120°相带环形绕组圆筒型永磁直线发电机定位力降低的优化设计

圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)采用120°相带环型绕组可以提高其功率密度,然而,TPLMG具有较大的定位力,这会引起发电机的振荡甚至使系统不稳定.为了解决这一问题,该文对120°相带环形绕组(120°-TPMLG)的圆筒型永磁直线发电机进行优化设计.首先利用有限元方法研究不同结构参数(定子铁心长度、极弧系数、槽肩宽度、定子齿宽和气隙长度)对定位力的影响.根据分析结果,结合田口方法对发电机进行优化设计,在不损失输出功率的情况下使定位力最小,得到120°-TPMLG的最优结构参数.为了验证优化设计过程的有效性,将优化后的120°-TPMLG与初始发电机的性能进行比较.结果表明,优化后的120°-TPMLG的定位力得到了极大的减小,输出功率也略有增加.因此,该文采用的优化方法对减小120°-TPMLG的定位力是有效的.     

基于改进完全局部二值模式火焰特征提取的 转炉炼钢终点碳含量预测

转炉炼钢火焰图像特征的准确提取是预测终点碳含量的关键,针对于火焰图像相似性高进而难以区分碳含量相近的火焰图像,导致无法准确精准预测碳含量的问题,提出一种改进完全局部二值模式(improved complete local binary pattern,ICLBP)的彩色纹理特征提取方法,用于提取不同碳含量下更具区分性的炉口火焰图像特征并进行终点碳含量的预测.首先,在不同颜色通道下采用局部相位量化(local phase quantization,LPQ)提取图像相位信息,与CLBP提取的图像幅值信息组合成融合特征ICLBP_MP,以增强CLBP算法结构的鲁棒性;然后,通过改进的颜色信息加权策略对其进行加权,以增强火焰图像的颜色对比度信息;最后,使用K近邻回归模型对碳含量进行预测.实验结果表明,碳含量预测在0.02％误差范围内的准确率为83.9％.     

基于相空间重构和随机配置网络的电力负荷短期预测

针对配电网负荷随时间空间变化的非线性特征导致短期负荷预测精度低和模型训练时间成本高的问题,设计了一种基于相空间重构(phase space reconstruction, PSR)和随机配置网络(stochastic configuration networks, SCN)的电力负荷短期预测模型。首先将配电网数据中与负荷相关的气象数据通过主元分析法(principal component analysis, PCA)进行数据降维,并与负荷序列组合成多变量的时间序列,运用混沌时间序列理论,通过互信息法和虚假近邻法求取参数并重构相空间,最后使用随机配置网络预测电力负荷。采用欧洲电网公开数据集的历史负荷和气象数据验证所提方法,结果表明,与网格搜索法优化的支持向量机(support vector machines, SVM)、反向传播神经网络(back propagation neural networks, BP)、长短期记忆网络(long short-term memory network, LSTM)和整合移动平均自回归(autoregressive integrated moving average, ARIMA)相比,所设计方法具有智能化水平高、运算高效的特点,有一定的实用价值。     

载体包裹填料提高PE/PP/EPDM/BN材料导热性

以三元乙丙橡胶(EPDM)/氮化硼(BN)复合材料为母料,通过熔融共混EPDM/BN复合材料与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),制备PE/PP/EPDM/BN复合材料。采用PE∶PP的比例为5∶5,以使复合材料形成共连续结构;通过EPDM包裹BN的方法,实现BN在PE/PP/EPDM/BN复合材料共连续结构的相界面处分布,以形成导热通路,从而提高PE/PP/EPDM/BN复合材料的导热性能。通过接触角测试和扩散系数公式计算预测了EPDM会选择性分布在PE/PP/EPDM复合材料共连续结构的相界面处。通过连续度计算结果得出,EPDM为PE和PP总质量的15%时,EPDM的连续度为85.3%。由扫描电子显微镜分析表明EPDM在PE/PP/EPDM/BN复合材料中连续贯通。由导热测试分析知,随着BN含量的增加,PE/PP/EPDM/BN复合材料的热导率逐渐增加。这项研究提高了PE/PP复合材料的热导率,此材料在电子工业中可能具有潜在应用。     

YAG thermal barrier coatings deposited by suspension and solution precursor thermal spray

Yttrium aluminium garnet (YAG) is a promising topcoat material for thermal barrier coatings due to its high temperature stability and better CMAS (calcium-magnesium-alumino-silicate) resistance. YAG topcoats were deposited by suspension and solution precursor high-velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spray. The relationships between processing, microstructure and final properties were studied through a range of characterization techniques and thermal cycling tests. The microstructure of the as-sprayed YAG topcoat from stoichiometric solution precursor (SP-YAG) had distributed pores and inter-splat boundaries, while the as-sprayed topcoat produced from suspension (S-YAG) had vertical and branched micro cracks, pores, and inter-splat boundaries. Both as-sprayed coatings were composed of amorphous phase, hexagonal yttrium aluminium perovskite (YAP) and cubic YAG. In thermal cycling tests, 20% of SP-YAG failure was reached after the 10th cycle; whereas, S-YAG reached the failure criteria between the 60th and 70th cycle. The failure of both the SP-YAG and the S-YAG topcoats occurred due to thermal stresses during the thermal cycling.     

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析

该文对弱电网下基于锁相控制并网变换器的小扰动同步稳定问题进行研究。首先,以机理化揭示并网变换器同步特性为目标,通过将其和传统同步机的同步动态进行类比等效,建立适用于并网变换器同步稳定分析的类Heffron-Phillips动力学模型。进而借鉴传统电力系统低频振荡分析思路,采用复转矩系统法分析思想,将锁相环主导的同步振荡模式阻尼分为两部分:锁相环自身固有阻尼分量和弱电网下复杂控制耦合引入的附加阻尼分量,进而从阻尼特性的角度揭示弱电网下并网变换器同步稳定机理,并从影响固有或附加阻尼分量的角度,研究电网阻抗、控制器参数等因素对小扰动同步稳定性的影响。该文研究结果清晰揭示了弱电网下并网变换器同步失稳机理,并为后续同步稳定控制指明了思路。     

Na0.5Bi0.5TiO3 phase relations: Thermodynamics and phase equilibria in the systems Bi2O3 – TiO2, Na2O – TiO2, and Na2O – Bi2O3 – TiO2

The lead-free piezoelectric material sodium bismuth titanate (NBT, Na_0.5Bi_0.5TiO₃) has attracted considerable attention owing to its promising dielectric, piezoelectric, and electrical properties. However, the literature on the binary subsystems is contradictory and there are only limited data for the ternary system. The present work surveys all of the reports of the binary subsystems Bi₂O₃ – TiO₂ and Na₂O – TiO₂ and synthesizes these data into inclusive revised versions. The compatibilities for the ternary system Na₂O – Bi₂O₃ – TiO₂ were determined experimentally, thus enabling the construction of a complete isothermal section at 800 °C. The compatibilities associated with the problematic binary subsystem Na₂O – Bi₂O₃, which experiences extreme volatilisation, were determined through the generation of the absent standard-state thermodynamic functions for the relevant binary and ternary phases, thus providing a full suite of thermodynamic data for this system. The thermodynamic stability diagrams for Na₂O, Bi₂O₃, and TiO₂ thus were calculated. The isothermal section also addresses the contradictions in the literature concerning the formation of solid solutions of Bi₁₂TiO_20-x / Bi_12-xTi_1+xO_20+0.5x, pyrochlore (Bi₂Ti₂O₇ / Na_wBi_2-xTi_2-yO_7-z), BTO (Bi₄Ti₃O₁₂ / Na_xBi₄Ti₃O_12+0.5x), and NBT (Na_0.5Bi_0.5TiO₃ / Bi_1±xNa_xTiO_3.5±x). Further, it was observed that the congruent melting point of NBT, which was determined to be 1225 °C, was preceded by the onset of gradual structural destabilization at 940 °C. Also, the NBT rhombohedral → tetragonal phase transformation was observed at an onset temperature of ∼250 °C. The present work thus provides platform data for the fabrication and reactivities of materials in the ternary system Na₂O – Bi₂O₃· TiO₂ and its binary subsystems.     

基于准零相位滤波器的电池储能系统平滑风电波动控制方法

利用电池储能系统(BESS)平滑风电功率波动可以提高风电场输出稳定性,但基于一阶低通滤波器的控制方法易将风电功率趋势分量引入BESS充放电指令,增加BESS容量需求。针对该问题,提出一种基于准零相位滤波器的BESS控制方法。首先,分析滑动平均滤波器时频特性及滞后相位特性对BESS充放电控制的影响。然后,以中心滑动平均滤波算法为基础,融合风电功率趋势预测信息来构建一种相位延时近似为零的准零相位滤波器。最后,该滤波器提取风电功率波动分量,显著降低滤波延时,减小BESS充放电指令中的趋势分量。对典型风电功率波动情景的仿真结果表明:在获得与传统低通滤波方法近似平滑效果时,所提策略能够明显减小BESS最大能量波动和累积能量交换,进而降低容量配置要求,延长使用寿命。     

基于正负序矢量解耦控制的七相感应电机容错运行

现阶段多相电机已被各个领域广泛利用,在发生单相甚至若干相开路故障后,可以在不增加多余硬件的基础上确保多相电机维持平稳的运行。为了解决定子开路故障时空间谐波磁场耦合对电机转矩脉动的影响,本文提出了一种基于正负序矢量解耦控制的电机容错控制策略。以七相感应电机单相开路为例,引入对应的附加条件重新计算剩余各相电流。电流环采用双向比例积分控制算法,通过仿真在多相同步旋转坐标系下实现了对电流的无静差控制。最后通过实验对所提出的算法进行验证,表明该策略能保证故障前后基波磁动势不变,使电机在故障下获得较好稳态和动态性能。     

聚苯乙烯磺酸钠作用下Ⅰ型水合物的生成热力学与动力学

通过使用表面活性剂来提升水合物的生成速度和转化率是提高水合物技术经济价值的主要方法。因为泡沫过多不利于生产,低起泡性的聚苯乙烯磺酸钠（PSS）在水合物技术领域具有很好应用的潜力。本文根据对含PSS体系的水合物生成热力学研究,提出了乙烯-PSS溶液体系的热力学模型以定量描述PSS对水合物的热力学影响,该模型可较为准确地预测水合物的热力学临界生成压力：平均相对误差为1.1%,最大相对误差为3.8%。在上述研究基础上,本文研究了在PSS存在的情况下,PSS初始浓度和热力学推动力对Ⅰ型水合物的生成速度、最终转化率（水合物生成结束时的转化率）等参数的影响。结果表明,PSS对Ⅰ型水合物的热力学负面影响很小。PSS使水合物的最终转化率由59.6%±1.9%提升到80%以上,并使水合物的生成速度显著提升。当PSS初始浓度或压力低于特定值时,提高PSS初始浓度或压力可有效提升水合物的生成速度和最终转化率;但PSS初始浓度或压力高于特定值时,提高PSS初始浓度或压力对水合物生成速度和最终转化率的提升效果不再明显。