多电平电流源变流器研究综述

由于自身结构的特点,多电平电流源变流器非常适合应用于超导储能、电动汽车充电桩等低电压大电流充电场合,具有良好的发展前景。总结了国内外多电平电流源变流器的研究现状,归纳了多电平电流源变流器的常用拓扑及各自优缺点;总结了基波调制、载波调制、空间矢量调制和特定谐波消除调制4类常用调制方法的特点,分析了载波交换、调制波自适应修改和动态冗余矢量分配3类电感电流均衡控制方法。最后,提出了一些尚待深入研究的问题,供读者参考。

基于激光位移传感器的螺纹孔位姿搜索方法研究

传统自动化螺丝锁付时,若工件姿态或螺纹孔位置不确定,则无法实现螺丝锁付。针对此类情况,提出一种利用激光位移传感器确定工件位姿及搜索圆孔特征中心点的方法,无需设计专用夹具,可应用于各种不同工件。同时以常见的环形组孔工件为例,设计搜索策略以获得螺纹孔精确位姿,并通过实验,证明方法的有效性。

主动配电网保护方案的研究

主动配电网中含有分布式电源,故障电流的方向和幅值发生变化,传统配电网保护会因此发生误动或拒动。目前提出的解决方案大多需要引入电压信息,而配电网一般不具备此条件。文章研究了适用于主动配电网的保护技术,提出不需电压信息的方向元件,该方向元件利用母线上3条以上线路的故障分量电流相位来判断故障方向,灵敏度高。提出4种不需电压信息的保护方案,包括方向过流保护、纵联方向保护、母线保护和广域保护方案,可以为主动式配电网提供比较全面的保护,灵敏度高,动作速度快,有利于提高主动配电网对分布式电源的容纳能力。Simulink仿真验证了方案的有效性。

机器人用功能材料的研究与应用进展

机器人用功能材料按其显示功能的过程可分为一次功能材料与二次功能材料两大类,目前一次功能材料的研究主要集中于柔性导电与半导电材料,二次功能材料的研究则集中在电能转化材料、热能转化材料与机械能转化材料等。概述了两类功能材料在机器人上的研究与应用现状,并对如何进一步开发和应用功能材料以推动机器人向着更灵活、更智能的方向发展进行了探讨。

高填充高导热环氧复合材料的制备与性能研究

研究了亚微米球形石英粉和微米高纯氧化铝粉对已含硅微粉高填充环氧树脂基复合材料导热性能和介电性能的影响.结果表明:由于分散性不好,亚微米球形石英粉的添加导致复合材料性能下降.氧化铝粉的添加可以显著提高体系的导热系数和介电常数,对介电损耗影响很小.在相同条件下,双峰分布的氧化铝粉较单峰分布提高导热系数的效果更明显,添加30(质量分数,%)双峰分布氧化铝粉和50(质量分数,%)硅微粉样品的导热系数达到了1.72 W/m·K.

结合深度学习与生物特征识别在冷链拣选中的算法研究

机器人对食品的抓取、拣选是工业自动化中的一个常见问题,但是食品通常形状不规则、特征多变,导致快速、稳定的视觉分析与定位较为困难。提出了一种结合深度学习与生物特征识别的目标点定位方法,首先使用深度学习模型对目标点进行粗定位,之后在粗定位点的邻域中,利用生物特征进行微调,得到精准的目标点坐标。所设计的方法在常见食品——虾的数据上进行了模型训练与性能验证。首先将虾的图像进行预处理后输入深度学习模型得到粗定位点,之后对虾的位姿进行归一化并提取轮廓线,基于对搜索域内的轮廓拟合与特征点检测以精确定位目标点。实验结果证明了该方法的有效性:在包含1000张实测样本的测试集上,整体方案的识别率达到97%,可初步满足实际工业应用的要求。

距离保护在双馈风电机组接入系统的应用分析

新能源的大规模接入对系统内传统继电保护的影响已经显现,部分地区继电保护在近区故障时灵敏性与可靠性下降。聚焦距离保护在双馈风电机组接入系统中的应用,对跟随型逆变器的双馈风电机组的故障特性进行分析。在假设风电机组电动势不变的情况下,通过叠加原理计算系统等值阻抗,并将电压相位突变转化为系统等值阻抗变化问题,进而分析正序电压极化阻抗继电器的行为。分别针对联络线上风电场侧和系统侧的阻抗继电器展开研究,结果表明,故障时双馈风电机组系统的等效阻抗变化会导致阻抗圆灵敏角偏移,从而使得风电场侧距离保护在正向故障时可能出现区外误动区内拒动的情况,系统侧距离保护在反向故障时可能存在误动的风险。此外,联络线上发生故障,系统等值阻抗的变化还可能导致无故障相邻线路的误动。最后,参照现场接线图搭建仿真模型,对风电场侧、系统侧和负荷侧的快速距离保护进行验证,试验结果与之前的分析结论一致。

光伏出力随机性分量的提取和统计特性分析

准确刻画光伏出力的随机特性对分析光伏电站并网的影响具有重要的作用。然而受日地运动和大尺度天气过程影响,光伏出力整体上却表现出日周期性和年周期性而并非一个单纯的随机序列,因此从光伏出力序列中区分规律性与随机性特征并正确提取出其随机性分量显得尤为重要。根据不同物理因素的影响,基于太阳辐射模型和最小二乘原理,提出了一种光伏出力随机性分量的提取方法。基于该提取方法,利用甘肃及德国的光伏实测数据对所提随机性分量进行了详细的统计特性分析。

光伏发电功率持续时间特性的概率分布定量分析

随着光伏发电渗透率在电力系统中的快速增加,电网的规划和调度过程中均有必要对其进行精细化的考虑。但光伏发电功率具有较强的随机性,对其稳态功率特性的描述需要采用概率统计手段。首先根据光伏出力运行点及其波动限值定义了光伏出力状态,然后针对光伏出力维持在某一状态不变的时间长度进行了定量研究,提出了光伏发电功率持续时间分布的概念。基于德国和中国实测数据的分析表明:光伏出力的持续时间分布存在明显的双峰值特征,适合采用逆高斯分布和广义极值分布函数进行加权混合拟合;双峰值特征表明,光伏发电可能在局部云层扰动下出现快速功率波动,从而只能在数分钟内保持出力状态不变,也可能在天气条件良好时跟随日地运动缓慢变化,其出力可维持某一状态长达数小时。所述研究可用于光伏发电功率调度控制过程中测量和决策周期的选定、光伏电站输出波动限值检验等,进而为输电系统中设备的设计选型提供重要的参考依据。

多传感器协助机器人精确装配

在传统的机器人装配系统中,工业机器人只能以固定的姿态装配由输送线输送的工件。这种装配系统,由于物料输送系统误差大,很难满足产品高精度装配要求。随着机器人装配技术的发展,提出了多传感器协助机器人自动装配系统方案,它能有效地降低供料供料系统误差。在这种装配方案中,位移传感器依据零件表面特征快速示教机器人确定初始装配位姿。力传感器依据装配过程中测量的力、力矩信息,引导机器人精调装配位姿。最后结合一实例,来验证提出的装配系统的准确性和实用性。

考虑光伏电站时空相关性的光伏出力序列生成方法

为了更好地研究光伏并网对电力系统的影响,该文提出一种考虑时空相关性的光伏出力序列生成算法。首先针对国内外多个光伏电站的实测出力曲线进行分析,结合太阳辐射规律性变化趋势、每日总体大气衰减情况、局部云层扰动等影响光伏出力的3个主要因素,将光伏出力分解为理想出力归一化曲线、幅值参数和随机分量3种成分。在此基础之上,提出利用典型日数据的理想出力提取方法和基于向量自回归模型(vector auto-regressive,VAR)的幅值参数序列生成方法。前者能够精确描述光伏出力的规律性变化趋势,后者不仅可有效保持单光伏电站的出力均值、方差、概率分布等重要统计特性,还能较好地表征多个光伏电站之间的空间相关性。随机分量经验证满足t location-scale分布,可通过蒙特卡罗抽样生成。最后,利用甘肃6个光伏电站及德国5个区域级光伏出力数据对所提方法的有效性进行仿真验证。

基于数据驱动和深度置信网络的配电网无功优化

随着分布式电源和随机负荷电动汽车等的大量接入,配电网的运行环境日益复杂,对在线无功优化及其快速性提出了更高的要求。该文将“深度学习”引入配电网无功优化,提出了基于深度置信网络的无功优化方法。通过构造高维随机矩阵,从配电网运行数据中提取统计特征作为输入,将历史控制策略进行编码作为输出,利用先无监督后有监督的方式训练深层架构,学习系统特征与无功优化策略之间的映射关系,建立基于数据驱动和深度置信网络的配电网无功优化模型。基于改造的IEEE-37节点主动配电网仿真模型,对比分析了历史数据量和分布式电源渗透率场景对传统优化方法,场景匹配方法和所提方法的无功优化效果的影响。结果表明,所提方法可明显降低网络损耗和节点电压偏移,它不依赖于系统的模型和参数,在线决策速度快,且对历史数据量要求较低,在高渗透率分布式发电等未知场景下仍能表现优良,验证了该方法的正确性、有效性和较强的鲁棒性。

融合历史数据和实时影响因素的精细化负荷预测

随着智能电网技术的飞速发展,对负荷预测的精度提出了越来越高的要求。融合负荷、天气等多源数据,提出了一种基于数据融合的支持向量机精细化负荷预测方法。首先对负荷历史数据进行聚类分析,将运行日分成六类。然后将负荷数据和温度、湿度等天气数据进行融合,针对六类聚类结果分别建立基于数据融合的支持向量机精细化负荷预测模型,并对模型参数进行全局优化。采用不同的预测模型对浙江省某地级市2013年的负荷进行预测,结果表明所提出的负荷预测方法的预测精度明显高于传统的负荷预测方法的预测精度。

基于随机矩阵和历史场景匹配的配电网无功优化

配电网的无功优化是保证配电网供电可靠、经济运行的一项重要工作。将大数据理论引入配电网无功优化,提出一种基于随机矩阵的无功优化方法,它不依赖于配电网的模型和参数,直接利用配电网在运行过程中产生的运行大数据以及当地的环境数据构造7种高维随机矩阵,提取57种特征指标,再应用主成分分析法对这些特征指标进行降维处理,然后匹配历史数据库中已有的场景,快速找到特征指标与当前系统最相近的场景,直接采用匹配场景的控制策略作为当前系统的无功优化控制策略,以减小有功网损和节点电压偏移。最后,在改造的IEEE-37节点配电网仿真模型上进行算例验证,其中增加了光伏/风电等分布式发电和电动汽车充电站等随机负荷模型。结果表明,方法可有效地对配电网进行无功优化,摆脱了配电网模型的限制,可快速做出控制决策。

基于状态观测器的电解电容在线状态监测方法

基于状态观测器原理,提出了一种用于电解电容的在线状态监测方法。该方法可以在线估测电解电容中电容和等效串联电阻(ESR)的值,而无需将电解电容从应用系统中拆解出来。该方法在应用时,无需额外增加硬件,即可达到很高的估测精度。由该方法估测得到的电容和等效串联电阻值,可以用于预测电解电容的剩余有效寿命,为提前检修提供合理的时间安排。通过仿真分析和实验,验证了所提方法的有效性。实验结果显示,该方法可得到相对误差小于3%的高精度结果。

电热老化对聚丙烯薄膜形态及击穿特性的影响

选取了通过GB/T 11024.2—2001规定的1 000 h老化试验的电容器单元,以及相同设计的新下线未服役电容器单元,对2台电容器单元中的聚丙烯薄膜分别进行了差示扫描量热法分析(DSC)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、凝胶渗透色谱法(GPC)检测以及小面积电极击穿试验,通过结果的对比分析得出了该条件下的老化对聚丙烯薄膜内部形态以及击穿特性的影响。结果表明,聚丙烯膜的结晶度在老化后会有略微的降低,整个老化过程不会有明显的其他物质产生或分子链大规模断裂,薄膜的击穿场强降低,而击穿性能的退化主要体现在击穿场强在老化前就较低的部分。

锂离子电池及电池储能系统的安全考量(英文)

介绍了锂离子电池的原理及电池安全性相关理论。基于对锂离子电池单体的滥用试验结果,分析比较了软包锂离子电池和壳装锂离子电池的安全性能。为电力系统背景下的研究、设计和运行人员描述了电池储能系统的安全考量并阐述了电池储能系统的安全性改良措施。

自适应线路差动保护新原理

电流差动保护广泛用于高压线路主保护。传统线路差动保护受线路分布电容电流及负荷电流的影响较大,可能引起灵敏度降低;且外部故障并发生CT饱和时可能引起误动,而额外引入的CT饱和识别和闭锁措施通常又降低了保护的动作速度与灵敏度。该文提出了利用线路两端电流相角信息的自适应差动保护新原理,该原理同时兼具优异的灵敏性、速动性和安全性。该原理本身不受线路电容电流的影响;不受CT饱和的影响。不受负荷电流的影响;动作速度快,且动作时间离散度小。PSCAD/Matlab模型仿真验证了新原理的有效性。

串联多端高压直流系统直流线路保护方案

研究了串联多端直流系统保护原理。分析了传统双端高压直流系统和串联多端直流系统在继电保护视角的异同。研究了传统直流保护在串联多端直流系统中遇到的问题。为了给串联多端直流系统提供超高速、高可靠性、高灵敏度的主备保护方案,本文提出了在轻微修改平波电抗器结构和直流滤波器安装方式基础上的基于行波变化率的行波保护方案,该方案可以用作串联多端直流网络中输电线路的主保护。PSCAD模型仿真验证了所提方案的有效性。

单级反激微型逆变器控制策略

根据单级反激微型逆变器拓扑的特点,提出了一种新的控制策略,使逆变器根据工况不同分别工作于临界连续模式和断续模式。该控制策略可显著提高逆变器在全功率范围内的效率并有效改善逆变器的并网波形质量。介绍了单级反激微型逆变器新型控制策略的工作原理,推导了控制变量与电网电流的关系式,并进行了仿真验证,结果与理论分析一致。