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考虑hold-up time和功率密度的DC-link电容研究与设计

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考虑hold-up time和功率密度的DC-link电容研究与设计

作者：戚明轩武汉理工大学

学位级别：硕士

单相功率变换器交流侧的脉动功率会导致DC-link母线上产生低频纹波电压和纹波电流,影响直流侧设备的性能或寿命。通常采用在DC-link母线上并联电容方式来抑制此低频纹波分量:采用容量较大的铝电解电容和薄膜电容组成的无源电容模组方案... 详细信息

单相功率变换器交流侧的脉动功率会导致DC-link母线上产生低频纹波电压和纹波电流,影响直流侧设备的性能或寿命。通常采用在DC-link母线上并联电容方式来抑制此低频纹波分量:采用容量较大的铝电解电容和薄膜电容组成的无源电容模组方案;利用有源开关器件对电容电压进行控制构成的有源电容方案。无源电容方案无疑制约了变换器的功率密度,有源电容方案提高了电容利用率,所需要的电容可以大大减小,从而提升了功率密度。然而,DC-link电容除了作为能量缓冲器平滑DC-link母线电压,还作为储能装置在DC-link电压突然下降(如电网故障或扰动引起并网点的电压跌落等)的系统支撑时间(hold-up time)内,为系统提供必要的能量支撑,甚至向电网提供一定无功功率支持电网恢复。因此DC-link电容还需满足hold-up time性能指标,这无疑对功率变换器功率密度提出了一定的挑战。本文将对三种DC-link电容进行研究与设计,对比分析低频纹波抑制能力、hold-up time性能和功率密度,并进行实验验证。首先,设计抑制低频纹波分量的DC-link电容。通过电路拓扑和数学建模分析单相PWM整流器DC-link母线的低频纹波电压的产生机理,选取无源电容、电流反馈型有源电容和电压反馈型有源电容进行参数设计和控制设计;在PLECS软件中搭建单相PWM整流器和DC-link电容仿真电路,对比分析三种DC-link电容的母线纹波电压和电流抑制效果。然后,针对DC-link电容在hold-up time场合中的应用,重新设计三种DClink电容中的储能电容部分,并加入hold-up time的控制环节。从提升功率密度的角度进行功率器件选型,选取高功率密度、低功率损耗的宽禁带Ga N开关器件并计算功率损耗;基于器件的损耗和热阻对散热片选型;基于选型结果,分析三种DC-link电容的成本和功率密度;在PLECS软件中对三种DC-link电容的hold-up time性能进行仿真,与理论分析进行对比。最后,搭建实验平台对两种DC-link电容进行实验验证与分析。搭建5.5k W单相PWM整流器、无源电容和电流反馈型有源电容硬件平台。实验验证两种DC-link电容的低频纹波电压抑制功能和hold-up time性能。在实现设计目标的基础上,所设计的电流反馈型有源电容硬件装置的功率密度高于无源电容,对变换器的功率密度有明显的提升效果。

关键词： DC-link电容有源电容低频纹波 Hold-up time 功率密度

基于一种即插即用的二端口有源电容的控制策略对比

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电源学报 2020年第5期18卷 189-195页

作者：瞿理子罗冰洋郑兰熊松戚明轩朱国荣武汉理工大学电力电子技术研究所武汉430074 贵州民族大学工程技术人才实践训练中心贵阳550025

无源电容广泛应用于电力电子领域,但大容量无源电容限制了电力电子装置的功率密度和寿命,针对无源电容在可靠性及成本上的局限性,研究了一种能实现即插即用的二端口有源电容,在详细分析了电路拓扑及其基本控制策略的基础上,提出了一种... 详细信息

无源电容广泛应用于电力电子领域,但大容量无源电容限制了电力电子装置的功率密度和寿命,针对无源电容在可靠性及成本上的局限性,研究了一种能实现即插即用的二端口有源电容,在详细分析了电路拓扑及其基本控制策略的基础上,提出了一种闭环控制策略,能更精准地控制输出电压,从而降低纹波电压;对比了PI、PR及准PR的特点后,采用对时变量跟踪更好的准PR作为控制器。以单相全桥整流器为例,仿真分析其在不同状态下的动静态性能,仿真结果验证了所提出的闭环控制策略的有效性。

关键词：纹波闭环控制二端口有源电容

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航空工程实训中心虚拟仿真平台设计与开发

航空工程实训中心虚拟仿真平台设计与开发

第二十届沈阳科学学术年会

作者：刘震磊朱万安戚明轩李闯王丹沈阳航空航天大学

针对航空工程实训中心在开展基础工程实践教学中普遍存在仪器设备使用经济成本高、安全风险大、利用率低、学生参与感低等问题,依托沈阳航空航天大学航空工程国家级综合实训中心,融合虚拟现实技术与实验教学技术,构建了基于虚拟现实技... 详细信息

针对航空工程实训中心在开展基础工程实践教学中普遍存在仪器设备使用经济成本高、安全风险大、利用率低、学生参与感低等问题,依托沈阳航空航天大学航空工程国家级综合实训中心,融合虚拟现实技术与实验教学技术,构建了基于虚拟现实技术的航空工程实训中心虚拟仿真教学平台,介绍了虚拟仿真教学平台架构、平台设计,教学模式。通过为学生提供一个可以实现三维虚拟交互操作的虚拟教学场景,解决高校在教学过程中实际运行的问题,为受现实条件限制的高校提供一种开展实践教学的思路。

关键词：航空工程实训中心虚拟仿真平台设计教学模式

来源： cnki会议评论

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基于数字孪生的智能工厂数字化交付设计验证

基于数字孪生的智能工厂数字化交付设计验证

第六届中国航空科学技术大会

作者：刘震磊戚明轩王环朱万安吕勤云沈阳航空航天大学航空宇航学院中航沈飞民用飞机有限责任公司空军航空维修技术学院航空机械制造学院

智能工厂是将数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术赋能制造企业的协同生产系统,其在航空制造领域的应用极大促进了航空工业向智能制造的全面发展和转型。基于数字孪生技术的智能工厂系统设计中,对智能制造体系下智能工厂的设计... 详细信息

智能工厂是将数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术赋能制造企业的协同生产系统,其在航空制造领域的应用极大促进了航空工业向智能制造的全面发展和转型。基于数字孪生技术的智能工厂系统设计中,对智能制造体系下智能工厂的设计使用需求框架进行分析,提出制造集成化、生产自动化、数据可视化、决策智能化需求的智能工厂体系架构和协同制造模式。依据工厂的生产需求和体系架构建立智能工厂数字体,融合DEM、BOM和PDM数据链路及数字化交付运行管理模式,对实际生产的运行逻辑进行数字模拟和仿真分析,实现数字孪生智能工厂的数字验证和数字化交付。

关键词：数字孪生智能工厂智能制造数字化交付设计验证

来源： cnki会议评论

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虚拟现实技术在实验教学改革与实践中的应用

中国教育技术装备 2020年第21期 127-130,133页

作者：刘震磊齐纪戚明轩孙宏泰段成瑞刘连平沈阳航空航天大学航空宇航学院 110136 沈阳航空航天大学设计艺术学院 110136

高校应加强培养具有创新意识的高素质工程技术人才,实验教学是达成目标的重要途径。从实验项目建设需求分析、实验与服务平台搭建、实验教学组织与实施、实验教学总结与思考等方面出发,开展研究工作,将虚拟现实技术应用于实验教学改革... 详细信息

高校应加强培养具有创新意识的高素质工程技术人才,实验教学是达成目标的重要途径。从实验项目建设需求分析、实验与服务平台搭建、实验教学组织与实施、实验教学总结与思考等方面出发,开展研究工作,将虚拟现实技术应用于实验教学改革与实践中,拓宽实验教学项目的开设范围,延伸实验教学时间维度和空间维度。

关键词：虚拟现实技术实验教学教学改革实验仪器设备实验平台

基于虚拟制造技术的工厂精益设计及优化解决方案

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军民两用技术与产品 2022年第11期 9-13页

作者：王韬亮刘震磊戚明轩刘智斌刘宝明沈阳航空航天大学

近年来,随着我国工业整体水平不断提升,国内越来越多的传统制造型企业开始由低成本、低层次、大规模生产向着精益化、智能化生产转型升级。因此,多数制造型企业需要新建或改建厂房,改善原有生产流程。如何高效地生成合理的精益工厂的改... 详细信息

近年来,随着我国工业整体水平不断提升,国内越来越多的传统制造型企业开始由低成本、低层次、大规模生产向着精益化、智能化生产转型升级。因此,多数制造型企业需要新建或改建厂房,改善原有生产流程。如何高效地生成合理的精益工厂的改善或施工设计方案是企业在精益化发展过程中有待解决的核心问题之一。

关键词：精益设计制造型企业转型升级智能化生产虚拟制造技术精益化整体水平施工设计方案

基于虚拟现实技术的飞机结构件准确度检测智能工厂的开发及验证

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基于虚拟现实技术的飞机结构件准确度检测智能工厂的开发及验证

基于虚拟现实技术的飞机尺寸准确度检测智能装备研究

第十八届沈阳科学学术年会

作者：刘震磊齐纪王环陈柏霖戚明轩李月月沈阳航空航天大学航空宇航学院中航沈飞民用飞机有限责任公司西北工业大学机电工程学院

虚拟现实智能工厂是制造业的实现智能化转型的重要验证手段,制造业之间的竞争优势已经从大规模生产模式转向以快速反应和灵活多变为基础的生产模式。虚拟现实技术可提高生产效率和降低成本,对智能工厂的结构设计合理性和生产数据监控有... 详细信息

虚拟现实智能工厂是制造业的实现智能化转型的重要验证手段,制造业之间的竞争优势已经从大规模生产模式转向以快速反应和灵活多变为基础的生产模式。虚拟现实技术可提高生产效率和降低成本,对智能工厂的结构设计合理性和生产数据监控有技术支持。虚拟现实技术在飞机制造中的应用是突破设备使用生疏和验证制造工序合理性的有效手段,本文从飞机结构件准确度检测智能工厂的建设和验证开展研究工作,将虚拟现实技术应用于企业生产实践应用中,加快了企业生产制造技术验证能力,缩短了生产制造周期,为企业的智能化转型奠定了夯实基础。

关键词：虚拟现实智能工厂准确度检测系统搭建智能化转型

来源： cnki会议评论

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设备管理与维修 2021年第7期 23-26页

作者：刘震磊李月月吕勤云王环齐纪戚明轩沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136 解放军空军航空维修技术学院航空机械制造学院湖南长沙410124 中航沈飞民用飞机有限责任公司辽宁沈阳110169

基于虚拟现实技术研究智能装备的改装设计,实现测量数据的云存储、智能装备之间数据的互联互通以及装备的三维展示、信息提示、手动交互式装配/拆卸等功能,验证设计方案、装配方案的和虚拟维修工艺流程的合理性。通过逼真的虚拟场景、... 详细信息

基于虚拟现实技术研究智能装备的改装设计,实现测量数据的云存储、智能装备之间数据的互联互通以及装备的三维展示、信息提示、手动交互式装配/拆卸等功能,验证设计方案、装配方案的和虚拟维修工艺流程的合理性。通过逼真的虚拟场景、人性化的交互体验,缩短智能检测装备的装配周期与维修周期,降低生产成本。

关键词：虚拟现实尺寸准确度检测智能装备虚拟装配虚拟维修

基于虚拟现实技术的飞机总装脉动生产线设计与开发

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航空精密制造技术 2024年第1期60卷 1-4页

作者：刘震磊王丹王环戚明轩朱万安孙烨培沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110136 航空工业沈飞民用飞机有限责任公司沈阳110169 海克斯康制造智能技术(青岛)有限公司青岛266111 北京理工大学宇航学院北京100081

针对飞机总装脉动生产线设计周期长、验证难度大等问题,采用虚拟现实技术,对飞机总装脉动生产线进行虚拟仿真平台开发,实现生产线的快速设计与仿真验证。对生产节拍、生产线空间布局、装配工艺规程进行分析,确定了飞机总装脉动生产线设... 详细信息

针对飞机总装脉动生产线设计周期长、验证难度大等问题,采用虚拟现实技术,对飞机总装脉动生产线进行虚拟仿真平台开发,实现生产线的快速设计与仿真验证。对生产节拍、生产线空间布局、装配工艺规程进行分析,确定了飞机总装脉动生产线设计方案。对飞机部件、工装系统、测量系统、运输系统进行精细化建模,并基于虚拟仿真平台Unity 3D开发了飞机总装脉动生产线虚拟仿真系统。

关键词：飞机装配脉动生产线虚拟现实仿真设计 Unity 3D