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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 4062-4072,I0026页

作者：马辉邹旭范家宁卢云徐恒山黄悦华三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002

文中提出一族电流路径重构的无桥三电平功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,该族拓扑在无桥PFC的基础上,重构电流路径以减少电流路径中的功率器件,并保留无桥结构可靠性高和三电平结构器件应力低的优点。该族电路的任一工... 详细信息

文中提出一族电流路径重构的无桥三电平功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,该族拓扑在无桥PFC的基础上,重构电流路径以减少电流路径中的功率器件,并保留无桥结构可靠性高和三电平结构器件应力低的优点。该族电路的任一工作模态仅需一个全控器件,有效降低全控器件损耗和电路控制复杂度。基于该族电路的工作原理分析,推导各器件应力、电压电流纹波与调制度的关系,利于元器件相关参数的设计,同时可推广到三电平电路拓扑的设计过程中;另外,设计该族电路调制技术及控制策略;最后,搭建实验样机,实验结果证明,该拓扑推衍方案的可行性和该族电路拓扑的有效性。

关键词：无桥三电平拓扑推演电路参数设计

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基于机器学习的电子线路信号完整性分析

基于机器学习的电子线路信号完整性分析

作者：王翀电子科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术和高新科技的快速发展,高速电子线路和无线通信系统的信号传输频率不断提高,智能电子设备和基站朝着小型化和密集化发展,信号在传输过程中更加容易受到干扰引起信号完整性问题从而导致系统不能良好的工作,因此信号完整... 详细信息

随着无线通信技术和高新科技的快速发展,高速电子线路和无线通信系统的信号传输频率不断提高,智能电子设备和基站朝着小型化和密集化发展,信号在传输过程中更加容易受到干扰引起信号完整性问题从而导致系统不能良好的工作,因此信号完整性分析在高速电子线路和无线通信系统的设计中至关重要。然而,传统的信号完整性仿真速度慢且成本高,延长了系统的设计周期;现有的基于机器学习的信号完整性分析算法虽然可以大幅度的提升仿真速度,但仍然面临着对有标签数据需求高和适用性差的问题。针对传统信号完整性仿真成本高且耗时长、现有基于机器学习的信号完整性仿真算法需要大量的有标签数据且适用性差的问题。本文以标注成本低、适用性强和仿真准确率高的信号完整性仿真算法以及高性能的电子线路自动参数优化算法为研究目标,提出了基于主动学习和迁移学习的信号完整性仿真算法以及基于深度强化学习的电路自动参数优化算法。本文的创新点总结如下:1)提出了一种基于主动学习的信号完整性仿真算法。相较于其它应用于回归任务的主动学习算法,该算法基于马尔科夫决策过程对主动学习中数据标注的问题进行建模,然后借助深度强化学习算法来学习数据标注的策略。在此基础上,为了进一步减少数据标注的成本,提高神经网络仿真性能,本文提出了一种基于生成强化主动学习的信号完整性仿真算法,利用生成对抗网络对新构建的标注的数据进行增强,生成与其同分布的数据用于训练神经网络。仿真结果表明,该算法可以减少将近50%的数据量,大幅度减少了数据标注成本的同时保证了其仿真准确率的性能。2)提出了一种基于迁移学习的信号完整性仿真算法。该算法主要用于解决相似任务的快速迁移问题,算法首先在源任务中预训练好神经网络模型,然后将该模型通过参数的方式迁移到相似的目标任务网络中,再通过微调的方式即可使用较少的数据使网络快速收敛。在此基础上,本文提出了一种重用预训练数据和微调的信号完整性仿真算法,将选择预训练数据的决策问题转化为最佳传输问题,借助熵正则化的方式进行求解,进一步提高了目标任务网络的性能。仿真结果表明,提出的算法收敛速度可以快将近60%,且可以使用较少的标签数据使网络达到较好的仿真性能。3)提出了一种基于深度强化学习的电路自动参数优化算法。该算法将电路参数设计问题转化为最优化问题,基于马尔科夫决策过程对电路自动参数优化问题进行建模,借助深度强化学习算法来探索满足信号完整性要求的电路参数,使用神经网络对探索结果进行仿真验证并将结果反馈给强化学习,经过多次迭代后强化学习即可搜索出满足目标要求的电路参数。在此基础上,为了避免因神经网络误差导致强化学习朝着错误方向收敛的问题,分别从奖励值的设置和结合工业仿真软件两个角度对算法进行改进,实验结果表明,两种改进算法性能均好于其它算法,其搜索准确率都可达到95%以上。

关键词：信号完整性分析电路参数设计主动学习迁移学习深度强化学习

直流断路器分断试验等效评价标准及其考核方案

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中国电机工程学报 2021年第4期41卷 1485-1495页

作者：郭亮魏晓光周万迪齐磊高冲张升华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市昌平区102209

直流断路器作为新型电力装备,目前国际上尚无相关的试验标准,其等效分断试验方法有待深入研究。相较于交流系统故障电流存在自然过零点,直流断路器实现直流故障电流分断的关键在于通过自身不同支路间的换流过程,建立起大于直流系统电压... 详细信息

直流断路器作为新型电力装备,目前国际上尚无相关的试验标准,其等效分断试验方法有待深入研究。相较于交流系统故障电流存在自然过零点,直流断路器实现直流故障电流分断的关键在于通过自身不同支路间的换流过程,建立起大于直流系统电压的暂态开断电压来抑制故障电流。然而,现有分断试验对于暂态开断电压建立阶段关键部件电压相关应力考核尚属空白。首先,详细分析暂态开断电压建立阶段关键部件电气应力,在明确需要重点考核的应力基础上,提出能够覆盖整个分断过程的直流断路器分断试验等效评价标准。然后,提出分断试验等效系数k,并根据系数k对现有分断试验电路参数进行设计,在复现所提等效标准的同时,提高试验的经济性及可行性。最后,按照所提参数设计方法,针对50kV断路器单元进行分断实验验证,实测等效电容电压与仿真预期误差为0.36%,证明试验电路参数设计方法的正确性。所提直流断路器分断试验等效评价标准解决了现有分断试验应力考核不完善的问题;分断试验电路参数设计方法可为“100%”复现所提关键应力提供经济、可行方案。

关键词：混合式高压直流断路器分断试验暂态开断电压等效评价标准电路参数设计

基于PLECS仿真的四开关Buck-Boost变换器参数设计

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电子设计工程 2023年第16期31卷 62-66,71页

作者：聂进新赵志斌于守淼郝世勇张元峰海军航空大学青岛校区山东青岛266041

为了优化四开关Buck-Boost变换器的参数设计过程,分析了一种基于PLECS软件设计电路参数的方法。该方法在原理分析的基础上,利用PLECS仿真软件建立了电路的开环、闭环及热仿真模型进行参数选择,从而得到最优的参数组合。研制了一台100 W... 详细信息

为了优化四开关Buck-Boost变换器的参数设计过程,分析了一种基于PLECS软件设计电路参数的方法。该方法在原理分析的基础上,利用PLECS仿真软件建立了电路的开环、闭环及热仿真模型进行参数选择,从而得到最优的参数组合。研制了一台100 W的实验样机,该样机在宽电压输入以及负载变化的情况下,电路具有较好的抗扰稳压效果,并且其输出效率达到93%左右。

关键词：四开关Buck-Boost变换器 PLECS软件热仿真模型电路参数设计

基于小耦合电感软开关同步变换器仿真及性能分析

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现代电子技术 2020年第20期43卷 57-60,66页

作者：王少斌苏淑靖中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051

针对常规同步整流升压变换器在高开关频率下主开关管的寄生电容存储电荷无法释放和整流开关管体二极管反向恢复行为造成的变换器开关管的硬开关、高电磁干扰(EMI)等问题,提出一种基于小耦合电感软开关同步Boost变换器设计方法,详细分析... 详细信息

针对常规同步整流升压变换器在高开关频率下主开关管的寄生电容存储电荷无法释放和整流开关管体二极管反向恢复行为造成的变换器开关管的硬开关、高电磁干扰(EMI)等问题,提出一种基于小耦合电感软开关同步Boost变换器设计方法,详细分析了软开关实现的条件以及变换器的工作过程,通过电路参数的优化设计和仿真验证实验,实现了宽负载范围内所有开关管和二极管的软开关,使变换器效率得到有效提高,电磁干扰也得到有效抑制,进而验证了理论分析的正确性。

关键词：软开关同步变换器耦合电感电路参数设计仿真实验性能分析

混合式直流断路器电流分断应力及其等效试验方法研究

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混合式直流断路器电流分断应力及其等效试验方法研究

作者：郭亮华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

直流断路器作为新型电力装备,目前国际上尚无相关的试验标准,其等效分断试验方法有待深入研究。相较于交流系统故障电流存在自然过零点,直流断路器实现直流故障电流分断的关键在于通过自身不同支路间的换流过程,建立起大于直流系统电压的暂态开断电压来抑制故障电流。然而,现有分断试验对于暂态开断电压建立阶段关键部件电压相关应力考核尚属空白。本文以张北工程500kV直流断路器为研究对象,详细分析了断路器分断过程特别是暂态开断电压建立阶段关键部件电气应力,在明确了需要重点考核的应力基础上,提出了 5个能够覆盖整个分断过程的直流断路器分断试验等效评价指标。为直流断路器分断试验提供技术参考标准。本文对断路器分断的大电流等效试验方法进行了深入分析,提出了分断试验等效系数k,并根据系数k对大电流分断试验电路参数进行设计,在复现所提等效评价指标的同时,提高试验的经济性及可行性。最后,按照所提参数设计方法,针对50kV断路器单元进行分断实验验证,实测等效电容电压与仿真预期误差为0.36%,证明了试验电路参数设计方法的正确性。本文对断路器分断的全工况合成试验等效方法进行了分析,对合成试验电路参数进行分步设计,简化了合成试验电路参数的设计方法。并得到优化后的合成试验电路参数。最后,对大电流试验电路与合成试验电路在等效性、经济性方面进行了对比分析,合成试验电路是更好的选择。本文所提5个直流断路器分断试验等效评价指标解决了现有分断试验应力考核不完善的问题;分断试验考核方案及电路参数设计方法则为“100%”复现所提关键应力提供经济、可行方案。

关键词：混合式高压直流断路器分断试验等效评价指标等效试验方法电路参数设计

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双输入航空静止变流器优化设计研究

双输入航空静止变流器优化设计研究

作者：马莹南京航空航天大学

学位级别：硕士

多电/全电飞机技术是未来航空器的发展方向,二次电源容量的大幅度增加和高效紧凑270V高压直流体制的使用,对飞机上电子电力变换器提出了更高要求。将直流电压变换成交流电压的航空静止变流器,作为飞机供电系统的关键组成,保证其安全、... 详细信息

多电/全电飞机技术是未来航空器的发展方向,二次电源容量的大幅度增加和高效紧凑270V高压直流体制的使用,对飞机上电子电力变换器提出了更高要求。将直流电压变换成交流电压的航空静止变流器,作为飞机供电系统的关键组成,保证其安全、可靠、高效的运行更是至关重要,有利于维护航电系统整体运行的稳定性。因此,本文针对双输入航空静止变流器适航安全性展开优化设计研究,考虑功率损耗、器件结温等安全性要素,从电路参数设计和热设计出发,优化航空静止变流器的波形、体积、功耗、结温等。本文以双输入双降压型多电平逆变器(Dual-Input Dual-Buck Inverter,DIDBI)为研究对象,首先阐明DIDBI的拓扑结构,分析DIDBI的工作模态、调制策略和电压应力。然后研究目前流行的NSGA-Ⅱ多目标优化算法并介绍了两种改进算法,即考虑各目标重要度的γ-NSGA-Ⅱ算法和兼顾分布性与收敛性的HP-NSGA-Ⅱ算法。基于多目标优化算法,以开关损耗、输出波形质量和滤波元件体积为三个优化目标对DIDBI电路进行参数设计。同时考虑谐振频率、电感电流纹波和功率因数等技术要求设置电路参数的约束条件。通过比较算法改进前后的优化结果分析了两种改进算法的可行性和适用性,并对选定的电路参数制作样机验证其效果。最后针对优化后的DIDBI中主要发热器件进行热设计,分析传热路径并建立热阻网络模型,重点研究了对流和辐射热阻与散热器尺寸的关系。结合散热器初步设计,在ANSYS Icepak仿真平台上搭建散热模型,比较理论计算和仿真结果,分析散热器的性能和效果,并从器件布局和散热器参数两个方面对散热系统进行了优化。文章优化设计后的DIDBI输出性能良好,配套散热器能够保证功率器件的工作结温满足机载设备环境测试要求,研究的两种改进多目标优化算法和DIDBI整体分析、优化和设计流程也为其它系统的类似设计提供了参考。

关键词：航空静止变流器多目标优化设计 NSGA-Ⅱ算法电路参数设计热设计

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谐振式无线充电研究

科技资讯 2017年第17期15卷 30-31,33页

作者：单宝灯锐捷网络股份有限公司福建福州350002

谐振式逐渐成为无线充电的热点,该文针对谐振式无线充电的理论进行研究,提出了的最大效率无线充电设计方法,并且理论推算的结果直接知道工程实践中,器件参数的选型,通过实验验证了理论推导。实验结果表明,该设计方法可以简单有效地制作... 详细信息

谐振式逐渐成为无线充电的热点,该文针对谐振式无线充电的理论进行研究,提出了的最大效率无线充电设计方法,并且理论推算的结果直接知道工程实践中,器件参数的选型,通过实验验证了理论推导。实验结果表明,该设计方法可以简单有效地制作出无线充电设备,另外该设计的计算方式,器件选型过程都可以用于工程实践中,对设计不适合有线充电的物联网低功耗设备供电也有很广阔的应用前景。

关键词：谐振式无线充电最大效率电路参数设计

磁滞回线测量方法与Simulink仿真分析研究

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机电工程 2014年第3期31卷 383-387页

作者：曹鸿泰黄汝霖姚缨英浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对变压器磁滞回线间接测量存在的电路参数复杂和测量结果准确性难以评价等问题,通过对RC积分器测量方法的电路时域微分方程求解和Simulink仿真结果的分析,提出了一种确定电路参数的方法。借助Simulink饱和变压器的模型,仿真测量了在... 详细信息

针对变压器磁滞回线间接测量存在的电路参数复杂和测量结果准确性难以评价等问题,通过对RC积分器测量方法的电路时域微分方程求解和Simulink仿真结果的分析,提出了一种确定电路参数的方法。借助Simulink饱和变压器的模型,仿真测量了在不同电压下饱和变压器磁滞回线图像,进一步画出了基本磁化曲线;通过对比基本磁化曲线测量值与Simulink中模型值的差异,结果显示利用该方法能仿真得到饱和变压器的磁滞回线,其测量误差可用电路参数估算和控制。根据该方法设计了测量电路,得到了实际变压器的磁滞回线,验证了该方法的正确性。研究结果表明,该方法揭示了RC积分法测量的电路参数,并能预测测量误差,具有准确性高的特点,为非线性饱和变压器磁滞回线测量电路参数设计提供了参考依据。

关键词：非线性饱和变压器磁滞回线 RC积分法 Simulink仿真电路参数设计