直流电弧炉用混沌理论和神经网络建模及预测

根据直流电弧炉电弧电压信号所具有的混沌特性,使用相空间重构理论和径向基函数神经网络对直流电弧炉进行了建模和预测研究。先计算了电弧电压时间序列的最大Lyapunov指数来验证电弧电压信号的混沌特性,后对所测得的电弧电压信号进行相空间重构,根据所求得的嵌入维数和延迟时间,使用径向基函数神经网络对电弧电压信号建模和预测。分析表明:该法用于直流电弧炉电气特性的建模研究,且进一步提高了预测的准确性。同时,多步预测结果可为直流电弧炉电弧电压的有效控制提供理论上的参考依据。     

基于QPSO-SVR算法的SF6断路器触头烧蚀状态评估

高压SF₆断路器弧触头的接触电阻和质量损失预测在断路器状态评估中起着重要作用。该文提出了一种基于量子粒子群优化和支持向量回归(quantum particle swarms optimization and support vector regression,QPSO-SVR)的方法，能够有效预测断路器弧触头在不同电弧电流条件下的接触电阻增量和质量损失，并结合实验数据获得了SVR算法的最佳训练参数。将该文方法与其他预测方法进行比较，QPSO-SVR方法对不同电弧电流条件下的实验数据表现出良好的预测能力。其中，对于接触电阻增量的预测相对误差为3.023%，而对于质量损失的预测相对误差为4.61%，均表现出较好的鲁棒性。最后将QPSO-SVR预测得到的质量损失和接触电阻增量以及监测到的累积电弧能量进行模糊逻辑推理，构建了基于QPSO-SVR算法的触头烧蚀状态评估系统，将触头烧蚀状态分为O级烧蚀、Ⅰ级烧蚀、Ⅱ级烧蚀、Ⅲ级烧蚀4等级，可为高压SF₆断路器检修提供参考。     

建筑直流供用电系统故障电弧检测技术研究综述

直流供用电系统集成光伏、储能、直流配电、柔性用电为一体,是目前建筑和电力行业的研究热点.直流电不过零点,直流电弧一旦产生将很难自行熄灭,产生火灾风险大,需要对直流故障电弧做有效识别及可靠保护.通过综述光伏、电储能、电动汽车、飞机、船舶、特/超高压等直流场景下故障电弧的研究现状,总结了典型场景下故障电弧检测方法并分析了建筑直流供用电系统的适用性.结合格力光伏未来屋直流社区真实场景,搭建故障电弧测试平台实测,提出构建单一用电电器的仿真模型及内置故障电弧检测专用算法,指出了建筑直流供用电系统电弧检测的技术研究方向,可为建筑直流供用电系统的故障电弧试验规范制定及检测技术研究提供支撑.     

开关柜内部故障电弧探测法的研究现状及趋势

鉴于故障电弧是电力系统开关柜内部的灾难性故障之一,综合分析了国内外对故障电弧探测方法的研究及应用现状,在对现有各种故障电弧探测方法进行介绍和分析,指出各种探测方法的技术特点、局限性和适用范围的基础上,提出了故障电弧的早期预测预警探测方法及故障电弧探测算法智能化的发展趋势。通过研究和提取故障电弧放电前伴随的早期弧声、弧光的特征信息,实时在线监测该特征弧声、弧光是否存在即可断定故障电弧是否将会发生,从而改变了目前故障电弧的事后被动检测。可实现基于特征弧声、弧光的早期预测预警防护机制,把故障消除在发生早期,降低和避免了故障电弧产生时对开关设备造成的损失。     

光伏系统直流故障电弧时频域特性及其复合模型研究北大核心CSCD

故障电弧严重威胁着光伏系统的安全稳定运行,研究其物理特性及保护装置具有重要的意义。文中为了探究光伏系统内直流故障电弧的时频域特性,构建更适合系统级仿真的电弧模型,以MATLAB软件作为仿真平台,分别研究了3种不同类型的电弧模型。通过对仿真所得的故障电弧电流信号进行时频分析,得到了不同电弧模型的时频特征,并与实验波形及其时频特征进行对比,得到了不同模型在故障电弧时频特性仿真方面的优缺点。单一使用电弧噪声模型和U-I模型无法完整地描述故障电弧特性,将二者适当组合得到的复合模型仿真效果良好,最终对复合模型和黑盒模型在光伏系统故障电弧仿真的范围进行了讨论。提出的复合电弧模型为光伏系统故障电弧特征的研究及诊断方法的性能验证提供了有效的仿真手段。     

直流大功率继电器电弧研究综述

近年来从航空、航天到新能源产业迎来了一个快速发展的黄金时期,作为其中直流配电、管理及控制等系统中完成执行分断、功率切换及故障保护等功能的关键元器件——直流大功率继电器也得到广泛关注。在直流大功率继电器动作过程中,电弧的产生将极大地影响直流开断过程,因此对于电弧特性和电弧侵蚀的研究是提高直流大功率继电器可靠性和进行定量评估预测电寿命的关键问题。电弧是一个涉及等离子体物理、电磁场、流体力学、热传导等多学科交叉的基础科学问题,由于实验和理论研究均存在一定困难,目前对继电器类开关电器直流电弧触头侵蚀的物理机理和电弧特性了解尚不够完善清晰。该文以电弧问题为研究对象,从数值仿真与试验测量两个方面,综述国内外直流继电器类开关电弧侵蚀数学模型和电弧特性,并对下一步直流大功率继电器类开关电器电弧相关的研究工作进行展望。     

气体开关电弧物性参数计算及特性仿真研究与应用

电弧物理与特性控制是电力开关设备领域的基础和关键科学技术问题,几十年来国内外学术界和工业界开展了大量的研究工作,有力地支撑了高性能电力开关设备的研发和行业的技术进步。本文面向高、低压气体开关,针对空气、SF_6及其替代气体,从电弧物性参数(包括热动属性、输运系数、碰撞截面、热态临界击穿场强等)、电弧磁流体动力学建模仿真及其应用、不同因素对电弧特性的影响及其控制规律等几个方面,系统综述了国内外的相关研究现状及进展情况,并提出了需进一步深入研究的若干问题,包括:电弧物性参数的实验测量方法、考虑弧后非平衡击穿过程的三维气体开关电弧数学模型、直流故障电弧的物理特性及高效检测技术、新型SF_6替代气体灭弧技术等,从而为我国气体开关电弧理论、高效灭弧技术、新型电力开关设备的研究提供一定的参考与借鉴。     

光伏系统故障电弧检测技术综述

为推进光伏系统直流端故障电弧检测技术的发展,概述了光伏系统直流端故障电弧产生的原因及分类,对当前光伏系统故障电弧检测的研究内容、成果及发展方向进行了调研,并分析与其他领域内直流故障电弧特性的差异,着重讨论了基于电流、电压波形和基于频率特性的检测原理和检测方法,最后对光伏系统故障电弧检测技术进行了展望。     

小电流直流电弧的动态模拟及其稳态特性研究

直流电弧故障一旦发生,由于无过零点阶段,电弧不易熄灭,将严重危害直流供配电系统的安全运行,因此有必要研究小电流直流故障电弧的电气特性与温度场分布。电弧发展过程较为复杂,涉及电场、磁场、流体场与热力场等多个物理场的变化,建立了直流电弧的磁流体动力学模型,通过有限元分析方法模拟了电弧的发展过程,得到了直流电弧不同发展阶段的电弧电压、温度分布变化特点。同时,建立了电弧等效电阻的数值拟合模型,通过该模型获得的电弧电阻特性变化规律与实验数据基本吻合,电弧电阻与电弧电流呈反比例特性。分析了直流电弧稳态特性的影响因素,证明了电弧电流、电极间距是决定电弧特性的主要因素。以上研究结果为小电流直流电弧特性研究提供了新思路,为直流电弧的检测及保护装置的研究提供理论支持。     

基于相空间重构和PCA的航空电弧故障检测

由电弧故障引起的航空安全问题深受人们重视,由于飞机内部空间狭小,电弧故障特征不明显且极易受到航空飞行条件的干扰,导致检测困难。该文将采集到的电弧电流信号看作一维时间序列,从系统的混沌特征出发,利用相空间重构技术将电弧电流信号引入高维空间,分析相平面吸引子的几何特征和属性特征,分别分析了中心距、矢径偏移、相关维数、K熵4种特征量在电弧故障发生前后的变化规律。利用主成分分析(principal component analysis,PCA)故障检测技术将特征矩阵降维处理,同时给出各试验负载下的PCA的监测统计量平方预测误差(squared prediction error,SPE)及其控制限,通过电弧故障发生前后的SPE值与其控制限的比较,实现航空交流电弧故障的检测。分析结果表明,4种特征量从不同的角度充分地反映了电弧故障发生前后系统变化的随机性和混沌性的差异,不需要人工设置阈值,可实现无监督在线判别电弧故障的发生。最后,利用主成分分析给出不同类型负载的分类方法,为在今后实现电弧故障检测的同时,实现负载的有效分类,能够更加有针对性地对电弧故障做出判断和应对。     

多外特性晶体管式弧焊电源

设计的晶体管式弧焊电源属于一种多功能电源,可以任意预置外特性曲线形状。该弧焊电源是以工业控制计算机作为控制核心,控制工作在放大状态下的大功率晶体管组,通过电流负反馈和电压负反馈控制来实现预置的恒流、恒压外特性曲线的输出,并以由大功率晶体管组构成的"压控电阻"作为调整单元,输出一定斜率的下降外特性区段。基于Labwindows/CVI的软件系统通过检测和判断所预置的电流电压阀值,实现对所输出的外特性曲线的实时控制。     

基于双PWM补偿型单相交流稳压电源的设计

应用PWM整流器代替二极管不可控整流,既减少对电网的谐波污染,又可以实现能量双向流动。电压电流双闭环控制保证了直流侧电压的稳定和交流侧电流对电网电压的跟踪。逆变器采用了固定开关频率的直接电流控制方法中预测电流控制,电流内环采用比例调节,提高了电流响应速度。电压外环采用电压有效值反馈的PI调节,保证对逆变器输出电压的稳定可靠控制。逆变器的输出电压是补偿电压,与稳压电源的输入电压串联叠加得到稳压电源的输出电压。利用Simulink仿真工具,对所设计的电源进行仿真,验证了控制策略的可行性。最后做实验验证了设计结果。     

基于双环控制的电焊机逆变器的实现研究

针对逆变电焊机电源的实际工作状况,提出一种电压外环数字PI控制、电流内环无差拍控制的综合控制方法.在恒电压控制的逆变电焊机电源中,数字PI控制能够使焊接输出电压稳定在设定值附近,且抑制电压畸变.无差拍控制是能够瞬时控制电流的有效手段,对负载具有很强的适应能力,非常适用于焊接电阻变化不定的工作环境,综合控制方法弥补各自控...     

CPT系统输出电压主动控制技术

针对CPT(Contactless Power Transfer)系统负载切换时造成输出电压不稳定问题,分析了CPT系统输出电压调压方法,提出了通过调节输入电压来控制输出电压的主动控制方法.通过分析及数学推导,建立了拾取电路的等效电路模型以及CPT系统电路的阻抗模型,进而建立了输入电压与输出电压的关系模型,通过实验验证...     

基于模型预测控制的光伏场站快速协同无功电压控制

为解决新能源大规模接入配电网带来的电压波动及越限问题,提出了一种针对光伏场站及静止无功发生器(static var generator, SVG)接入的配电网系统动态无功电压控制方法,以实现扰动下多无功源协同调压目标。首先,分别推导了光伏场站和SVG的无功-电压控制小信号模型。其次,通过类比等效实现了不同类型无功源电压控制模型形式的统一,并结合系统电压灵敏度关系建立了系统整体电压控制模型。在此基础上考虑系统状态变化对控制参数的影响,并计及各设备无功出力约束,设计了系统模型预测控制器。最后,基于IEEE33节点系统进行仿真,验证了在光伏出力波动和负荷投切两种情况下所提方法均能够快速、有效地抑制电压波动,为有源配电网快速电压协同控制提供了理论基础。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于DSP2812的IGBT逆变焊机设计

介绍了单相全桥逆变的点焊电源主电路设计以及基于DSP2812的控制电路设计.通过对逆变电路的输入电压和输出电流进行采样,运用模糊-PI双模控制算法对其进行控制,以达到恒定焊接电流的目的.并在此基础上研制出了一台3 kW/kHz的中频逆变电阻点焊机.试验结果表明,该系统工作稳定可靠,能够较好的投入工业使用.     

CCM模式下Boost电路的反步法非线性控制与仿真

基于非线性系统的稳定性理论并结合传统PID控制的优点建立了CCM模式Boost变换器的占空比非线性调制模型,提出了基于反步法的非线性控制技术,简化了非线性控制的算法。采用双闭环反馈控制方法．输出电压和电流有较高的精度。系统输入电压发生波动时输出电压能够快速稳定．系统的动态性能和稳态性能较传统PI控制方式有了很大的改善,...     

DVR电压波形跟踪无差拍控制方法

针对动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)电压补偿信号的不确定性,根据选择的DVR逆变电路进行了无差拍控制算法研究。对于任意负载模型。利用系统的状态方程和状态变量的信息,结合状态观测器和电压、电流预测算法,推算出下一采样周期的逆变器开关控制量,使输出电压跟踪参考电压。实现了对不确定电压补偿分量的跟踪补偿控制。提出了一个具体的实现方案,仿真结果验证了算法的正确性和可行性。     

迭代学习控制在GTAW焊接过程中的应用研究

针对相同工件的批量焊接,并且焊接轨迹相同的情况下,焊接过程具有极高的重复性。提出了基于迭代学习控制(ILC)的脉冲气体钨极氩弧焊(GTAW)焊接过程跟踪控制方法。根据GTAW焊接的动态过程模型,设计了GTAW焊接过程控制的ILC算法,并对算法的收敛性进行了证明。研究结果表明,ILC可以有效地利用焊接过程中的重复信息,经过60次迭代学习后,焊接系统输出可以较好的达到期望轨迹,并获得较高的控制精度,验证了方法的有效性。与PID控制相比ILC控制器不但可以获得较好的跟踪效果,而且还能有效抑制外部扰动的作用,具有较强的鲁棒性。