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提高CO;封存强度的多层协同抽注技术

工程科学与技术 2022年

作者：李小春梅开元蔡雨娜张力为中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室中国科学院大学

中国已提出2030年碳达峰、2060年碳中和的碳减排目标，提高CO;捕集、地质利用与封存（CCUS）技术发展水平与商业化规模，是实现中国碳减排目标的关键所在。“十四五”规划已明确提出要开展碳捕集利用与封存（CCUS）重大项目示范。然而...

中国已提出2030年碳达峰、2060年碳中和的碳减排目标，提高CO;捕集、地质利用与封存（CCUS）技术发展水平与商业化规模，是实现中国碳减排目标的关键所在。“十四五”规划已明确提出要开展碳捕集利用与封存（CCUS）重大项目示范。然而，由于中国大多数CO;储层的低渗透、非均质等特征，导致单一储层的CO;封存能力有限，无法满足CCUS重大项目示范所需的CO;地质封存量。本文提出将CO;封存强度（单位土地面积的CO;封存量）作为评价CCUS项目储层封存能力的关键指标，并计算了中国主要CO;咸水层封存和CO;强化驱油场地的CO;封存强度，结果表明，现有CO;咸水层封存和CO;强化驱油项目的封存强度大多在10;t/km;以下，无法满足中国双碳目标的需要。为显著提高CO;封存强度，提出CO;多层协同抽注技术的概念，通过注入井在多个储层射孔注入CO;，并利用采水井从多个储层中采出咸水，实现储层可用孔隙和储层压力的最优化调控，最终实现CO;封存强度的大幅度提高。为验证CO;多层协同抽注技术的效果，利用T2Well模拟软件，构建3种CO;多层统注及协同抽注的数值模型，模拟了CO;定压注入过程，分析了注入60 d后的储层压力分布、储层内CO;饱和度分布及CO;累计注入量。结果表明：在多层协同抽注条件下，储层压力聚集现象有明显缓解，从而降低了封存区域因压力聚集导致的力学不稳定性。通过分析CO;饱和度可知，注入CO;后，在抽注井间压力差的驱使下，羽流将向采出井偏移；此外，受岩石性质的影响，羽流形状和范围略有差异。根据3种条件下的模拟结果计算CO;封存强度可知，非均质砂岩条件下多层协同抽注的封存强度最高达到1.115×10;t/km;，远大于现在已实施项目的封存强度。因此，多层协同抽注技术将较大地提高CO;封存强度，有利于节约中国国土资源，促进CO;封存技术的推广。

关键词：

提高CO_(2)封存强度的多层协同抽注技术

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工程科学与技术 2022年第1期54卷 167-176页

作者：李小春梅开元蔡雨娜张力为中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

中国已提出2030年碳达峰、2060年碳中和的碳减排目标,提高CO_(2)捕集、地质利用与封存(CCUS)技术发展水平与商业化规模,是实现中国碳减排目标的关键所在。“十四五”规划已明确提出要开展碳捕集利用与封存(CCUS)重大项目示范。然而,由... 详细信息

中国已提出2030年碳达峰、2060年碳中和的碳减排目标,提高CO_(2)捕集、地质利用与封存(CCUS)技术发展水平与商业化规模,是实现中国碳减排目标的关键所在。“十四五”规划已明确提出要开展碳捕集利用与封存(CCUS)重大项目示范。然而,由于中国大多数CO_(2)储层的低渗透、非均质等特征,导致单一储层的CO_(2)封存能力有限,无法满足CCUS重大项目示范所需的CO_(2)地质封存量。本文提出将CO_(2)封存强度(单位土地面积的CO_(2)封存量)作为评价CCUS项目储层封存能力的关键指标,并计算了中国主要CO_(2)咸水层封存和CO_(2)强化驱油场地的CO_(2)封存强度,结果表明,现有CO_(2)咸水层封存和CO_(2)强化驱油项目的封存强度大多在105 t/km^(2)以下,无法满足中国双碳目标的需要。为显著提高CO_(2)封存强度,提出CO_(2)多层协同抽注技术的概念,通过注入井在多个储层射孔注入CO_(2),并利用采水井从多个储层中采出咸水,实现储层可用孔隙和储层压力的最优化调控,最终实现CO_(2)封存强度的大幅度提高。为验证CO_(2)多层协同抽注技术的效果,利用T_(2)Well模拟软件,构建3种CO_(2)多层统注及协同抽注的数值模型,模拟了CO_(2)定压注入过程,分析了注入60 d后的储层压力分布、储层内CO_(2)饱和度分布及CO_(2)累计注入量。结果表明:在多层协同抽注条件下,储层压力聚集现象有明显缓解,从而降低了封存区域因压力聚集导致的力学不稳定性。通过分析CO_(2)饱和度可知,注入CO_(2)后,在抽注井间压力差的驱使下,羽流将向采出井偏移;此外,受岩石性质的影响,羽流形状和范围略有差异。根据3种条件下的模拟结果计算CO_(2)封存强度可知,各向异性砂岩条件下多层协同抽注的封存强度最高达到1.115×10^(6)t/km^(2),远大于现在已实施项目的封存强度。因此,多层协同抽注技术将较大地提高CO_(2)封存强度,有利于节约中国国土资源,促进CO_(2)封存技术的推广。

关键词：碳中和 CCUS 封存强度协同抽注技术

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法治视野下专门学校的功能及其实现

中国青年社会科学 2023年第3期42卷 127-133页

作者：郭开元中国青少年研究中心北京100089

随着我国法治建设的发展,专门学校经历了由“工读学校”到“专门学校”的制度革新和由“半强制性的控制和矫治”到“教育矫治”的功能完善。《刑法修正案(十一)》《预防未成年人犯罪法》等法律明确规定了专门学校的教育矫治功能,蕴含着... 详细信息

随着我国法治建设的发展,专门学校经历了由“工读学校”到“专门学校”的制度革新和由“半强制性的控制和矫治”到“教育矫治”的功能完善。《刑法修正案(十一)》《预防未成年人犯罪法》等法律明确规定了专门学校的教育矫治功能,蕴含着实施义务教育、开展专门教育和专门矫治教育等具体功能。从法治的视角分析,教育矫治功能的实现要遵循教育矫治优先适用、措施法定、措施与罪错相称等原则。在功能实现方面,实施义务教育、专门教育和专门矫治教育有其特殊的路径。

关键词：法治建设专门学校教育矫治保护处分矫治功能

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道德是可以推扩的吗?——孟子“推恩”思想的阐释与启示

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文史哲 2023年第3期 129-135,167,168页

作者：王开元河北大学哲学与社会学学院河北保定071000

推恩是孟子性善论的重要维度,也是其仁政思想的组成部分,而孟子推恩思想在今天成为一个被普遍关注的课题,不仅是源于其当下意义,更主要是由其自身理论的重要性引起的。推恩涉及道德是否可以推扩这一问题,关于此问题的三种阐释路径各有... 详细信息

推恩是孟子性善论的重要维度,也是其仁政思想的组成部分,而孟子推恩思想在今天成为一个被普遍关注的课题,不仅是源于其当下意义,更主要是由其自身理论的重要性引起的。推恩涉及道德是否可以推扩这一问题,关于此问题的三种阐释路径各有自身的特色与限度。推理说揭示出孟子的论辩逻辑,但缺少对推本身的关注;推移说关注内心情感的对象转化与内外转变,但难以在转化中找到合理路径;推扩说的形上之思虽有其圆融性,但也不免有叠床架屋之嫌而与孟子本意相违背。道德的推扩问题不在于为道德行为寻求何种动机,而在于推的工夫本身所创生的意义。推恩于他人或对公德的遵从,并不主要从主体动机中寻求意义,而是从行为本身所开显的世界中获得生命的价值。

关键词：推恩孟子性善论仁政思想

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GO原位改性水性涂料的制备及混凝土防腐性能研究

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GO原位改性水性涂料的制备及混凝土防腐性能研究

作者：李开元长安大学

学位级别：硕士

公路桥梁混凝土在服役过程中受环境腐蚀因素影响,易受到水分子、氯离子、硫酸根离子、氧气、二氧化碳以及紫外线等侵蚀,造成内部体积膨胀、表皮开裂脱落等。尤其在冬季因预防道路结冰撒布除冰盐带来大量氯离子,与冻融循环耦合形成双重... 详细信息

公路桥梁混凝土在服役过程中受环境腐蚀因素影响,易受到水分子、氯离子、硫酸根离子、氧气、二氧化碳以及紫外线等侵蚀,造成内部体积膨胀、表皮开裂脱落等。尤其在冬季因预防道路结冰撒布除冰盐带来大量氯离子,与冻融循环耦合形成双重腐蚀作用,加剧混凝土结构失效,降低服役寿命。因此,开展混凝土表面腐蚀防护具有重要的工程应用价值。针对除冰盐环境下混凝土表面防护材料环保型和耐久性不足的问题,本文在设计水性共聚聚合物乳液的基础上,将石墨烯二维结构原位引入乳液聚合过程中,制备了四种水性石墨烯改性聚合物纳米复合涂层,并研究了石墨烯掺量对复合涂层性能的影响规律及机理。具体研究内容如下:(1)研究了偶联剂表面修饰对氧化石墨(GO)在聚合物乳液中的分散性的影响,分别采用KH560和A151对GO进行表面修饰得到KGO和AGO。利用红外光谱分析、XRD、热重和SEM等表征方法对比了改性前后GO的结构、粒子大小、热稳定性及表面形貌等。结果表明,氧化石墨烯在无水乙醇与去离子水(3:1)混合液中超声处理并与适量偶联剂水热反应5小时后干燥研磨,红外光谱中出现了Si-O-C吸收峰,说明硅烷偶联剂改性成功,Si-O键的引入也改善了GO的热稳定性;XRD和SEM可以看出改性后的AGO纳米片层间距增加,出现较为明显褶皱,改性后纳米片的堆叠现象有所改善。(2)为了提高涂层与混凝土表面的粘结性,利用环氧结构中的极性官能团结构对丙烯酸共聚改性,以环氧树脂(E-44)、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为主要原料,采用原位聚合法引入不同掺量偶联剂修饰的GO(FGO:0.025wt%,0.05wt%,0.075wt%,0.10wt%)制备GO/WEP乳液,将其与适量颜填料及助剂制得GO/WEP防腐涂料并制成涂层。结果表明,加入FGO提高了复合涂层的热性能;0.05wt%KGO-WEP的综合性能较优,复合涂层的铅笔硬度5 H,冲击强度≥50 cm,粘结强度1.79 MPa,吸水率1.06%,接触角78.05°,耐紫外线老化1000h后的色差ΔE为0.75,光泽度GU保持较好为9.7,耐化学介质腐蚀240 h后涂层形貌保持良好,涂层氯离子渗透量为0.34×10 mg/(cm·d)。(3)考虑涂层表面化学特性对腐蚀介质的抵御和隔绝,利用含氟单体对丙烯酸酯共聚改性,以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为主要原料,采用原位聚合法引入不同掺量偶联剂修饰的GO(FGO:0.025wt%,0.05wt%,0.075wt%,0.10wt%)制备GO/FC乳液,将其与适量颜填料及助剂制得GO/FC防腐涂料并制成涂层。结果表明,加入FGO提高了复合涂层的热性能;0.075wt%AGO-FC复合涂层的综合性能最好,铅笔硬度6 H,冲击强度≥50 cm,粘结强度4.74 MPa,吸水率0.25%,接触角128.16°,耐紫外线老化1000 h后的色差ΔE为0.35,光泽度GU保持较高为13.2,耐化学介质腐蚀240 h后形貌保持完整,涂层氯离子渗透量为0.3×10mg/(cm·d)。(4)将上述研究中性能最佳的两种涂层涂覆在混凝土砂浆块,进行盐冻循环腐蚀试验,并设置空白对照组。室内模拟的除冰盐冻融腐蚀条件为:5%市售除冰盐配置的溶液,冷冻3 h,取出擦干静置1 h为一循环。盐冻循环后,对试块吸收除冰盐溶液后的质量增长率、涂层的粘结强度、砂浆块的抗压强度、抗氯离子渗透性等进行评价。结果表明,经40次盐冻循环后,0.075wt%AGO-FC涂层的综合性能最好,AGO纳米片在聚合物基体中分散均匀,涂层与混凝土基材的粘结性保持较好,且AGO-FC涂层表面憎水性提高,耐腐蚀性能较好。

关键词：混凝土盐冻腐蚀氧化石墨烯丙烯酸涂料防腐涂层

基于镍基纳米材料电化学检测水中重金属离子的研究

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基于镍基纳米材料电化学检测水中重金属离子的研究

作者：李开元安徽工程大学

学位级别：硕士

随着化肥工业、农药等行业的快速发展,重金属废水直接或间接排放到环境中的情况时有发生。这些物质摄入到人体会导致中毒或引发癌症,危害人体健康。因此研究人员采用相应的技术来检测重金属污染物。其中电化学技术不失为一种好方法。通... 详细信息

随着化肥工业、农药等行业的快速发展,重金属废水直接或间接排放到环境中的情况时有发生。这些物质摄入到人体会导致中毒或引发癌症,危害人体健康。因此研究人员采用相应的技术来检测重金属污染物。其中电化学技术不失为一种好方法。通过掺杂,缺陷工程,金属协同作用,具有目的性的设计纳米材料,为设计对惰性污染物的敏感传感界面提供了灵感。镍基纳米材料表面存在不同价态易于发生氧化还原反应,而且储量大,价格低廉,易于吸附重金属污染物。研究镍基纳米材料的电化学检测传感机制对设计与合成高效的电极修饰材料具有指导性的意义。为此展开了以下工作:(1)合成了非贵金属纳米片状磷掺杂硫化镍/二硫化镍材料。通过模板法刻蚀、水热法合成、高温煅烧制造缺陷与通过化学气相沉积掺入掺杂剂获得材料,构建电化学传感界面。研究了非金属之间的相互激活,揭示了空位与掺杂的杂原子之间的协同作用。研究表明证明了P的掺入可以使S位点周围电子密度变大,并且使S位点从与Pb(II)相互竞争电子变成提供电子,促进Pb(II)的还原。这些发现对利用非金属元素之间的协同效应获得较好的电催化活性。检测灵敏度达到83.42μA/μM,检测限为0.048μM,并且材料具备优良的稳定性、重现性、抗干扰能力,并且具备实际检测的潜力。(2)通过两步溶剂热法制备NiCoSe纳米微球。通过材料导电性能测试、优化检测条件、稳定性与重现性检测、对比不同材料对As(III)的相应和真实水样的检测,在通过一系列的测试,材料中存在的Ni(Ⅱ)/Ni(Ⅲ)和Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)循环提升了电催化性能,且Ni和Co可以相互激活,提升各自的给电子能力,促进As(Ⅲ)的还原,电催化性能要比单一的金属要高一个数量级。检测灵敏度为0.34μA/ppb,检测限为5.5 ppb,低于国际标准的10 ppb,具备优异的稳定性和重现性,在真实水样中检测的结果与实验标准结果接近,说明材料实际样品分析中具有良好的应用前景。

关键词：镍基纳米材料重金属离子电化学检测杂原子掺杂协同作用

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基于图神经网络的中医处方对话推荐

基于图神经网络的中医处方对话推荐

作者：周开元广州大学

学位级别：硕士

中医学与人工智能的结合研究在近年来逐渐兴起。一些研究致力于中医智能辅助诊疗应用,旨在从中医处方中挖掘中医开方规律和经验,并应用于中药推荐等辅助诊疗任务。中医诊治的核心在于“辨证论治”,要求医生通过问诊掌握患者的外在症状,... 详细信息

中医学与人工智能的结合研究在近年来逐渐兴起。一些研究致力于中医智能辅助诊疗应用,旨在从中医处方中挖掘中医开方规律和经验,并应用于中药推荐等辅助诊疗任务。中医诊治的核心在于“辨证论治”,要求医生通过问诊掌握患者的外在症状,辨明内在证候,并根据证候选择合适的中药治法。然而,由于中医辨证方法的复杂性与模糊性,中医临床处方的证候记录常常缺失或过于同质化。因此,中药推荐方法需要充分利用中医处方中的复杂关系信息,不能仅仅以证候作为唯一的诊断标准。此外,现有的中药推荐方法通常需要一次性输入患者的所有症状,这要求医生具备足够的问诊经验。一些经验不足的医生可能无法准确完整地询问患者的症状,导致在使用辅助诊疗应用时出现误诊情况。这主要是因为现有的中药推荐方法未能涵盖症状获取这一环节。为解决上述两个问题,本研究提出了基于图神经网络的中医处方对话推荐方法。该方法可以有导向性地多次询问患者症状,按照“症状发现、证候总结、中药推荐”的中医问诊流程,以中医处方的复杂关系构建图结构数据,并利用图神经网络实现中药推荐应用。为提升中医处方对话推荐的性能,本研究提出了基于图神经网络的中药推荐节点预训练方法,以节点预训练的方式辅助中医处方对话推荐方法。在中药推荐节点预训练方法中,本研究根据中医处方构建症状-症状图和中药-中药图,并利用图卷积网络聚合症状和中药的关系信息。给定患者一系列症状,本研究利用Transformer模块融合症状节点嵌入生成患者的隐式证候表示,并基于证候推荐中药。在中医处方对话推荐方法中,本研究根据中医处方构建症状-中药图。给定患者的初始症状,模型结合图卷积网络和Transformer模块,在当前对话轮次中动态生成患者的隐式证候表示。证候嵌入作为状态向量,代表在当前对话中对患者病情的概括。另外,模型会根据患者肯定的症状,选择最适合当轮询问的候选症状和最适合推荐的候选中药。最后,模型通过强化学习的深度竞争Q网络,从询问症状和推荐中药这两个行动中决策当前轮次的最终行动,并等待用户反馈。在两个真实中医处方数据集上的实验结果表明,本研究基于中医诊疗流程设计的对话问诊和中药推荐方法具有良好的诊疗效果。

关键词：中医处方智能辅助诊疗图神经网络对话推荐

金融科技对我国上市商业银行信用风险的影响研究

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金融科技对我国上市商业银行信用风险的影响研究

作者：周开元云南财经大学

学位级别：硕士

近年来,金融科技在新兴技术支撑下蓬勃发展,创新性业务层出不穷,对金融体系产生了深刻的影响,越来越多的上市商业银行开始加快金融科技体系的建设,着力发展金融科技。一方面,上市商业银行将大数据等先进技术应用到风险管理领域内,搭建... 详细信息

近年来,金融科技在新兴技术支撑下蓬勃发展,创新性业务层出不穷,对金融体系产生了深刻的影响,越来越多的上市商业银行开始加快金融科技体系的建设,着力发展金融科技。一方面,上市商业银行将大数据等先进技术应用到风险管理领域内,搭建智能化风控平台,同时创新业务模式来提升经营效益和运营效率,改善了上市商业银行目前的信用风险管理处境;另一方面,金融科技公司分流存贷款业务、上市商业银行布局金融科技投入大且见效慢、金融科技自身存在技术风险等因素又通过多个路径提高了信用风险。鉴于此,本文结合金融科技在我国的发展现状对金融科技影响上市商业银行信用风险的机制进行深入分析,这对促进上市商业银行健康发展、维护金融系统稳定具有重要的理论意义和现实意义。本文在对金融科技等相关概念以及现有文献进行梳理和总结的基础上,阐述了金融科技的发展历程、在我国的发展现状和在我国上市商业银行信用风险管理中的应用现状,然后介绍相关理论并以此为基础深入分析金融科技对我国上市商业银行信用风险的影响机制,最后利用2011-2021年我国40家上市商业银行的面板数据和通过文本挖掘法和因子分析法构建的银行层面的金融科技发展指数,使用双向固定效应模型进行回归分析、稳健性检验和异质性分析,得出了以下结论:1、金融科技发展对上市商业银行信用风险具有先促进后抑制的影响,呈倒U型变化。在金融科技发展的初期,金融科技企业对银行传统业务的分流、银行为发展金融科技所投入的大量人力物力、客户群体的转变以及金融科技技术水平的不成熟等种种因素使得上市商业银行面临的信用风险水平逐步提升;而随着金融科技发展的不断深化,上市商业银行的经营能力和风险控制能力得到了加强,银行能够更好的防范信用风险的发生以及处理信用风险的损失。2、金融科技发展对上市商业银行中的系统重要性银行和非系统重要性银行存在异质性影响。系统重要性银行资产雄厚,管理体系复杂,监管要求较为严格,从而其信用风险承担水平受到金融科技的影响后反应较为迟缓;而非系统重要性银行规模较小,资金实力相对薄弱,信用风险管理体系不够完善,导致其信用风险水平易受到金融科技的影响而发生变化,反应较为灵敏。基于研究结论,本文提出以下针对性建议:在银行层面上,一方面上市商业银行要继续利用金融科技优化信用风险管理过程,不断完善授信审批机制,同时加强人才引进,着重培养复合型金融科技人才,另一方面要根据银行的市场定位和自身发展需求差异化制定金融科技发展战略;在政府层面上,政府和相关监管部门要时刻关注金融科技发展的最新动态,发挥监督和引导的作用,继续完善金融科技相关的监管政策,同时加速监管科技的进化,更新监管技术与手段,进一步提高监管效率,做到有效监管。

关键词：金融科技上市商业银行信用风险双向固定效应

ANPC三电平变流器中点电位控制与故障检测研究

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ANPC三电平变流器中点电位控制与故障检测研究

作者：杜开元华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

能源交通融合发展源于能源和交通领域的紧密联系和相互依存,是解决能源和交通发展中面临的共同问题的必然选择。针对目前公路系统的能源需求,选用合适的并网逆变器作为新型公路交通自洽能源系统与电网之间的接口对提高系统整体性能具有... 详细信息

能源交通融合发展源于能源和交通领域的紧密联系和相互依存,是解决能源和交通发展中面临的共同问题的必然选择。针对目前公路系统的能源需求,选用合适的并网逆变器作为新型公路交通自洽能源系统与电网之间的接口对提高系统整体性能具有重要意义。传统两电平逆变器己难以满足新型电力系统要求,采用多电平逆变器可有效降低谐波含量且免受电磁干扰,这些优势使得多电平逆变器更好的应用于中高压大功率场合。然而,随着电平数的增多,多电平变流器的控制算法更为复杂,需要更严格的设计和测试以保持系统的稳定性和可靠性。本文以有源中点箝位(Active neutral point clamped,ANPC)三电平变流器为研究对象,对中点箝位型拓扑结构进行功率损耗评估,围绕中点电位控制、故障模式下破损功率器件快速定位等问题展开研究,工作的主要内容如下:(1)针对现有二极管中点箝位三电平(NPC)存在的功率损耗不均问题,本文完成对有源中点箝位(ANPC)三电平各模块功率损耗的评估。首先清晰拓扑多种开关状态所对应的动态换流路径,以电流回路引起寄生电感的大小将总体路径分为短换流回路和长换流回路。在此基础上,分别搭建ANPC和NPC的热损耗仿真模型,作为对比实验验证了 ANPC结构各模块功率损耗相对均匀,不存在单个模块过热的问题。(2)针对考虑中点电位平衡的传统软件调制算法复杂度较高的问题,为提高系统可靠性本文研究改进简化算法。从空间矢量和中点电流角度针对中点电位波动的成因进行分析,通过对三电平空间矢量脉宽调制法基本原理的研究,提出三电平矢量分解SVPWM算法,增加中点电压PI控制,简化控制算法流程,提高响应速度。最后搭建仿真模型,在整流和逆变两种工况下验证了所提算法的合理性。(3)针对传统的故障电流检测法无法精确定位具体故障器件的问题,本文根据开关管故障位置不同相应故障相在一个周期内平均电流发生更改的特点,提出了一种基于三相平均电流Park矢量模长的故障定位方法。同时,针对箝位开关管故障引入新的故障判据,提高了故障定位方法的准确性与快速性。

关键词：有源中点箝位开关损耗中点电位平衡故障检测