基于改进禁忌搜索的多目标自动化仓库调度

针对产品质量和路径的多目标自动化立体仓库调度优化问题,为平衡解的收敛性和多样性,提出一种改进的多目标禁忌搜索算法。该算法的改进在于,一方面为Pareto解空间构造可行的初始解,改造了禁忌搜索的邻域结构;另一方面采用惩罚策略,使搜索能够跳出局部最优。面向出入自动化立体仓库的产品在时间上有特定要求的工业生产过程,建立了兼顾质量和路径的多目标优化模型,并运用改进的多目标禁忌搜索算法对其实现了调度优化求解。实例仿真表明,所提算法对仓库调度优化问题在解的质量及求解效率上都取得了较好的效果。

基于SSTDR的光伏连接器故障检测

随着运行时间的增长,光伏连接器会出现氧化、老化、松动等现象,易导致接触不良、发热等问题,最终可能引起断路、电弧等故障,对光伏系统的高效、安全运行造成不良影响。由于光伏连接器故障会引起其等效阻抗的变化,该文采用扩频时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)来进行检测:通过向光伏连接器所在的光伏组件串注入正弦高频信号调制的伪随机序列序列测试信号,分析入射信号与反射信号的相关特性,再与健康状态下的特性进行比较,来实现光伏连接器故障在线诊断。对此进行仿真计算并在4块光伏板组成的光伏组串中进行实验,发现开路故障时包络面积最大可达到5×10^(5),而脱离故障时包络面积最小为0.8×10^(5),二者皆远大于健康时的包络面积0.07×10^(5),可有效诊断光伏连接器是否发生故障。

光伏电站中直流电弧故障的噪声强度分析

针对大型光伏阵列中不同位置的直流串联电弧或并联电弧故障,基于电弧静态伏安特性和光伏阵列输出I-V特性,分析电弧的稳态工作点和电阻特性,进而定性推断电弧电流信号噪声的强度关系。结合实验测试,从电弧电流频域分量大小的角度,明确了光伏阵列不同位置的同类型电弧故障检测的难易程度,为大型光伏电站中各种位置的电弧故障有效检测提供了参考。

基于电流型PWM整流技术的转子变频调速系统

提出了一种基于电流型PWM整流技术的转子变频调速系统,不仅可以提高串级调速系统的功率因数,减少网侧谐波污染,相比于电压型内馈斩波串级调速系统,还可以省去中间直流回路的Boost斩波器,使得系统结构变得更加简单。文中首先介绍了转子变频的主电路及工作原理,并指出其应用于风机、泵类负载进行调速所具有的优点。其次深入分析了转子变频的开关模式及其等效特性,然后给出了基于电流型PWM整流技术的转子变频调速系统的控制框图,最后通过仿真和实验验证了该方案的可行性。

光伏电站中故障电弧信号的传输行为研究

在大型光伏电站中存在数量众多的连接点和连接线缆,表明可能产生电弧故障的潜在发生点很多,故障电弧信号从发生点到达电弧检测单元可能需穿过光伏组件串和连接电缆。为分析光伏系统直流故障电弧信号从故障点传输到检测点可能的信号变化情况,建立大型光伏电站的高频等效模型,分别针对不同位置的串联、并联电弧信号到达直流母线上电弧检测点的传输行为进行仿真及分析。结合实验模拟测试,证实电弧信号主要会受传输线缆寄生参数的影响而导致其频率特性发生一定的改变,在大型光伏电站故障电弧检测过程中的信号特征提取需考虑电弧信号的变化。

电站智能无线巡检移动机器人系统设计

针对电站中电力系统环境复杂的问题,设计了一种基于改进的OpenWrt系统和Android系统的电站智能无线巡检机器人。该系统以无线嵌入式处理器AR9331和基于Cortex-M3的ARM处理器STM32为双处理器核心,并在无线处理器上运行改进的OpenWrt操作系统,实现无线路由功能,同时引进一种新型的MJPEG压缩算法。实现了Android智能手机对巡检机器人的无线控制、视频实时采集与显示。经设计研发和现场测试,系统可运行在电站狭小、阴暗等复杂环境中,完成无线巡检任务,具有良好的稳定性和灵活性。

新能源微电网多层级车网协同优化策略

针对规模化电动汽车(EV)接入新能源微电网(NEMG)的经济运行与负荷波动问题,提出一种考虑用户积极性的NEMG多层级车网协同优化策略。首先,负荷层在考虑用户积极性的前提下将EV作为一种控制负荷的手段,通过分时电价来优化用电负荷;其次,微网层为最大程度贴合清洁能源出力态势,采用清洁能源支撑负荷层优化后负荷并由EV与储能参与辅助调节;最后,配网层通过主网与燃气轮机消纳结余净负荷,由结余清洁能源入网获取收益以实现经济性与安全性高度统一。算例分析表明所提策略可实现多主体共赢,验证了所提方法的合理性与有效性。

面向人机交互的手势指向估计方法

针对人机共融环境中机器人与人之间的交互问题,提出了一种面向人机交互场景的手势指向估计方法,通过人体指向手势,以实现机器人对工作平面上指向目标点的信息交互。首先,基于RGB-D相机与VICON人体动作捕捉系统,构建时间同步的视觉指向手势位姿数据集,其中的每个样本包含人体指向手势的RGB-D图像和指向手势的位姿真值;其次,提出融合语义与几何信息的指向手势位姿估计多层次神经网络模型;然后,设计融合位置点误差ΔP和方向角度误差Δθ的射线近似损失函数,并基于构建的数据集,对指向手势位姿估计模型进行训练;最后,在实验室环境中进行了人机交互实验与模型验证。实验结果表明,在距离相机5 m的范围内,指向手势检测的平均精度为98.4%,指向手势位姿的平均位置误差为34 mm,平均角度误差为9.94°,进而实现工作平面上的手势指向目标点的平均误差为0.211 m。

分布式并网发电系统在孤岛时的运行控制

以光伏并网发电系统为对象,提出了分布式并网发电系统在孤岛下继续供电运行的控制策略,将含有分布式并网发电系统的电网进行孤岛分层,通过控制不同层次的孤岛控制单元和并网发电逆变器以实现孤岛运行,同时分析了孤岛控制单元的主要功能和并网逆变器在孤岛运行中输出功率自调整以及电网恢复正常后再并网的方法。仿真和实验结果表明,该控制方法可使分布式并网发电系统在并网和孤岛下灵活运行,从而提高了分布式并网发电系统的使用率。

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法。这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现。仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性。

直驱式风力发电系统的三相Z源并网逆变器建模与控制

提出将新型的三相Z源逆变器应用于直驱式风力并网发电系统中,并将传统三相PWM并网逆变器模型和等效的Z网络模型结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型,分析了直通占空比改变对系统的影响,提出了在并网条件下获取稳定的Z网络电容电压和解耦的d、q轴网侧电流分量的控制策略,并给出了外环电压设定值的约束条件。实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

三相PWM并网逆变器在幅相控制下的启动性能改善

阐述了三相PWM并网逆变器幅相控制中的相量调节原理,针对系统启动时并网冲击电流大和动态响应较慢的问题,提出了开启电压预测控制和电流前馈控制两种方法,利用直流母线电压变化率推导出起动时刻理想初始参数和电流前馈调节量,有效地改善了系统在幅相控制下启动并网时刻的动态性能。通过15kW的三相PWM并网逆变器样机的实验结果证实了文中所提控制策略的正确性。

多相聚磁式横磁通永磁电机的自定位力矩研究

横磁通永磁电机研究日益得到广泛关注,然而其自定位力矩造成的机械震动、噪音污染不容忽视。该文在总结现有横磁通永磁电机结构特点的基础上,提出一种多相聚磁式组合定子横磁通永磁电机拓扑,并采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析和性能计算,结果证明在轴向和径向进行多相合成设计可以在提高电机输出功率的同时使部分自定位力矩相互抵消,有效抑制转矩脉动,适宜在低速、大功率、直接驱动的工业和军事领域推广应用。并基于分析结果研制了一台四相TFPM样机,实验测量和仿真结果的一致性证明了设计方法的正确性和有效性。

绕组交叉换位对高频变压器参数影响的分析

为了掌握不同交叉换位结构对变压器参数影响的情况,针对平面卧式变压器,利用有限元分析(FEA)方法计算变压器窗口内磁场能量,将绕组交流电阻和漏感随交叉换位的变化进行量化,获得了KR、KL两个系数来分别表征线圈交流电阻和漏感的变化规律。实例计算验证了系数的有效性,即已知一种绕组结构的交流电阻和漏感,就可利用这两个系数通过简单计算获得其它形式绕组结构的参数,此为高频变压器的初期设计提供有效支持。

三相PWM整流器直接电流控制中进行SAP WM调制的新方法

本文提出一种在PWM整流器直接电流控制中采用零轴谐波注入法进行SAP WM(Saddle Pulse Width Modulation)调制的新方法。利用傅立叶级数分析了SAP WM调制波的谐波成分,并构造了与这些谐波成分相等效的三角波函数。阐述了在零轴注入三角波实现SAP WM的控制方法。仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性。

一种单相锁相环的数字实现

分析了单相并网系统锁相环的基本原理和特性。介绍了一种基于二阶广义积分器构造α,β静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于α,β静止坐标系到d,q同步旋转坐标系的数字锁相环原理,实现了基于虚拟两相直角坐标系的数字锁相环控制。采用同步采样技术抑制电网频率波动对该方法的影响,提高数字锁相环工作的频率范围。利用Matlab软件对电网电压频率、相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28015DSP为控制核心的实验装置,仿真实验结果表明,该锁相环可以很好地跟踪系统频率的变化从而实现相位的锁定。

建筑空间负荷预测方法

对建筑空间负荷计算方法的研究现状进行了分析总结,归纳出3类主要的负荷计算方法:基于机理建模的计算方法,基于数据学习的逐时预测方法,基于软测量的实时预测方法。基于机理建模的计算方法比较成熟,准确性高,比较适合在建筑空调系统的设计阶段进行模拟分析。后2种方法适用于空调运行阶段的实时调控,具有较大的发展潜力,但基于数据学习的逐时预测方法需要进一步加强模型泛化能力及动态实时性方面的研究,基于软测量的实时预测方法则需要在模型准确性、参数辨识有效性等方向重点关注。

基于IEEE802.15.4a的无线测控网络协议

为满足工业现场测控任务对网络通信实时性的要求,提出一种基于IEEE802.15.4a的无线测控网络协议,其中的令牌控制子层采用令牌机制管理各站点对无线信道的访问,克服了CSMA/CA机制无序竞争的缺陷,保证数据传输的时间确定性,介绍协议栈模型、逻辑令牌环动态建立过程以及令牌故障的自恢复机制,并在硬件平台NanoNET上加以实现。实验结果表明,该协议能够在强电磁干扰环境中稳定运行,具备实时特性。

感应电机全阶磁链观测器矢量控制系统的离散化仿真

基于MATLAB/Simulink仿真平台,采用模块化的思想分别建立了矢量控制模块、全阶磁链观测模块及转速自适应模块,建立了无速度传感器异步电机全阶磁链观测器的离散化仿真模型,可以十分便捷地实现和验证控制算法。与使用S-function搭建的全阶磁链观测器连续域的感应电机模型和控制模型仿真方法相比,给出的模块化离散仿真模型能够大大提高仿真速度。仿真结果表明,离散化采样周期可以合理控制仿真速度和精度,同时也证实了该离散化仿真模型的合理性、有效性,为电机控制系统的快速仿真研究提供了一条思路。

基于Nios Ⅱ的直流电机控制系统设计

直流电机的控制一般采用单片机或DSP作为核心控制器,集成度较低并且稳定性较差。文中介绍了一种基于Nios Ⅱ软核处理器的直流电机控制系统。利用SOPC平台设计并封装了PWM模块,在FPGA内嵌入Nios Ⅱ软核作为微处理器,借助光电编码器实现电机测速反馈。同时,采用数字PID算法实现对直流电机的PWM闭环调速控制,并最后对数字PID算法进行改进。实验表明,改进后控制系统的动态性能得到了很大的改善,而且整个系统的设计简单,集成度高,系统稳定,同时也在实际的应用中得到了验证。