基于RLS-SVR的光伏并网变流器早期故障预测方法研究

针对光伏并网变流器故障预测问题,提出了基于鲁棒最小二乘-支持向量回归(RLS-SVR)的早期故障预测方法。从系统层面分析了光伏并网变流器脆弱元件退化互相耦合机理及对系统状态特征和早期故障特征选取的影响,进而提出了以特征相对变化量表征变流器状态的电路故障预测方法。为了减小工作条件对特征退化预测的影响,方法首先采用RLS-SVR算法,建立以工作条件为输入、状态特征为输出的无退化拟合RLS-SVR计算模型;然后,根据退化过程中工作条件序列、状态特征量序列,结合变流器无退化RLS-SVR拟合模型,计算特征相对变化量退化序列;最后,根据特征相对变化量序列,再次采用RLS-SVR算法构建特征相对变化量预测模型,以实现故障早期预测。预测方法无需额外增加传感器,具有简单、成本低、预测精度高的优点。最后,以光伏发电单相并网变流器为例进行了实验,结果验证了方法的可行性和有效性。     

电能质量变权综合评估及多功能并网逆变目标优化

光伏发电波动性和负荷随机性将引发电能质量评估指标的变化,多功能并网逆变器通常采用固化权重的综合评估指标及单目标优化控制方法,可能造成电能质量治理的劣化及剩余容量的利用率过低。该文利用混合变权原理改进的G1法,提出一种新的电能质量综合指标评估方法,该方法根据源、荷的动态变化,实时调整各电能指标的权重,实现对综合电能质量的客观评估。在此基础上,将电能质量综合指标最优和逆变器投入补偿容量最小作为目标函数,并对单项电能指标进行约束,利用带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）实现多目标优化。最后在Matlab中验证所提策略的可行性和有效性。     

基于加速应力试验的钽电容性能退化分析与建模研究

针对以3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)导电聚合物的固体钽电容,本文以温度和湿度为加速试验应力,采用变间隔测量法搭建4种应力85℃/85%RH、95℃/70%RH、95℃/85%RH、110℃/85%RH水平下的钽电容恒定应力加速退化试验平台,获取性能退化参量电容量和损耗因数的退化数据。针对在温湿度加速应力下钽电容退化参数的非单一变化趋势,利用有序聚类算法进行退化区间划分;基于误差函数斜率的变化率确定最佳分类数,获得钽电容的稳定退化区间;基于数据重构和维纳过程对电容量和损耗因数进行拟合,拟合精度分别达到97%和95%,验证维纳过程建模的有效性;结合Copula函数建立基于随机效应维纳过程的钽电容二元加速退化模型,进行钽电容可靠性评估,推导正常应力水平下产品寿命,符合寿命12～15年的规定。结果表明二元加速退化模型能够进行钽电容的退化性能分析和寿命预测。     

Design and implementation of a fuzzy logic-based state-of-charge meter for Li-ion batteries used in portable defibrillators

A fuzzy logic-based state-of-charge meter is being developed for Li-ion batteries for potential use in portable defibrillators. ac impedance and voltage recovery measurements have been made which are used as the input parameters for the fuzzy logic model. The load profile for the Li-ion battery packs comprises a continuous 1.4 A constant current discharge periodically interrupted by 10 A pulses. As the battery is cycled the available capacity diminishes and so the number of 10 A pulses that may be delivered decreases. Measurements are being made on a total of three battery packs at three different temperatures (0, 20 and 40 °C) and as expected the number of pulses deliverable by the battery pack diminishes as temperature is decreased. For example, at room temperature the battery pack was initially able to deliver 42 pulses early in the cycle life whereas at 0 °C the battery-pack is only able to initially deliver 12 pulses.The voltage recovery profile upon removal of the 10 A load has been used both in the time domain and frequency domain to develop fuzzy logic models to estimate the number of remaining pulses that the battery-pack can deliver. Accurate models are being developed to estimate the number of pulses that the battery pack can deliver at various stages of its cycle life and at the different temperatures. With sufficient data collected for the battery packs at room temperature accurate fuzzy logic models have been developed for estimation of state-of-charge and implemented in the Motorola MC 68HC12 microcontroller.     

Estimation of maximum available capacity of lithium-ion battery based on multi-view features extracted from reconstructed charging curve

A new method is developed in the paper to estimate the maximum available capacity which is an important basis for indicating the State of Health (SOH) of lithium-ion batteries. Firstly, a data reconstruction approach is proposed to pre-process the acquired data to suppress the influence of measurement noise and reduce the negative impact on estimation precision when measuring equipment adopts different sampling frequencies. Then, the variation trend of the incremental capacity curve obtained based on the reconstructed data with the battery aging is analyzed, and a health indicator (HI) including multi-view features is put forward to characterize the battery degradation more comprehensively. The multi-view features are coming from the capacity increment curve versus voltage and time, including the maximum value of the capacity increment curve, the voltage corresponding to the maximum value, other values surrounding the maximum value and so on. Finally, Support Vector Regression is used to establish a model between the extracted HI and the maximum available capacity, and two types of open source data are used to verify the performance. The experimental results show that the data reconstruction method and multi-view health indicator proposed in the paper can obtain high precision estimation results.     

磁环表面缺陷图像分割算法的研究及实时实现

为实现小型磁环表面细微缺陷图像无监督分割,并提高分割精度与计算效率,本文提出了一种基于改进2D Gabor滤波器组的自适应阈值分割方法。首先,利用多尺度、多方向的Gabor滤波器组对缺陷图像进行滤波降噪处理,抑制目标区域与背景区域内部的噪声污染,同时增强区域间的差异性；然后,通过对处理后图像的灰度统计特性分析,根据缺陷图像的灰度均值及方差构造了灰度阈值计算公式,实现了小型磁环表面细微缺陷图像的自适应分割。实验结果表明,本文算法可快速、准确地分割缺陷并抑制噪声干扰,在分割精度、计算效率等方面也优于传统的选择迭代法、OTSU、最大熵等方法,并能够在先进的SEED-DVS8168平台上实时实现,验证了此算法的可行性与实时性。     

一种新型的基于单电流调节器提高永磁同步电机系统负载与抗扰能力的算法

提出了一种根据永磁同步电机(PMSM)转速来调节交轴电压的最大转矩法。算法对电压极限矢量圆与电流极限矢量圆定量分析,找到电机稳定运行时的最大转矩点,通过在电压极限矢量圆补偿定子电阻压降修正最大转矩点。通过直接给定交轴电压的方式,充分利用修正最大转矩点的电磁转矩,提高电机的负载能力和抗干扰能力。仿真验证了该算法的有效性和可行性。对于最大转矩点的定量分析,使此模型具有良好的可移植性。     

铁镓合金阻抗频率特性测量与分析

通过测量铁镓合金在不同磁场下的阻抗频率特性,确定铁镓合金的柔顺系数S33和磁机械耦合系数K33,为铁镓合金在致动器和换能器等系统中的应用提供设计参考。分别测量棒状样品和片状样品在不同磁场下的阻抗频率特性,确定共振频率和反共振频率,计算S33和K33,并将片状样品与棒状样品特性参数进行对比分析。结果表明,片状和棒状样品的S33和K33随磁场的增加先增大后减小,在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品,片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。随磁场的增加先增大后减小，在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品，片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。     

永磁体对磁致伸缩位移传感器波导丝扭转 应变的影响分析

为提高磁致伸缩位移传感器输出电压幅值,对波导丝的扭转应变进行研究。基于电磁学与理论力学相关理论建立了波导丝扭转应变的数学模型及三维有限元仿真模型,对波导丝扭转应变的影响因素进行分析。并进行实验,得出相对应的传感器输出电压变化情况。结果表明,传感器输出电压与波导丝发生的扭转应变量最大值变化趋势一致,两者均随着永磁体充磁、几何参数、放置角度的增大而增大;随着永磁体与波导丝间距离的增大,呈现出先增大后减小的变化趋势。最终确定永磁体长度15 mm,宽度10 mm,高度5 mm,长度方向充磁1T且充磁方向垂直于波导丝放置,且永磁体与波导丝间距离调整为25.5 mm,此时波导丝扭转应变量达到最大3.84×10~(-4) mm,传感器输出电压也达到最大0.109 V。该研究结果对永磁体充磁方向、充磁大小、几何参数、放置方式以及永磁体与波导丝之间距离合理的选择提供了指导。     

变形工作状态下非等间距柔性 NFC 标签天线设计

柔性NFC标签天线常处于变形工作状态,为解决该工作状态下易出现的频率偏移及偏移引起的工作性能下降问题,提高其在人体无线健康监测应用领域的适用性,本文设计了一款可贴合人体皮肤且性能优良的柔性NFC标签天线。该天线采用镓铟液态金属作为柔性导电材料,与PDMS柔性衬底材料相结合,使其具有良好的可拉伸性和可弯曲性;基于小型化NFC天线设计的原则,提出非等间距结构设计方案,提高其工作带宽,实现NFC标签天线在变形工作状态下依然保持相对稳定的电学参数、谐振频率及通信距离,增强其工作稳定性。通过仿真和实验测试结果表明,外形尺寸为25 mm×25 mm且线间距增长率为200%的非等间距NFC标签天线,在-10 dB以下工作带宽高达0.87 MHz,相较于具有相同面积的等间距天线,工作带宽最大增幅高达52.6%;针对此柔性NFC标签天线应用环境的特殊性,通过不同变形状态下的工作性能稳定性测试显示,30%拉伸工作状态时,天线的中心频率偏移率仅为3.2%;曲率半径为5 mm的弯曲工作状态时,天线的中心频率偏移率仅为2.4%,天线通信距离始终不低于30 mm,在变形工作状态下总体表现出良好的工作稳定性。