基于 SVD-VMD 和 SVM 滚动轴承故障诊断方法

针对故障滚动轴承振动信号中含有干扰信号,难以准确提取出故障信息,提出了一种基于奇异值分解(SVD)、变分模态分解(VMD)、和支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先利用奇异值分解对信号进行处理,根据奇异值峰度差分谱来确定分解后重构矩阵的有效阶数,然后根据该有效阶数重构信号,对重构后的信号进行VMD分解,根据上述有效阶数确定分解的本征模态函数(IMF)分量的个数,从分解后的IMF分量中提取故障特征参数,将其作为支持向量机的输入参数进行故障诊断。最后采用合肥工业大学轴承试验机进行验证,并与直接进VMD分解及基于带通滤波器信号去噪的故障诊断方法进行对比,结果表明该方法能有效识别滚动轴承的故障类型,可用于滚动轴承故障诊断。     

基于砂带表面磨粒分布的螺杆曲面重复磨削区域 表面粗糙度预测

为提高螺杆转子磨削效率开发螺杆同步磨削装置,分别采用不同方式对螺杆凹凸两面进行磨削,由此会在连接处产生重复磨削区域。为保证重复磨削区域表面质量满足螺杆使用要求,对该区域表面粗糙度进行预测。首先基于瑞利分布建立砂带表面磨粒分布模型;在此基础上,根据磨削去除机理及螺杆廓形对磨削后的螺杆表面形貌进行预测;其次,依据表面粗糙轮廓度定义得到不同工艺参数下的表面粗糙度预测值。最后通过螺杆磨削及测量实验验证提出算法的准确性。实验结果表明提出的算法平均误差为6.27%,最低误差为0.16%,因此提出的算法可为螺杆转子砂带磨削表面粗糙度预测提供理论依据。     

基于 GA-BRBPNN 的航空自耦变压整流器 故障诊断方法

航空自耦变压整流器(auto-transformer rectifier unit, ATRU)是飞机高压直流电网关键电能变换装置,在运行过程中受高 温、机械应力、荷载波动等因素持续影响,其内部元件可能出现相应故障,进而威胁飞机可靠运行及持续适航。 针对 ATRU 整流 部分故障信号频谱难以区分、诊断准确率不高问题,提出一种遗传算法(genetic algorithm,GA)与贝叶斯正则化反向传播神经网 络(Bayesian regularisation back propagation neural network,BRBPNN)相结合的故障诊断识别方法。 首先,实现 ATRU 故障仿真, 以时频分析方式处理所得信号,从而挖掘不同故障状态的特征信息;随后采用 GA 算法优化 BRBPNN 初始权阈值并建立最优 GA-BRBNPNN 诊断模型,将特征样本输入诊断模型进行故障分类识别,测试模型性能;最后,搭建故障模拟实验平台对实测数 据进行模型验证。 实验结果分析可知,对于仿真故障,该模型诊断准确率可达 99. 46%,对于实测故障,该模型可全部诊断识别 待测样本;由此表明提出的 GA-BRBPNN 优化模型诊断效果好,具有较高实用价值。     

考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化

强波动性分布式电源的大量接入给配电系统可靠安全运行带来了挑战。为此,提出了一种考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化调度方法。首先,建立了综合考虑柔性配电开关、储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化数学模型,其中第一阶段考虑日前分布式电源出力预测的不确定性以及网络拓扑和储能的时序相关性进行全局优化,第二阶段基于第一阶段的决策方案和准确的超短期预测信息,在各时段对柔性配电开关进行实时调度;其次,采用改进的列与约束生成算法对模型进行求解,通过辅助变量和对偶变量交替迭代,显著提高子问题的求解效率;最后,通过33和69节点系统进行测试,验证了所提调度模型和求解算法的有效性。     

无线传能机车人体电磁环境安全研究

随着无线电能传输技术在铁路系统的应用,电磁安全问题引起越来越多人的关注。为了有效评估乘客及司机在无线传能机车内的电磁安全问题,该文利用三维电磁仿真软件构建无线传能系统辐射下车内人员电磁环境模型,研究处于车厢内不同位置的司机和三名乘客（乘客A、乘客B、小孩）暴露的磁场强度、电场强度和电流密度的分布情况。结果表明：位于司机室的司机感应电场强度最小,其感应电场强度值为2×10^-5V/m;乘客A感应电场强度为最大,其最大值达到0.55V/m;乘客B所处的车厢连接风挡处磁场强度最大,其最大值为2.78A/m;感应电流密度最大值出现在乘客B的腹部位置,其最大值为13.7μA/m²。所有计算结果均低于国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）导则的电磁场限值,说明位于车内的司机和乘客都是安全的。最后通过现场测试得到的数据与数值计算结果对比,结果较为吻合,进一步验证了仿真的正确性。     

多级孔板泄洪洞水流空化特性

多级孔板泄洪洞是一种利用水流强剪切混掺而实现消能的内消能工形式,而抗空化空蚀性能是影响多级孔板泄洪洞安全运行的重要指标之一。本文以小浪底1号孔板泄洪洞为例,在水力学原型观测资料的基础上系统分析了多级孔板泄洪洞的空化特性,并结合几何比尺为1:40的减压模型试验资料分析了缩尺效应对初生空化数的影响。结果表明：水流空化数对库水位的变化不敏感,而初生空化数则随着库水位的升高而增大,受此影响,库水位越高时各级孔板发生空化水流对应的闸门开度越小;缩尺效应对多级孔板泄洪洞初生空化具有显著影响,经模型试验测得的初生空化数须进行缩尺效应修正;对于多级孔板泄洪洞,其结构尺寸和水流流速是影响初生空化数的主要参数,基于此提出了减压试验初生空化数的缩尺效应修正方法,经与原型观测资料对比,误差小于2%。相关成果利于深化对多级孔板泄洪洞水力特性的认识,有助于多级孔板泄洪洞的推广应用。     

基于粗糙集的电池储能电站海量数据处理方法

锂离子电池的储能电站在运行过程中上传的数据量庞大,数据采样率高,增大了实时在线评估工作的难度。如何提取并压缩有效数据,同时保证压缩后的数据具有保真性,成为数据挖掘预处理所面对的主要问题。针对上述问题,选取储能电站特定工况下一个电池簇的数据,利用粗糙集方法,对数据的属性进行约简,根据正态分布的$ 2\sigma $原则对属性值进行二元逻辑划分,将单体电池划分为频繁检测对象和普通检测对象,压缩了在线处理的数据量。最后,对同一电池簇20天内不同工况数据进行验证,证明了该处理方法的有效性。     

基于机会约束规划的含电动汽车主动配电网能量管理方法

针对含电动汽车(EV)和分布式光伏的主动配电网(ADN),提出了一种基于机会约束规划的能量管理方法。首先,基于EV用户的出行特性和需求,构建了基于分段线性化的EV智能充放电决策模型;其次,通过支路潮流模型与二阶锥松弛,构建了含EV与分布式光伏的ADN一体化数学模型,EV集群作为灵活可控单元主动参与ADN的能量管理;然后,为了充分考虑分布式光伏的不确定性,采用机会约束规划方法描述了含不确定性参数的数学模型,并对模型中的机会约束条件进行确定性转换;最后,考虑不同城市功能区内含EV与分布式光伏的ADN场景,进一步对比分析了不同的机会约束条件置信水平下EV对ADN经济安全运行的影响。仿真结果表明,适度降低机会约束条件的置信水平能在保证EV用户出行需求的同时充分地挖掘EV充放电行为的灵活性,进一步实现ADN的灵活运行。     

基于分布式拟牛顿法的交流微电网经济运行控制

针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。     

基于能量回馈的电力电子变压器软启动策略

电力电子变压器(PET)中存在大量初始能量为0的电容器,若直接启动PET通过常规闭环控制给这些电容充电以建立直流电压,则将导致PET内部各个变换器的电流过流,可能会导致器件的损坏。为解决此问题,提出了一种基于能量回馈的PET软启动策略。基于PET各部分变换器的电流和功率模型,该策略能够在软启动全过程中实时计算和控制峰值电流,达到了限制启动冲击电流的目的。该策略始终令双有源桥(DAB)变换器工作于峰值电流控制模式下,在保证安全的前提下最大化利用DAB变换器的功率传输能力以加快软启动速度。该策略将低压直流母线电容适度过充,并适时将其中部分能量回馈到高压侧,使得在级联H桥变换器即将进入闭环控制前其高压直流母线电压就已达到参考值,从而彻底消除交流侧的冲击电流。所提策略避免了复杂的参数设计过程,完全依靠理论模型而不是经验来指导软启动全过程的设计。仿真与实验结果验证了所提策略的正确性和有效性。