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基于LADRC的柔性多状态开关平滑切换策略

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电网技术 2024年第4期48卷 1663-1671,I0080页

作者：刘一琦孙明哲胡存刚李振杰班明飞东北林业大学计算机与控制工程学院黑龙江省哈尔滨市150000 安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230000

为实现多端口柔性多状态开关(flexible multi-state switches,FMSS)在所连馈线发生故障时的平滑切换,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的平滑切换策略,使用LADRC代替比例积分(proportional integral,PI)控制器的直流电压外环并设计解耦状态观测器以便控制器参数调节,引入内环电流指令值反馈以减小其在控制模式切换时的变化幅度,实现FMSS控制模式的平滑切换。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了馈线故障出现在PQ或UdcQ控制端口的连接处时,采用基于LADRC的平滑切换策略均可显著减小FMSS的直流电压偏移率,使端口有功功率过渡平滑,迅速恢复稳定,更好地实现了多端口FMSS控制模式的平滑切换。

关键词：柔性配电网线性自抗扰控制柔性多状态开关馈线故障平滑切换

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电磁场课程的教学方法改进多维度探讨

职业教育（汉斯） 2024年第2期13卷 357-362页

作者：李振杰刘一琦班明飞王伟男东北林业大学计算机与控制工程学院黑龙江哈尔滨

传统的电磁场教学方法注重理论知识的传授,忽视实习、实验等实践环节的重要性。本文从教学方法出发,探讨如何改进电磁场教学方法,提高学生学习兴趣和主动性。具体包括引入项目式、模块式和实验式等多个教学方法,使学生能够更全面、深入... 详细信息

传统的电磁场教学方法注重理论知识的传授,忽视实习、实验等实践环节的重要性。本文从教学方法出发,探讨如何改进电磁场教学方法,提高学生学习兴趣和主动性。具体包括引入项目式、模块式和实验式等多个教学方法,使学生能够更全面、深入地理解和掌握电磁场知识。

关键词：电磁场项目式教学模块化教学实验式教学

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基于磁通可控电感的无线充电系统调谐方法

电力电子技术 2024年第2期58卷 55-58,126页

作者：李振杰霍玉昇何家房刘一琦东北林业大学计算机与控制工程学院黑龙江哈尔滨150040

针对无线充电系统补偿拓扑中无源元件配谐精度不够及参数漂移引起的系统性能降低这一问题,此处提出了一种基于磁通可控电感(MFCI)的动态调谐方法。首先阐述串-串补偿型无线充电系统失谐对系统效率的影响,分析调谐电路原理并提出了调谐方... 详细信息

针对无线充电系统补偿拓扑中无源元件配谐精度不够及参数漂移引起的系统性能降低这一问题,此处提出了一种基于磁通可控电感(MFCI)的动态调谐方法。首先阐述串-串补偿型无线充电系统失谐对系统效率的影响,分析调谐电路原理并提出了调谐方案,通过控制MFCI变压器两侧电流关系调节初级磁通,使其在初级实现连续可控的电感特性,达到调谐目的;其次,对其控制方法进行分析,包括基于测量线圈的谐振状态检测方法、MFCI闭环控制;最后,搭建实验平台,展开次级不同失谐程度下调谐实验,仿真和实验结果表明了所提动态调谐方法的合理性和可行性。

关键词：无线充电可控电感动态调谐测量线圈

基于LADRC的柔性多状态开关平滑切换策略

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电网技术 2023年

作者：刘一琦孙明哲胡存刚李振杰班明飞东北林业大学计算机与控制工程学院安徽大学电气工程与自动化学院

为实现多端口柔性多状态开关(Flexible Multi-State Switches，FMSS)在所连馈线发生故障时的平滑切换，本文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control，LADRC)的平滑切换策略，使用LADRC代替PI控制器的... 详细信息

为实现多端口柔性多状态开关(Flexible Multi-State Switches，FMSS)在所连馈线发生故障时的平滑切换，本文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control，LADRC)的平滑切换策略，使用LADRC代替PI控制器的直流电压外环并设计解耦状态观测器以便控制器参数调节，引入内环电流指令值反馈以减小其在控制模式切换时的变化幅度，实现FMSS控制模式的平滑切换。通过MATLAB/Simulink仿真，验证了馈线故障出现在PQ或UdcQ控制端口的连接处时，采用基于LADRC的平滑切换策略均可显著减小FMSS的直流电压偏移率，使端口有功功率过渡平滑，迅速恢复稳定，更好的实现了多端口FMSS控制模式的平滑切换。

关键词：柔性配电网线性自抗扰控制柔性多状态开关馈线故障平滑切换

动态无线充电用主从协同式接收线圈设计与研究

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电源学报 2023年第6期21卷 176-183页

作者：李振杰杨学智马骏班明飞刘一琦东北林业大学计算机与控制工程学院哈尔滨150040

基于分时工作原理,提出了一种空间占用率低、控制简单的主从MA(main-auxiliary)协同式接收线圈,可以有效提高动态无线充电DWC(dynamic wireless charging)系统的抗错位能力。首先,设计了MA线圈的结构和电路拓扑,两个从线圈(A线圈)反向串... 详细信息

基于分时工作原理,提出了一种空间占用率低、控制简单的主从MA(main-auxiliary)协同式接收线圈,可以有效提高动态无线充电DWC(dynamic wireless charging)系统的抗错位能力。首先,设计了MA线圈的结构和电路拓扑,两个从线圈(A线圈)反向串联,对称分布在主线圈(M线圈)的两侧。其次,基于分时工作原理计算了MA线圈在侧移方向(y方向)上的输出性能,A线圈仅在发生侧移时工作并提高总输出功率。进一步,通过仿真确定了主从线圈宽度wM和wA的最佳比例,比较了此情况下MA线圈与方形线圈的有效侧移范围和抗侧移性能。最后,搭建了实验样机。实验表明MA线圈的有效侧移范围达到0.183τ,相比同尺寸下方形线圈的性能提升了23%。

关键词：动态无线充电接收线圈耦合机构抗侧移性能线圈优化

兼具强抗偏移性与功率可控性的可重构无线充电系统研究

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电源学报 2023年第6期21卷 24-34页

作者：李振杰霍玉昇何家房刘一琦班明飞东北林业大学计算机与控制工程学院哈尔滨150040

针对水平偏移与电池充电时输出功率可控性较弱的问题,提出一种可重构无线充电系统WCS(wireless charging system)。通过合理地切换传能通道,实现互感与负载较宽范围变化时恒流/恒压充电和全桥逆变器软开关ZVS(zero voltage switching)... 详细信息

针对水平偏移与电池充电时输出功率可控性较弱的问题,提出一种可重构无线充电系统WCS(wireless charging system)。通过合理地切换传能通道,实现互感与负载较宽范围变化时恒流/恒压充电和全桥逆变器软开关ZVS(zero voltage switching)状态。首先,分析系统电路拓扑,推导系统参数与充电电流/电压、ZVS状态之间关系式,据此阐释系统重构与功率可控的合理性;其次,构造交叠线圈式磁耦合机构MCSC(magnetic coupler with sandwich coils),分析其水平偏移性能,为系统高偏移容忍度的设计提供依据;第三,分析WCS的工作流程,设计的闭环控制器实现了较宽偏移与负载波动时恒流/恒压充电、ZVS状态;最后,搭建旋翼无人机用WCS,实验结果表明,最大输出功率为126 W且系统效率大于85%时,水平偏移范围为直径340 mm的圆形区域。

关键词：无线电能传输可重构电路拓扑可调电感高偏移容忍度恒流/恒压充电

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面向无线充电系统的磁耦合机构热特性研究

哈尔滨理工大学学报 2023年第6期28卷 40-45页

作者：马骏李振杰刘一琦班明飞宋文龙东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

磁耦合机构作为无线充电系统能量传输的核心部件,其中线圈与磁芯的损耗引起温度升高,进而累积温升影响系统的安全性与可靠性。本文提出一套用于磁耦合机构热场建模与特性分析方法。首先,对DD型磁耦合机构进行建模,计算磁耦合机构中的热... 详细信息

磁耦合机构作为无线充电系统能量传输的核心部件,其中线圈与磁芯的损耗引起温度升高,进而累积温升影响系统的安全性与可靠性。本文提出一套用于磁耦合机构热场建模与特性分析方法。首先,对DD型磁耦合机构进行建模,计算磁耦合机构中的热损耗。其次,分析传热方式并且推导建模所需的热参数。最后,使用Icepak软件对磁耦合机构展开磁热联合仿真,获得其在不同散热条件下温度特性。结果表明,磁热联合仿真可以预测稳态时磁耦合机构的温度。

关键词：无线充电系统磁耦合机构磁热仿真

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正交试验法优化叠层线圈式磁耦合机构参数

哈尔滨理工大学学报 2022年第6期27卷 41-50页

作者：李振杰何家房刘宇刘一琦班明飞东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040 国网电网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司哈尔滨150010

无线充电系统(wireless charging system,WCS)可以提升充电装置的便捷性与安全性。针对快速且准确地优化设计叠层线圈式磁耦合机构(solenoid and double D pads,SDDP)参数问题,采用正交试验法及磁场仿真软件,研究了正交试验法优化叠层... 详细信息

无线充电系统(wireless charging system,WCS)可以提升充电装置的便捷性与安全性。针对快速且准确地优化设计叠层线圈式磁耦合机构(solenoid and double D pads,SDDP)参数问题,采用正交试验法及磁场仿真软件,研究了正交试验法优化叠层线圈式磁耦合机构参数的效果,给出了优化过程及磁耦合机构优化后的仿真结果分析。结果表明,采用正交试验法对叠层线圈式磁耦合机构的匝数配比进行优化设计,所需仿真次数由256次减少至16次,节省了时间与人力成本,且优化后机构具有良好的抗偏移性能:沿x方向单轴偏移180 mm过程中,互感波动范围为-20%~10%,沿y方向单轴偏移120 mm过程中,互感波动范围为-20.4%~18.9%。

关键词：无线电能传输正交试验法磁耦合机构抗偏移性能 LCC-S补偿拓扑

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一种限流型混合直流断路器拓扑

哈尔滨理工大学学报 2023年第2期28卷 85-91页

作者：董鹤楠李炳坤孙峰程绪可刘一琦国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院沈阳110006 东北林业大学机电工程学院哈尔滨150080

针对目前大多数混合直流断路器不具备限流功能且造价过高的问题,提出一种低成本限流型混合直流断路器。当故障发生后,并联在两侧的高速机械开关(ultra-fast disconnector, UFD)断开,电容C充电完成后断开两侧支路,电路由并联转为串联。随... 详细信息

针对目前大多数混合直流断路器不具备限流功能且造价过高的问题,提出一种低成本限流型混合直流断路器。当故障发生后,并联在两侧的高速机械开关(ultra-fast disconnector, UFD)断开,电容C充电完成后断开两侧支路,电路由并联转为串联。随后,短路电流降低为单个支路电流,电感串联可限制电流的增长速度。IGBT阀组通过二极管桥式电路连接来实现双线关断,可减少绝缘栅双极晶体管(IGBT)数量。在相同参数下进行仿真计算,和传统的断路器相比IGBT使用数量降低83%。最后通过PSCAD/EMTDC和实验平台验证此拓扑的有效性。

关键词：直流断路器限流高速机械开关短路故障