基于MATLAB_App Designer电力电子虚拟仿真实验系统设计

根据MATLAB_App Designer提供的界面布局功能,运用MATLAB_Simulink搭建电力电子仿真模型,设计了一套人机交互式电力电子技术仿真实验系统。该系统包含典型的电力电子仿真模型和实例,可以帮助学生和工程技术人员学习电力电子电路的工作原理,分析和研究参数设置对电路电压、电流等波形的影响,有利于提高学习者对电力电子技术的研究和设计能力。

风储锁相弹性耦合下的系统次同步振荡抑制技术

通过虚拟刚度建立储能与风电机组锁相间的弹性连接关系是高效抑制锁相环诱发次同步振荡的关键。以机械振动力学为基础,该文首先在风电机组锁相与储能虚拟同步机之间建立相位弹性耦合关系,并定义虚拟锁相刚度。其次,引入虚拟锁相刚度,建立风储弹性系统的两自由度运动模型,分析风电机组相位的幅频响应特性,并基于固定点理论,优化设计风储间整体刚度和阻尼。再次,提出虚拟锁相刚度控制策略,将其嵌入储能虚拟同步机控制系统中,并与虚拟惯量、阻尼环节构建风储弹性耦合控制系统结构。最后,搭建风储高渗透并网仿真系统,验证增设虚拟锁相刚度后,风电机组锁相环诱发的次同步振荡能够得到有效抑制,显著提升系统的稳定性。

低成本接收阵列方向图测试系统与方法

采用传统的相控阵测试方法对数字阵列及数字波束合成进行测试,存在系统复杂、设备齐套周期长、问题难解耦等弊端。因此,对于数字阵列及相关算法,需要一种不依赖天线和物理环境,且能够以低成本和高效率,在系统开发中期完成相关性能评估和迭代的方法。给出一种基于阵列信号模拟技术的低成本接收阵列方向图测试系统,并提出了随机虚拟相移技术用于解决测试精度不足的问题。基于简要的理论分析、给出了测试平台构成和测试流程,并通过仿真和实测验证了方法的有效性。

基于Web的凝汽器热力特性虚拟实验设计

基于Web的凝汽器热力特性虚拟实验,以某660 MW超超临界机组的凝汽器系统为原型,采用两相流仿真模型作为虚拟实验底层计算模型,准确模拟凝汽器系统的参数变化和热力过程的动态特性,直观形象地展示了凝汽器的特性曲线,填补了学生脱离实物设备无法实验的空白。该虚拟实验改变了实验教学方式,改善了教学效果;培养了学生对凝汽器系统的认识和理解能力,提高了学生的工程实践能力以及创新能力。

虚拟模板MIPs-SPE联用技术对茶叶粗提物中咖啡因的分离纯化研究

目的 采用儿茶素作为虚拟模板制备分子印迹聚合物(Molecular imprintingpolymers,MIPs)结合固相萃取(Solid phase extraction,SPE)技术对茶叶粗提物中的咖啡因进行分离纯化。方法 以儿茶素为虚拟模板,4-乙烯基吡啶为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,聚苯乙烯为大分子拥挤试剂,以原位聚合的方式制备虚拟模板分子印迹聚合物。测定该分子印迹聚合物的保留性能、形貌特征和孔径分布等性能,以该分子印迹聚合物作为固相萃取吸附剂,对茶叶粗提物中的咖啡因进行分离纯化。结果 所制备儿茶素分子印迹聚合物对咖啡因的最优印迹因子为4.57。对茶叶粗提物中的咖啡因进行分离纯化后,在咖啡因纯度高于95%的条件下,咖啡因的回收率可达85%以上。结论 以儿茶素为虚拟模板合成的分子印迹聚合物,可以用于茶叶粗提物中咖啡因的分离纯化。

固态变压器中隔离双向DC/DC变换器扩展移相下虚拟电流控制策略

该文以固态变压器后级隔离双向DC/DC变换器为重点研究对象,提出一种扩展移相下虚拟电流控制策略。通过分析后级变换器在扩展移相传输功率下相移量关系以获得最小电流应力最优解来提高变换器的传输效率,减少器件损耗。同时通过虚拟电流控制思想在线估算传输功率来提高系统动态响应性能,减少电流传感器使用。最后,对该文所提出的扩展移相下虚拟电流控制与扩展移相控制进行实验对比分析,验证了扩展移相下虚拟电流控制策略具有降低电流应力,显著提高变换器的动态响应的优点。

构网控制目标下系统故障特征及保护性能

分析了构网目标下的典型同步控制及故障穿越策略,提出了构网型变流器在故障分析时的等效电路。在此基础上,在相量平面分析了含构网型变流器系统稳态运行及各类故障工况下的电气量特征,指出构网控制目标下的故障特征与传统同步机系统的异同。重点针对当前电网中主流配置的电流差动保护与距离保护开展构网控制目标下的动作性能评估,并通过构建PSCAD仿真模型验证理论研究结果。分析表明,相比于传统跟网型控制,构网变流器控制技术通过模拟同步发电机的基本特性,为系统中的继电保护创造了一个相对良好的运行环境,有利于提高保护整体动作性能。

基于虚像相位阵列的光谱检测中角色散均匀性的研究

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,虽然有较大的波长响应范围,但是通常只能提供nm量级的分辨率而无法满足当下的高光谱分辨率的要求。虚像相位阵列(VIPA)具有大角度色散特性,可以有效提高系统的光谱分辨率,因而近年来不断被用于精细光谱检测的研究。但其波长和色散角度对应关系存在非线性,而且同一波长易产生多个衍射级次的光斑,从而造成额外的光能损失。因此,本文主要基于VIPA的交叉色散光路就如何降低VIPA色散的非均匀性的问题进行了理论分析和实验验证。首先基于傍轴理论的色散定律展开理论分析探讨了入射光腰尺寸、入射角度等参数对于VIPA色散的非线性程度和衍射级次数量的影响。然后通过进行仿真记录了宽光谱光源在不同VIPA倾斜角度条件下各波长衍射级次的数量,以及各波长对应的光斑质心的坐标值。计算各情况下的质心坐标与拟合曲线之间的距离均差,比较了不同角度条件下线性度的好坏。最后根据理论分析和仿真实验的结果进行实验。实验中记录了VIPA的交叉色散光路在不同的VIPA倾斜条件下出现的衍射级次数量,并利用一个波长可变的激光器得到了不同波长的光源在VIPA倾斜2°的实验条件下各衍射级次光斑的质心坐标。同样通过计算不同衍射级次光斑的质心与拟合曲线之间的距离均差分析不同衍射级次的线性度好坏。实验证明通过控制入射光束参数,可以一定程度上降低VIPA色散的非均匀性。VIPA倾斜角度越大且越靠近探测器中央位置的衍射级次线性度越好。

应用于斜楔块的子孔径虚拟源全聚焦成像

楔块斜入射检测工艺下,楔块会进一步降低全聚焦成像的缺陷检测能力。尤其是在检测大深度缺陷和粗晶材料时,全聚焦图像会因为缺陷回波幅值下降,导致缺陷图像的信噪比较低。为了提高入射能量,提出了应用于斜楔块的子孔径虚拟源全聚焦成像技术。研究结果表明:该技术通过延时控制子孔径阵元激励形成虚拟源发射,显著增加了射入到被检构件中的声能。在横向L值为20∼40 mm探头移动区间内,17∼38 mm深度范围内Φ3边钻孔幅值较黄铜全聚焦图像提高4.58∼7.12 dB;当钢制试块为被检对象时,在横向L值为30∼40 mm探头移动区间内,40∼65 mm深度范围内Φ1边钻孔幅值较全聚焦图像提高0.63∼2.35 dB。因此在该技术应用于楔块斜入射检测工艺下的粗晶材料检测,具有较好的检测效果。

五行虚拟现实技术联合睡眠认知行为疗法治疗心肾不交证慢性失眠临床研究

目的:观察五行虚拟现实(VR)技术联合睡眠认知行为疗法(CBT-I)治疗心肾不交证慢性失眠的疗效。方法:选取60例慢性失眠心肾不交证患者,按随机数字表法分别为试验组及对照组各30例。对照组予以CBT-I,试验组在对照组基础上采用五行VR技术治疗。2组均治疗4周。比较2组临床疗效,比较2组治疗前后低频功率(LF)、高频功率(HF)、低频功率与高频功率之比(LF/HF)、匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)、中医证候积分、汉密顿抑郁量表-17(HAMD-17)、汉密尔顿焦虑量表(HAMA)评分的变化。结果:试验组总有效率为66.67%,对照组为16.67%,2组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗4周后,试验组LF指标值、试验组LF/HF指标值、对照组LF/HF指标值治疗前后比较,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,试验组LF、LF/HF指标值均低于对照组(P<0.05)。治疗4周后,试验组睡眠质量、入睡时间、睡眠效率、催眠药物、日间功能障碍评分及总分低于对照组(P<0.05)。治疗4周后,2组中医证候积分、HAMA、HAMD-17评分均较治疗前下降(P<0.05),试验组中医证候积分、HAMA、HAMD-17评分均低于对照组(P<0.05)。结论:五行VR技术联合CBT-I治疗心肾不交证慢性失眠疗效较好,可改善自主神经中副交感神经及平衡性,提升睡眠质量。

光波导输入的双通道同步定标虚拟成像相位阵列光谱仪

激光频率梳定标的虚拟成像相位阵列光谱仪有潜力同时实现超高光谱分辨率与波长定标精度,对于天文光谱探测有重要意义。然而,现有的研究工作中,虚拟成像相位阵列光谱仪采用常规的双通道光纤输入模式,在受环境干扰时,两个通道的同步性较差,相对漂移严重,从而降低了光谱仪的重复性定标精度。为解决该问题,提出一种以光波导作为输入器件的双通道虚拟成像相位阵列光谱仪,利用波导通道之间相对稳定的特性,实现更高水平的同步定标精度。通过对不同环境下光谱仪的稳定性进行研究得出,在相似的测试条件下,波导输入的虚拟成像相位阵列光谱仪的重复性定标精度明显优于光纤输入时的定标表现。

面向暂态稳定性提升的构网型储能系统自适应控制方法

使用锁相环进行电网同步的跟网型新能源变流器在大信号扰动中容易发生暂态失稳问题。为探究新能源场站中的构网型储能对其暂态稳定性的支持作用,首先建立了跟网型新能源变流器与构网型储能变流器的暂态模型,在此基础上建立了含构网型储能的新能源场站的混合系统暂态模型。在暂态模型的基础上分析了储能系统不同出力对于不同工况下新能源场站暂态稳定性的影响。随后,提出了一种构网型储能自适应暂态支撑方法,可以做到不依赖储能系统与新能源场站的通信,控制储能系统自发地向系统注入合适的功率以为新能源场站提供暂态稳定性支持。最后,搭建了含构网型储能的新能源场站仿真模型及实验平台,验证了所提控制策略对于系统暂态稳定性提升的有效性。

EVB Phase Vocoder算法与MaxxBass算法在虚拟低音增强应用中的比较

介绍了虚拟低音增强实现中的MaxxBass算法与EVB Phase Vocoder算法。通过对比分析了基于时频分析的虚拟低音算法相对于传统非线性算法在算法灵活性、低音效果还原和合成信号畸变控制等方面的优势。实验证明,EVB Phase Vocoder算法合成的虚拟低音增强效果明显优于MaxxBass算法。

基于虚拟电力系统稳定器的低频振荡抑制策略

基于虚拟同步发电机(VSG)控制的新能源机组虽可增强电网惯量及频率稳定性,但可能继承与同步机类似的低频振荡问题。针对该问题,首先基于单台VSG并网的线性化模型,构建了适用于VSG的Phillips-Heffron模型,借助阻尼转矩法挖掘了VSG低频振荡的诱发机理。进一步提出一种附加于VSG无功环节的虚拟电力系统稳定器(VPSS),并给出了控制结构及基于相位补偿法的参数设计过程。研究结果表明:VSG发生低频振荡是由于系统受扰后,虚拟功角的振荡信号经过虚拟励磁调节器对VSG机电振荡回路产生了负阻尼转矩。将所提VPSS接入系统可在几乎不影响振荡频率的前提下,实现0.1~3 Hz下VSG低频振荡的有效抑制。

改进型虚拟锁相放大技术的电阻率测量系统

本文设计研究了针对强噪声环境下电阻率测量的硬件和软件系统,提出了一种基于卡尔曼滤波的改进型正交锁相放大算法结合恒流交流检测技术的电阻率测量方案。以BMn3-12(锰铜)材料为对象,对改进型正交锁相算法进行仿真验证,仿真结果表明:分别对比0,-10dB和-20dB的结果,传统算法的最大波动系数为27.21%,而改进型算法最大波动系数降低到2.86%,最大相对误差由15.20%降低至2.29%。实验结果表明:传统算法与改进型算法测量结果的最大相对误差分别为16.70%和2.90%,方差分别为2.90×10^(-3)和4.11×10^(-5),此方案提高了低信噪比情况下电阻率测量的准确度和精度,增强了系统的抗干扰能力。

基于虚拟电压矢量的双三相直线磁通切换永磁电机容错SVPWM策略

高可靠性是电梯驱动系统的首要指标。针对双三相直线磁通切换永磁(dual-three-phase linear flux switching permanent magnet,DTP-LFSPM)电机单相开路故障,提出一种基于虚拟电压矢量的容错空间矢量脉宽调制策略。首先,基于单相开路故障下的五维变换矩阵计算得到故障后的32个空间电压矢量分布。然后,筛选部分空间电压矢量,以z子空间电压幅值为零且每个扇区产生对称的脉宽调制波形为目标,重构得到12个虚拟电压矢量,相邻的2个虚拟电压矢量都由3个基本电压矢量组成,并用于合成参考电压矢量,不仅可以减少单相开路故障容错控制时的电流谐波,而且具有计算简单,易于硬件实现等优点。最后,搭建DTP-LFSPM电机驱动控制系统仿真与实验平台,仿真和实验测试结果证明所提容错策略的正确性和有效性。

液相质谱仪示教实验的虚拟仿真设计制作

以液相质谱仪(LC-MS)示教实验的虚拟仿真设计开发为例,介绍本项目团队成员自主设计的虚拟仿真场景应用于我校大型仪器分析示教实验制作过程。项目组运用开源软件Blender构建LC-MS仪器模型;运用虚幻引擎软件构建实验室教学场景,以此加深学生对分析仪器的内部结构和相关原理的理解,提升教学效果并延展教学评价体系。经过团队成员近三年摸索实践,虚拟仿真设计制作范围已涉及到我校多学科多个实验内容,希望以此累积逐步构建拟仿真在高校实践类教学实验中应用,也为相关高校提供借鉴参考意义。

基于相控阵与合成孔径聚焦方法的CMUT阵列虚拟声源成像技术

对电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列成像中的相控阵(PA)和合成孔径聚焦技术(SAFT)的综合方法进行研究,使用CMUT子阵列形成虚拟声源,并利用虚拟声源的辐射能量进行超声成像。通过对比不同孔径的超声波声束发散程度,得到CMUT阵列最佳子孔径阵元数量为9,CMUT阵列实验通过将子孔径阵元数量从1到15依次增加,观察水中两个不同深度的钉子成像清晰度来验证最佳子孔径阵元数量。与传统全矩阵捕捉(FMC)成像技术相比,多阵元SAFT合成的虚拟声源辐射能力更强,所以有更好的探测深度,同时由于利用子阵列进行超声数据采集,因此减少了CMUT超声成像系统的硬件采集通道数。

基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法

现有的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法以锁相控制为主,等效环路会受到负阻特性的影响,出现并网失稳的问题,影响谐振抑制效果。为此设计了基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法。首先,放大并网逆变器连接的电网阻抗,分析了光伏并网产生的谐振特征;然后,基于虚拟电阻进行光伏并网逆变器谐振频率响应的分析,通过调整谐振抑制参数,避免了光伏发电系统谐振频率偏移的问题;最后,在网侧阻抗终止了环流形态,从而进一步实现了对逆变器谐振的有效抑制。试验结果表明,该方法的谐振电流较低,增益谐振裕度在2~3 dB区间变化,表明该方法的谐振抑制效果较佳,能够应用于实际生活场景中。

关于高铁地震波场虚拟道集生成的理论分析

中国约80%的高铁运行于高架桥上,高铁振动通过桥墩传入地面.本文对运行于等间隔桥墩的高架桥上高铁振动产生的地下地震波场形态进行了理论分析,根据其在特定方向形成相干相位稳相点区域的特征,设计了一种基于多个不同速度高铁列车振动记录叠加,分离单桥墩激发虚拟地震波场的方法,并对单层与多层介质的情形进行了理论验证.