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基于DSP的谐波抑制和无功补偿装置的研究和设计

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基于DSP的谐波抑制和无功补偿装置的研究和设计

作者：马霁旻武汉理工大学

学位级别：硕士

当今港口电力系统中,随着以电力电子装置为代表的各种非线性元件的大量使用,电网中的谐波和无功功率污染问题日益严重,不仅降低了电能质量,还威胁着电力系统的稳定、安全运行,严重时会损坏设备,甚至造成电力系统事故,所以谐波抑制和无... 详细信息

当今港口电力系统中,随着以电力电子装置为代表的各种非线性元件的大量使用,电网中的谐波和无功功率污染问题日益严重,不仅降低了电能质量,还威胁着电力系统的稳定、安全运行,严重时会损坏设备,甚至造成电力系统事故,所以谐波抑制和无功补偿技术日益引起人们的关注,传统补偿技术由于主控制器运算能力的限制,难以对实时信号进行有效分析,影响了补偿效果。自20世纪80年代初DSP芯片诞生以来,其性能和开发手段不断提高,DSP芯片已在通信、信号与信息处理、自动控制等领域得到了广泛的应用,完全可以满足电力系统信号处理的要求。文章针对港口电力系统中谐波抑制和无功补偿装置发展的现状,通过分析谐波抑制和无功补偿的原理,结合国内外的研究成果,比较了目前几种流行的补偿方式,根据实用性和经济性的原则,提出了一种基于TI（德州仪器）公司的TMS320LF2407A芯片为主控制器构成的滤波无功补偿装置,对电网中的谐波和无功状况进行实时监控。为了对电网进行有效的实时监控,该装置利用MAX293芯片对变压器二次侧的输入信号进行抗混叠滤波,再由MAX125芯片和CD4046芯片共同完成信号的锁相和同步采样工作,得到电压、电流的瞬时值。通过DSP芯片进行快速傅立叶变换（FFT）运算和处理,实现对三相电压、电流的有效值、32次以内谐波含量、功率因数等参数的实时、准确测量,根据测量信号同预先设定的投切判据进行比较,实时触发晶闸管电路。从而实现滤波无功补偿器的快速、无弧、无冲击投切,以达到谐波抑制和无功补偿的目的,在理论研究的基础上,应用MATLAB仿真软件,对装置的投切补偿效果进行了模拟,实验结果表明该装置可以有效的对系统谐波进行抑制,无功进行补偿。所以它将适用于各类中低压配电网络,起到降低线路损耗,提高电网运行质量和稳定性的作用。

关键词：数字信号处理器谐波抑制无功补偿快速傅立叶变换

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机准三维解析分析与设计

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电工技术学报 2018年第17期33卷 4069-4077页

作者：马霁旻王杜曲荣海李健李新华湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差。该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性。在准三维解析法分析的基... 详细信息

轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差。该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性。在准三维解析法分析的基础上,利用准三维有限元方法对基于不同铁磁材料的模型进行了比较分析。研究结果和样机测试数据表明:基于有取向硅钢材料的轴向磁通开关磁阻电机定、转子磁极轴线对齐位置处的磁链值可以提高15%,准三维解析法的分层计算精度较高,对于电机初期设计而言,该方法的磁链分析误差从工程上认为是可以接受的。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机极弧角度准三维解析法有取向硅钢材料电磁性能

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基于CAN/LIN总线的智能灯光控制系统

自动化仪表 2009年第9期30卷 40-41,45页

作者：马霁旻陈辉湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430063

为提高国内照明市场的智能可控程度,对基于CAN/LIN总线的智能灯光控制系统进行了研究。具体分析了系统的工作原理,介绍了控制系统的硬件模块设计以及两级网络的程序流程,最终提出要充分发挥CAN总线的通信优势和LIN总线的成本优势。该系... 详细信息

为提高国内照明市场的智能可控程度,对基于CAN/LIN总线的智能灯光控制系统进行了研究。具体分析了系统的工作原理,介绍了控制系统的硬件模块设计以及两级网络的程序流程,最终提出要充分发挥CAN总线的通信优势和LIN总线的成本优势。该系统具有更高的可靠性、灵活性以及电磁抗干扰能力,能有效降低电能的使用和人工控制成本,适用于学校教学楼、智能办公楼等场合,具有广阔的应用前景。

关键词：智能灯光控制两级网络 CAN总线 LIN总线电磁干扰

小子样不确定条件下数模混合驱动的滚动轴承寿命预测

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小子样不确定条件下数模混合驱动的滚动轴承寿命预测

作者：马霁宣重庆理工大学

学位级别：硕士

电主轴滚动轴承在电主轴中扮演着关键角色,支撑和承载着旋转运动,确保了电主轴的稳定运行和精准加工。轴承的性能直接影响到电主轴的效率、精度和寿命,因此其质量和状态对整个系统的运行效果至关重要。然而,在实际工作中,轴承振动信号... 详细信息

电主轴滚动轴承在电主轴中扮演着关键角色,支撑和承载着旋转运动,确保了电主轴的稳定运行和精准加工。轴承的性能直接影响到电主轴的效率、精度和寿命,因此其质量和状态对整个系统的运行效果至关重要。然而,在实际工作中,轴承振动信号容易受环境影响干扰,影响轴承状态的判断;首先,采集的数据需经复杂处理和分析,提取具有退化信息的特征困难;其次,电主轴轴承易受力学、热学和化学因素影响,可能出现磨损、疲劳和过载等问题,导致轴承损坏和故障,而传统的定期维护和更换轴承方法效率低、成本高,现有的寿命预测方法受工作条件变化和不确定性因素影响,难以保证准确性。针对以上问题,本文以电主轴滚动轴承为目标对象,展开小子样不确定条件下数模混合驱动的滚动轴承寿命预测研究,具体研究内容如下:(1)针对多传感器轴承性能退化特征冗余问题,提出了基于相关系数-趋势移动平均法-单调性(Pearson correlation coefficient-Trend average method-Monotonicity criterion,PCCs-TA-MC)联合准则的性能退化敏感特征筛选方法。首先,使用基于深度卷积生成对抗网络(Deep Convolutional Generative Adversarial Network,DCGAN)的方法来填补截尾样本;其次,利用皮尔逊相关系数法(PCCs)筛选相关性较大的特征;再次,通过趋势移动平均法(TA)解决平滑偏差问题并提升特征的单调性;随后筛选出单调性较好的特征,设定初始融合权重构建初始复合退化指标,并进行K-S检验;最后,实验数据验证了该方法的优越性。经实验数据集,验证三联合准则方法的优越性。(2)针对轴承退化过程的个体差异性及退化指标融合权重的人为设置问题,提出了基于实时退化数据的自适应融合权重更新方法,构建基于数据-Wiener过程混合驱动的融合退化指标。该方法构建了优化目标函数,根据预测值与实际值差值,循环优化各特征融合权重和失效阈值,重新构建复合退化指标,再次输入Wiener模型中进行寿命预测,该方法有效提升了预测精度。经实验数据验证了该方法的有效性。(3)针对Wiener模型未充分考虑监测数据在失效阈值附近上下波动的问题,导致寿命预测精度不高和设备过早停运等情况。提出了基于Wiener过程的分阶段概率密度函数(Piecewise Probability Density Function,PPDF)计算方法。该方法充分利用了Wiener过程的随机性进行寿命预测,并把复合退化指标分阶段,根据当前监测复合退化指标与失效阈值的大小关系构建三种形式的概率密度函数计算方法,实现数据分阶段+PPDF预测。经开源数据集-验证了该方法预测精度更高。

关键词：主轴轴承寿命预测特征筛选概率密度函数数模联动

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谐波抑制及无功补偿装置的研究与仿真

吉林电力 2006年第3期34卷 15-17,27页

作者：马霁旻湖北工业大学湖北武汉430080

为了对电网有效实时监控,提出了基于数字信号处理器DSP的谐波抑制及无功补偿装置,介绍了装置的软硬件设计,分析了信号处理中应该注意的整序和蝶形算法问题,从而减少快速傅立叶变换FFT带来的误差,以提高系统的精度和准确度。利用M atlab... 详细信息

为了对电网有效实时监控,提出了基于数字信号处理器DSP的谐波抑制及无功补偿装置,介绍了装置的软硬件设计,分析了信号处理中应该注意的整序和蝶形算法问题,从而减少快速傅立叶变换FFT带来的误差,以提高系统的精度和准确度。利用M atlab软件建立了该装置的投切仿真模型,实验结果表明,该模型可以有效地抑制电网谐波提高功率因数。

关键词：谐波抑制无功补偿蝶形算法快速傅立叶变换仿真

面向“卓越计划”的“微机原理及应用”课程改革探索

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中国电力教育 2013年第32期 93-94页

作者：马霁旻王粟湖北工业大学电气与电子工程学院

"微机原理及应用"是一门实用性强、理论知识丰富、比较难学的专业基础课。分析了湖北工业大学"微机原理及应用"课程在教学实践方面存在的问题,从课堂教学、实训教学和课程考核等三个方面阐述了面向"卓越工程师计划"的"微机原理及应用"... 详细信息

"微机原理及应用"是一门实用性强、理论知识丰富、比较难学的专业基础课。分析了湖北工业大学"微机原理及应用"课程在教学实践方面存在的问题,从课堂教学、实训教学和课程考核等三个方面阐述了面向"卓越工程师计划"的"微机原理及应用"课程少学时教学改革的内容,并且运用CDIO教育模式对"微机原理及应用"课程教学进行了方法革新。从教学效果来看,改革取得了一定的成绩,并将在今后的教学实践中得到更深入的应用与发展。

关键词：微机原理及应用卓越计划 CDIO

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新型两极异步起动混合永磁同步电动机研究

微电机 2020年第4期53卷 17-23页

作者：马霁旻王杜万梓灿万子威湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068

与异步起动钕铁硼同步电机相比,异步起动混合永磁同步电机在保证起动性能和稳态性能的情况下,具有制造成本更低的优势。然而异步起动混合永磁同步电机在起动过程中,铁氧体存在较大的不可逆退磁风险,这是该类电机在设计上需要特别注意的... 详细信息

与异步起动钕铁硼同步电机相比,异步起动混合永磁同步电机在保证起动性能和稳态性能的情况下,具有制造成本更低的优势。然而异步起动混合永磁同步电机在起动过程中,铁氧体存在较大的不可逆退磁风险,这是该类电机在设计上需要特别注意的地方。本文以一台3kW两极异步起动混合永磁同步电动机为例,采用瞬态有限元仿真的方法分析导条均匀分布的常规转子结构和导条非均匀分布的新型转子结构下电机的起动和同步运行性能,并重点研究电机在起动过程中的退磁情况。最后将新型转子结构下的异步起动混合永磁同步电动机与异步起动钕铁硼同步电动机以及工业异步电动机进行综合比较。结果表明,新型转子结构下铁氧体的抗退磁能力较强,且该结构下的异步起动混合永磁同步电动机具有较优的性价比。

关键词：混合永磁不可逆退磁铁氧体导条非均匀分布

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刍议能源互联网背景下的电力储能技术

科技创新与应用 2020年第31期10卷 138-139页

作者：马霁旻马元培湖北工业大学湖北武汉430068

文章首先阐述了能源互联网背景下的电力储能技术现状,再从储热工艺、电动汽车技术、电热化学储能工艺三个方面浅析电力储能技术的具体工艺,再从协同调度技术、能量调度技术、储能协调配置、能源价格机制四个方面分析能源互联网背景下的... 详细信息

文章首先阐述了能源互联网背景下的电力储能技术现状,再从储热工艺、电动汽车技术、电热化学储能工艺三个方面浅析电力储能技术的具体工艺,再从协同调度技术、能量调度技术、储能协调配置、能源价格机制四个方面分析能源互联网背景下的电力储能技术,以供相关人士交流。

关键词：能源互联网电力储能

AI for Technology:技术智能在高技术领域的应用实践与未来展望

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中国科学院院刊 2024年第1期39卷 34-40页

作者：陈云霁郭崎中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

以智能化科研(AI for Science)为核心的第五科研范式已经在多个自然科学和高技术领域得到了广泛应用。与人工智能(AI)在自然科学领域的应用强调发现新原理、新机理和新规律不同,高技术领域更强调用AI技术来发明创造新方案、新工具和新产... 详细信息

以智能化科研(AI for Science)为核心的第五科研范式已经在多个自然科学和高技术领域得到了广泛应用。与人工智能(AI)在自然科学领域的应用强调发现新原理、新机理和新规律不同,高技术领域更强调用AI技术来发明创造新方案、新工具和新产品,以解决特定的领域问题。文章总结了AI在高技术领域的应用——“技术智能”(AI for Technology)的典型特征和科学问题,并以CPU芯片全自动设计为例介绍过往的成功案例。最后,文章指出技术智能的目标不仅是加速创新流程并减少人工投入,同时也希望其具备更强的创造能力,最终超过人类的水平。

关键词：技术智能智能化科研发明创造 CPU设计

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