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基于相电流瞬时频率估计的永磁直驱风电变流器开路故障诊断

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电工技术学报 2022年第2期37卷 433-444页

作者：许水清陶松兵何怡刚柴毅合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

为了提高永磁直驱式风电变流器的稳定性和可靠性,该文针对风电变流器功率管单管和双管故障,提出一种基于相电流瞬时频率估计的开路故障诊断方法。该方法首先提出一种基于加权滑动Hilbert变换的相电流瞬时频率估计方法,然后通过归一化的... 详细信息

为了提高永磁直驱式风电变流器的稳定性和可靠性,该文针对风电变流器功率管单管和双管故障,提出一种基于相电流瞬时频率估计的开路故障诊断方法。该方法首先提出一种基于加权滑动Hilbert变换的相电流瞬时频率估计方法,然后通过归一化的相电流瞬时频率残差来构造新的故障检测变量检测故障的发生;其次提出基于改进相电流均值法的多功率管开路故障定位方法实现故障功率管的定位。该文提出的故障诊断方法能够同时实现机侧和网侧的21种开路故障诊断,且避免增加额外的传感器,无需使用Park矢量变换和大量故障样本,故障特征更为显著、鲁棒性强。实验结果验证了所提故障诊断算法的有效性和鲁棒性。

关键词：风电变流器开路故障永磁直驱式风电系统瞬时频率估计加权滑动Hilbert变换

基于PMU实测数据的DFIG风电场等值模型鲁棒性与适应性分析

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太阳能学报 2023年第10期44卷 320-328页

作者：张剑崔明建何怡刚合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

对传统聚合方法无法解决风电场长期运行过程中产生的参数变化问题,该文基于实测数据建立双馈感应发电机(DFIG)风电场详细等值模型与初始化方法,分析时变参数的轨迹灵敏度,提出首先将非时变参数固定为聚合值,然后利用风电场公共并网点相... 详细信息

对传统聚合方法无法解决风电场长期运行过程中产生的参数变化问题,该文基于实测数据建立双馈感应发电机(DFIG)风电场详细等值模型与初始化方法,分析时变参数的轨迹灵敏度,提出首先将非时变参数固定为聚合值,然后利用风电场公共并网点相量测量单元(PMU)数据针对时变参数采用基因学习粒子群(GLPSO)混合算法进行参数辨识的策略。采用WECC标准算例分析不同风速、尾流效应、部分风电机组离线、风速未知、不同短路故障位置与电压暂降深度情形下等值模型的鲁棒性与适应性。仿真算例表明所提出的参数辨识方法全局寻优能力远高于标准粒子群与遗传算法。而且,对于高灵敏度参数,参数辨识结果与真实值的最大偏差小于10%,远优于目前技术水平。

关键词：双馈风力机风电场等值模型参数辨识轨迹灵敏度配网阻抗电力系统

基于信息熵与PSO-LSTM的锂电池组健康状态估计方法

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机械工程学报 2022年第10期58卷 180-190页

作者：张朝龙赵筛筛何怡刚安庆师范大学电子工程与智能制造学院安庆246011 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

针对目前锂电池组健康状态估计方法的不足,提出一种基于信息熵与粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化长短时记忆神经网络(Long short-term memory neural network,LSTM)的锂电池组健康状态估计方法。基于锂电池组恒流-恒... 详细信息

针对目前锂电池组健康状态估计方法的不足,提出一种基于信息熵与粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化长短时记忆神经网络(Long short-term memory neural network,LSTM)的锂电池组健康状态估计方法。基于锂电池组恒流-恒压充电阶段锂电池组内各单体端电压的信息熵和平均温度信息,应用PSO-LSTM方法提取锂电池组电压熵、平均温度和锂电池组健康状态之间的映射关系,从而建立锂电池组健康状态估计模型。应用试验室测量的锂电池组老化数据对提出的方法进行测试。测试结果表明,该方法能够准确估计锂电池组的健康状态,平均估计误差在1%以内。同时,为验证提出的方法可推广至锂电池单体,利用美国航天航空局测得的锂电池加速老化数据再次测试,平均估计误差在0.7%以内。并针对锂电池组与锂电池单体设计对比试验,进一步验证提出的方法具有良好的估计性能。

关键词：锂电池组健康状态信息熵粒子群算法长短时记忆神经网络

基于数据驱动与物理模型的主动配电网双时间尺度协调优化

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电力系统自动化 2023年第20期47卷 64-71页

作者：张剑崔明建姚潇毅何怡刚合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 天津大学电气自动化与信息工程学院天津市300072 国网安徽省电力有限公司蚌埠供电公司安徽省埠市233000 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072

高比例间歇性分布式电源与电动汽车接入配电网时,容易导致功率与电压频繁、快速、剧烈波动。文中结合数据驱动与物理建模方法,提出了一种配电网双时间尺度有功无功协调优化策略。针对短时间尺度(分钟级或秒级)的功率波动,以静止无功补... 详细信息

高比例间歇性分布式电源与电动汽车接入配电网时,容易导致功率与电压频繁、快速、剧烈波动。文中结合数据驱动与物理建模方法,提出了一种配电网双时间尺度有功无功协调优化策略。针对短时间尺度(分钟级或秒级)的功率波动,以静止无功补偿器、分布式电源无功功率为决策变量,以网损最小为目标函数,计及物理约束,针对平衡与不平衡配电网分别构建了二阶锥与二次规划模型。针对长时间尺度(小时级)的优化,以有载调压变压器分接头变比、可投切电容电抗器挡位、储能系统充放电功率为动作,以网损为代价,计及节点电压越限惩罚,构建了马尔可夫决策过程。为克服连续-离散动作空间维数灾,采用一种基于松弛-预报-校正的深度确定性策略梯度强化学习求解算法。通过IEEE 33节点与IEEE 123节点配电系统验证了所提方法的有效性。

关键词：主动配电网分布式电源深度强化学习二阶锥规划二次规划

基于自适应滑模观测器的新能源汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断

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中国电机工程学报 2023年第18期43卷 7277-7287页

作者：许水清刘锋何怡刚胡友强柴毅合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

为及时准确地检测出新能源汽车永磁同步电机驱动系统电流传感器微小故障,该文提出一种基于自适应滑模观测器的微小故障诊断方法。该方法首先构建含有电流传感器微小故障的驱动系统混合逻辑动态模型,其次利用状态增广和非奇异坐标变换对... 详细信息

为及时准确地检测出新能源汽车永磁同步电机驱动系统电流传感器微小故障,该文提出一种基于自适应滑模观测器的微小故障诊断方法。该方法首先构建含有电流传感器微小故障的驱动系统混合逻辑动态模型,其次利用状态增广和非奇异坐标变换对电流传感器微小故障进行故障重构,然后设计收敛速度快且能够抑制高频抖振的自适应滑模观测器以精确估计系统重构状态,最后采用系统重构状态实际值与观测值残差作为检测变量并利用范数设计自适应阈值。该文提出的方法不仅能诊断微小故障和显著故障,而且可以检测从微小故障演变为显著故障乃至失灵的整个过程,准确性高、鲁棒性强。实验结果验证了所提诊断方法的准确性和鲁棒性。

关键词：永磁同步电机驱动系统电流传感器微小故障自适应滑模观测器自适应阈值

面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法

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电力系统自动化 2022年第10期46卷 181-188页

作者：王枭何怡刚马恒瑞汪增勇武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 青海大学新能源光伏产业研究中心青海省西宁市810016 武汉理工大学自动化学院湖北省武汉市430070

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布... 详细信息

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布式优化算法,利用了一类对偶一致性交替方向乘子法,实现了所建立模型预测控制问题的完全分布式求解,能快速协调分布式储能,平抑可再生能源出力波动对电网影响。基于IEEE 33节点与119节点系统的仿真算例验证了虚拟储能电厂与该分布式模型预测控制策略的有效性。

关键词：虚拟储能电厂分布式储能分布式优化交替方向乘子法模型预测控制

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基于信息融合与深度残差收缩网络的DAB变换器开路故障诊断方法

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电力自动化设备 2023年第2期43卷 112-118页

作者：赵莹莹何怡刚邢致恺杜博伦武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

针对双有源桥(DAB)变换器开路故障诊断存在的多信号诊断和诊断阈值设置问题,提出了一种基于信息融合和深度残差收缩网络(DRSN)的DAB变换器开路故障诊断方法。首先,将DAB变换器的开路故障诊断信号减少至3个,减少了信号传感器的数量;其次... 详细信息

针对双有源桥(DAB)变换器开路故障诊断存在的多信号诊断和诊断阈值设置问题,提出了一种基于信息融合和深度残差收缩网络(DRSN)的DAB变换器开路故障诊断方法。首先,将DAB变换器的开路故障诊断信号减少至3个,减少了信号传感器的数量;其次,采用递归图法和脉冲耦合神经网络将3个诊断信号的时间序列转化为图像进行信息融合,生成的融合图像可以反映不同故障状态下的故障特征且便于深度学习网络进行分类;最后,将融合图像输入构建的DRSN进行故障诊断,可以避免设置诊断阈值。使用RT-LAB搭建DAB变换器半实物系统进行实验。实验结果表明选择的3个诊断信号能够有效区分DAB变换器各IGBT开路故障状态。对比分析表明所提出的方法具有较高的故障诊断精度,平均诊断精度可达98.44%。

关键词：双有源桥变换器故障诊断递归图脉冲耦合神经网络深度残差收缩网络

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面向智慧农业的无芯片射频跨域感知研究进展

农业工程学报 2023年第7期39卷 10-23页

作者：时国龙沈心怡辜丽川饶元焦俊何怡刚安徽农业大学信息与计算机学院合肥230036 武汉大学电气与自动化学院武汉430064 农业农村部农业传感器重点实验室合肥230036

随着传统农业逐渐向智慧农业转型,室温条件下具有低成本、长寿命、低功耗、小型化的检测手段对于农业环境及动植物本体指标检测至关重要,尤其对于无法进行电路有线连接的农业场景。随着器件传感和无线通信的整合,无芯片射频识别(chiples... 详细信息

随着传统农业逐渐向智慧农业转型,室温条件下具有低成本、长寿命、低功耗、小型化的检测手段对于农业环境及动植物本体指标检测至关重要,尤其对于无法进行电路有线连接的农业场景。随着器件传感和无线通信的整合,无芯片射频识别(chipless radio frequency identification,CRFID)因为具有轻量、价格合理、普适性等优势被广泛应用,CRFID标签具有理论上的“无限”寿命,代替了集成电路,成为标识传感信息融合的重要媒介,适用于农业环境、动植物生长监测、物流运输、食品品质检测等。该研究首先介绍了CRFID系统构成,以及其基本原理,指出天线是CRFID实现跨域感知的关键要素之一,随着农业场景中气体、环境温湿度、pH值等变化,天线负载敏感材料的电导率、磁导率、介电常数变化,引起CRFID标签的反向散射信号变化;其次,基于时频域标签,介绍了CRFID用于湿度、温度、气体(二氧化碳、氨气、乙烯)、pH和食品(猪肉、牛肉、鱼肉、果蔬、牛奶)检测的国内外最新研究进展,对比了相关传感器的关键性能指标;最后,针对CRFID技术的成功案例,指出了该类型传感器面临的主要研究挑战、未来研究方向和潜在解决方案,指出了未来智慧农业检测场景的低功耗、小型化、抗干扰发展趋势。CRFID技术的成功应用将有利于提升农业场景传感检测的智慧化程度,有助于人类及动植物生产活动健康评估。

关键词：智慧农业物联网环境检测射频识别无源传感器

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开路故障诊断

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电工技术学报 2023年第4期38卷 1010-1022页

作者：许水清黄文展何怡刚胡友强程庭莉合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

为提高中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器故障诊断的准确性和鲁棒性,该文针对其开关管单管和双管故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开路故障诊断方法。该方法首先建立逆变器在正常状态和开关管故障状态下的混合逻辑动态模型;其次设计... 详细信息

为提高中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器故障诊断的准确性和鲁棒性,该文针对其开关管单管和双管故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开路故障诊断方法。该方法首先建立逆变器在正常状态和开关管故障状态下的混合逻辑动态模型;其次设计收敛速度快且显著抑制抖振的自适应滑模观测器精确估计正常状态下的三相电流值;然后利用实际系统和观测器的输出电流提出基于电流形态因子的故障检测方法;最后根据电流残差来构造故障定位变量进行故障定位。在此基础上,通过建立前次故障状态的自适应滑模观测器实现双开关管开路故障诊断。该文提出的方法能够同时实现单管和双管开路故障诊断,诊断速度快、鲁棒性强,且避免增加额外传感器。实验结果验证了该文所提诊断方法的鲁棒性和有效性。

关键词： NPC三电平并网逆变器开路故障自适应滑模观测器电流形态因子