、切削液类型、热误差与热变形、数控机床零部件性能退化、切削颤振以及系统特性;随后,根据各要素数据种类和测量方式的不同,将机械加工质量监测与预测方法划分为4大类,包括机器视觉测量、功率测量、振动测量以及其他测量方法,并对各方法的技术特点、局限性和发展动态进行了阐述;最后,考虑各机械加工质量监测与预测方法的不足,指出材料切削机制研究、数据质量评估方法、面向工业现场数据库构建的标准以及质量预测信息的智能表征与可视化等方面可能是未来的发展趋势.

基于经验小波变换的多通道微弱电流信号噪声控制

多通道微弱电流信号受很多噪声因素的干扰,导致输出的微弱电流信号与原始信号之间的相对误差增加,控制效果变差,为此提出基于经验小波变换的多通道微弱电流信号噪声控制方法;采集多通道微弱电流信号,利用经验小波变换技术分解采集到的微弱电流信号,判断电流信号中是否存在噪声并确定噪声类型;设计微弱电流信号噪声控制器,根据电流信号中的噪声量与噪声类型生成控制指令,对不同通道微弱电流信号噪声进行控制;在两种不同噪声强度的实验环境下,该方法控制下的多通道微弱电流信号信噪比较高,输出信号与原始信号间的相对误差较低,控制任务完成时间更短;以此证明该方法的多通道微弱电流信号噪声控制效果更好,可以广泛应用至电流信号噪声控制领域。

基于高频电流信号的电机故障特征提取方法

目前异步电机故障诊断主要依赖于振动、温度和噪声等参数,对于监测的电气信号,主要用于分析电机输出动力情况。电气信号中除了体现电机动力输出特征外,还包含丰富的机械故障、电气故障等信息特征。由于电气信号中的故障特征信号微弱,易被基频分量与噪声湮没而难以突出故障特征,不利于电机状态监测与故障诊断,因此提出了一种基于高频电流信号解调的电机故障特征提取方法,针对采样率不低于25.6 kHz的电机定子高频电流信号,综合运用高通滤波、Hilbert变换、快速傅里叶变换(FFT)3种分析方法,提取高频电流中电机故障的微弱特征信号,应用神经网络算法对电机正常、静态偏心、动态偏心、转子断条、轴承内圈、轴承外圈6种状态进行了诊断。该方法准确提取了电流信号故障特征,并成功识别了6种故障。

基于自适应虚拟电阻的低压微电网有功均分下垂控制策略

由于低压微电网中各分布式电源的线路阻抗不匹配,传统的下垂控制策略难以按照下垂系数合理分配有功功率。为此,提出一种无需通信的自适应虚拟电阻下垂控制方法。通过将微电网中每个分布式发电机(DG)单元输出的有功功率和电压传送给自适应虚拟电阻控制器中,在保证电压和频率稳定控制的前提下实现功率按逆变器容量比例进行精确分配。论文对改进方法的微电网逆变器进行小信号稳定性分析,以优化控制器有关控制参数。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。

基于改进WOA-MP算法的多普勒海流计回波信号频率估计研究

受海洋环境复杂干扰影响,多普勒式海流计的超声波回波信号易受干扰影响,包含多种频率成分,这给海流流速信息的解算带来困难。为解决多普勒海流计回波信号频率估计精度较差的问题,提出一种基于信号匹配追踪(MP)的频率估计方法,并融合改进型鲸鱼优化算法(MWOA)提高估计过程的效率。该方法利用混沌映射提升初始种群多样性,并引入自适应权重和非线性收敛因子提高算法局部寻优能力、搜索速度和求解精度。而后,对改进算法与其他优化算法进行对比测试,结果显示所设计改进算法在收敛速度和寻优能力上具有有效性和优越性。此外,通过对多普勒回波信号进行特征重构,开展MWOA-MP算法在噪声环境下的频率估计精度性能测试。在回波信号信噪比为–10 dB条件下,MWOA-MP算法相对传统方法抗噪声能力提高30%。与其他智能方法融合MP后的频率估计算法相比,MWOA-MP算法的估计误差在10 Hz以内,可满足多普勒海流计频率测量精度要求。

双三相同步磁阻电机单相开路故障下的容错控制策略

双三相同步磁阻电机(dual three-phase synchronous reluctance motor,DTP-SynRM)转子不含永磁体,没有高温退磁风险,成本较低,且由于其系统自由度高、冗余性强,因此具有较好的容错性能。开路故障是双三相同步磁阻电机系统中最常见的故障类型之一,该文针对一种两套三相绕组中性点相互独立的双三相同步磁阻电机单相开路故障,建立DTP-SynRM矢量空间解耦模型,实现对电压、电流和磁链方程的完全解耦。在开路故障状态下仍将其视为一个正常的双三相电机,分析故障状态对电机的电流约束和信号传递的影响,并指出在开路故障下z2轴电流与β轴电流不再独立,电机由正常运行时的四阶系统降阶为三阶系统,而由于开路故障导致的电压信号传递不准确则会在dq坐标系中引入二次谐波电流,并产生二次和四次转矩波动。该文提出一种同时考虑电流约束和信号传递误差的故障容错方法,电机处于三闭环运行状态,补偿电压信号传递误差,抑制开路故障时电机的转矩波动并降低电流谐波。搭建实验平台进行实验,验证所提容错方法的有效性和可行性。

一种窄脉冲信号峰值电压检测电路设计

SiCMOSFET器件栅极峰值电流可以表征器件结温,但是栅极峰值电流信号上升下降速度快、维持时间短,给峰值电压信号检测电路设计带来了挑战。此处提出了一种基于两级峰值采样保持电路的窄脉冲峰值电压检测电路,其具有采集精度高、保持时间长等优点。首先介绍了峰值检测原理以及两级峰值检测原理,然后给出了详细的电路参数选型,最后,利用仿真和实验对此处所提峰值电流检测电路进行了验证。结果表明,所提峰值检测电路检测误差小于1.1%,电压下垂速率为0.55μV/μs。

基于低压直流断路器的机械故障机理分析与特征提取技术研究

直流断路器是轨道交通直流牵引供电系统的核心保护设备,是直流供电系统安全运行的保证,确保其稳定运行至关重要。文中针对直流牵引断路器机械结构特点,进行了断路器机械故障模拟实验,选取分合闸线圈电流及振动信号作为监测物理量,研究其机械故障机理与特征提取方法。研制信号采集硬件装置,搭建直流断路器机械故障模拟实验平台,模拟6种常见的机械故障。采集不同故障下的线圈电流及振动信号进行特征提取后进行故障机理分析,为低压直流断路器机械故障诊断提供理论支撑。

电子辐照下聚酰亚胺薄膜材料的表面充放电特性研究

地球同步轨道环境下电子辐照会使航天绝缘材料产生电荷积聚,可能引起介质静电放电,而静电放电也会影响电荷积聚情况。本文在电子辐照下对聚酰亚胺薄膜材料进行电位分布和静电放电电流联合测量实验,研究了地球同步轨道恶劣环境中电子辐照下聚酰亚胺薄膜材料的表面充放电过程。结果表明:15 keV、0.33 nA/cm^(2)的电子环境下聚酰亚胺薄膜表面电位呈负极性,电位分布模式包括单峰型、多峰型、火山口型和平顶型,其中单峰型和多峰型分布模式的放电次数最多。短时多次放电会转变电位分布模式,并使转变后的电位分布模式在长时间内保持。电位分布模式会影响放电电流信号的波前时间,而电位水平会影响放电电流信号的半峰值时间,低电位水平下的电流信号半峰值时间比高电位水平下大约高28%。

基于单电流传感器的改进相电流重构技术

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。

陀螺电机轴承小样本非等间隔的寿命预测研究

现有轴承寿命预测的研究成果直接应用于陀螺电机轴承时,存在轴承振动信号难采集、模型使用小样本、非等间隔数据建模精度低等问题。选取陀螺电机电流信号作为可测信号并制定执行标准,截取有效电信号;提取初值化均方根值和Renyi熵作为退化特征以描述轴承寿命。设计的非等间隔、融合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和生物地理学算法(Biogeography-based Optimization,BBO)的灰色模型(Grey Models,GM),即非等间隔EMD-BBO-GM(1,1),其包括间隔变化、数据分解、模型构建和参数优化共4个模块,可实现轴承寿命预测功能。选取小微挠性陀螺电机进行轴承寿命预测试验。研究结果表明,新模型使用两种退化特征获得的预测寿命与实际寿命相当,拟合精度不低于98%,预测精度不低于95%;与标准GM(1,1)相比,预测精度提升量为24.975%,间隔变化、数据分解和参数优化3个模块的贡献度分别为90.94%、3.64%、5.42%。

独立充放时序SIDO开关变换器电流型变频控制技术

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control,C-VF)技术.首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性;最后,通过仿真和实验进行验证.研究表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小.

基于主轴电机电流信号的表面粗糙度检测

针对表面粗糙度不能及时检测造成的工件浪费问题,首次提出根据主轴电机电流信号进行表面粗糙度检测分类。通过实验采集不同表面粗糙度加工时的主轴电机电流信号,采用小波包分解将电流信号分解成不同频段,借助能量特征和裕度因子对不同频段电流信号进行评估,过滤低相关性频段,再通过随机森林筛选特征,降低特征的冗余性。总谐波失真特征实现了积屑瘤检测,仅依赖构建的电流信号特征工程表面粗糙度检测准确率高达95%以上,并且检测时间在2 s以内,基本实现了工件表面粗糙度的快速准确检测。

管道阴极保护电流内检测硬件系统设计

针对传统外检测方法难以在某些特殊管段进行阴极保护电流检测的难题,通过管道内检测法实现管道电流参数的采集,消除了管道阴极保护电流检测盲区。给出了管道阴极保护电流硬件系统设计方案,包括电流放大电路设计、信号转换电路设计、电源方案设计。进行了管道阴极保护电流硬件系统实验测试,获得了阴极保护电流—电压标定曲线。测试结果表明,硬件系统可满足设计要求,为后续管道阴极保护内检测现场应用提供了硬件支持和理论依据。

堆内自给能中子探测器信号电流计算方法研究

自给能中子探测器(Self-Powered Neutron Detectors,SPNDs)是核反应堆监测和保护系统的核心设备,其测量到的电流直接反映堆芯功率的大小和分布。探测器绝缘体是影响信号电流计算精度的主要因素,在SPND的研发设计中占有重要地位。为进一步提升SPND信号电流计算方法的精度,本文根据SPND电流产生机理以及绝缘体中固有的空间电场效应,提出了三种不同的中子、光子电流计算方法,并进行了详细的对比验证。结果表明:三种方法计算结果的差异小于1%,显示了相当的精度。此外,以反应堆工程中应用广泛的铑SPND为例,计算结果表明其信号电流主要由中子产生,光子引起的电流一般不超过5%。本文所提出的电流计算方法在反应堆上经过了大量的实验验证,理论和实验结果的差异均小于3%,证明了其有效性和精度。该方法已经应用于中国第三代先进大型压水反应堆——“华龙一号”,并具有通用性。它可用于不同类型自给能探测器的电流分析,也可为其他反应堆(如第四代快中子堆和后续的聚变堆)的堆芯监测系统提供有益的参考。

用于镀锌铁皮保护层下检测的脉冲涡流技术研究

在实际应用中,脉冲涡流检测技术会受到保温层外的保护层的影响,其中镀锌铁皮保护层对脉冲涡流信号影响较大。研究了不同保护层对脉冲涡流信号的影响,重点分析了镀锌铁皮厚度、提离高度和镀锌铁皮振动对脉冲涡流信号的影响,并提出了解决方案:当提离高度相同时,带镀锌铁皮保护层的脉冲涡流信号幅值较不带保护层时的信号幅值大幅减小,此时需选择穿透能力更强的检测探头并提高发射电流强度;当以晚期信号斜率作为表征壁厚的特征值时,提离高度对计算壁厚的影响较小;考虑到磁致伸缩引起的探头振动,检测过程中应避免检测探头与镀锌铁皮直接接触。

管材阵列涡流在线检测系统

为了应对现代的高速工业生产线灵活调参、快速缺陷检出以及小型缺陷探测的要求,设计了一种应用于高速生产线的在线阵列涡流检测系统。系统由以下3个模块组成:涡流激励与信号预处理模块负责生成激励信号并通过检测线圈获取检测信号;数字滤波与增益控制模块通过数字滤波以及增益放大提高信号信噪比;主控模块负责上传检测信号并进行系统控制。阵列涡流检测系统支持4个探头的涡流检测、48~128 dB的增益范围以及150 kHz的信号处理速度,适用于900 m/min的高速管材生产线。涡流检测实验证明该系统具备高灵敏度与高灵活性,能够识别的孔型缺陷的最小直径为0.30 mm。

关键特征点的智能识别及其在操动机构电磁铁运行状态监测中的应用

作为断路器操作机构开合动作的触发器,电磁铁的工作状态对于确保操作机构的工作状态具有重要意义。然而,由于复杂电气环境的干扰和传感条件的限制,电磁铁的鲁棒性状态监测存在很大的不足。本文提出了一种两阶段混合方法来诊断运行机构电磁铁的运行状态。该方法通过智能识别电磁铁电流信号的关键特征点,间接实现对电磁铁状态的智能诊断。在第一识别阶段,提出了适合一维信号的智能U-Net神经网络,通过获取的电磁铁电流信号实现关键特征点的自适应识别。在第二个状态监测阶段,根据关键特征点的位置和电流值,可以具体识别电磁铁的运行状态。实验结果表明,所提出的方法能有效识别关键点,识别成功率接近100%。所提出的方法只需少量故障样本就能实现对各种电磁铁故障的自适应识别。因此,所提出的方法为电磁铁的稳健状态识别提供了保障,并具有抗干扰性强的优点。

构网型新能源场站环流产生机理研究

为分析构网型新能源场站间环流产生机理,采用2个构网型新能源场站并联输出低频交流电到二极管整流单元作为建模场景。首先分析环流表达式得到影响环流的电气参数,并将其划分为大信号环流和小信号环流。其中大信号环流包含电压幅值、相位以及输出阻抗不平衡3种场景,小信号包含载波相位、死区以及三相滤波电感不平衡3种场景。然后对6种场景下的环流进行数学分析以得到每种场景下环流特点,最后在Matlab/Simulink进行仿真实验验证理论分析中6种场景下的环流特点。