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基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 51-60页

作者：许守东欧阳金鑫陈宇捷陈纪宇王建熊小伏输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

分布式电源(distributed generation,DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于... 详细信息

分布式电源(distributed generation,DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法。分析了配电网单相接地故障下DG的输出特性,建立了在不同故障位置下有源配电网的正序增广网络,构建了故障位置关于馈线出口以及DG输出电流的函数,建立了配电网单相接地故障位置模型,利用不同故障位置下短路电流矢量占比系数的差异性构建了新的故障定位判据。通过将单相接地故障定位问题转化为故障位置模型系数的求解问题,提高了故障定位的准确性和实用性。理论和仿真分析表明,在不同故障位置、不同过渡电阻下均能准确定位单相接地故障,具有原理清晰、故障特征量采集便捷、灵敏性和可靠性高的优点。

关键词：配电网分布式电源单相接地故障故障区段定位故障测距

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铜-铝电磁脉冲焊接界面形成过程的原子扩散行为

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焊接学报 2024年第3期45卷 22-31,I0004页

作者：李成祥许晨楠周言陈丹米彦重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学... 详细信息

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构.研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面.该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

关键词：电磁脉冲焊接界面形成原子扩散行为分子动力学

基于改进零脉冲插入法的永磁同步电机相电流重构策略

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电机与控制学报 2024年第6期28卷 25-35页

作者：陈思宇向学位李辉周豪蒋鹏重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

直流母线单电流采样永磁同步电机系统存在相电流重构盲区,导致电流采样失真,提出一种改进零脉冲插入法,实现相电流重构。首先,分析传统固定零脉冲插入法的缺点,由于各相插入零脉冲作用时间相同,未能发挥“双开关PWM”模式抑制电流纹波... 详细信息

直流母线单电流采样永磁同步电机系统存在相电流重构盲区,导致电流采样失真,提出一种改进零脉冲插入法,实现相电流重构。首先,分析传统固定零脉冲插入法的缺点,由于各相插入零脉冲作用时间相同,未能发挥“双开关PWM”模式抑制电流纹波的优势;其次,通过各相PWM占空比调整零脉冲时间,延长电流采样窗口,提出改进零脉冲插入法重构策略,消除重构盲区,并针对该方法重构盲区出现其他扇区有效电压矢量的情况,分析其空间电压矢量合成关系,证明参考电压矢量合成的准确性;最后,基于戴维南电路法,提出不同电压矢量作用时的电路简化模型,对比两种方法的电流纹波幅值,并搭建永磁同步电机实验平台进行实验。结果表明,改进零脉冲插入法的电流重构误差低于3%,相比传统方法,电流纹波抑制效果达到50%,相电流畸变率从12.72%下降到6.87%。

关键词：单电流传感直流母线采样相电流重构重构盲区永磁同步电机零脉冲插入法

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一种提高虚拟同步机电流质量的电压-电流级联闭环控制方案

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1871-1885页

作者：徐菘杨博刘浩陆帅输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

当虚拟同步机(VSG)接入畸变电网时,其输出电流质量恶化。现有基于公共耦合点(PCC)电压采样的各种谐波治理方案受限于线路阻抗的大小而抑制效果不佳。为此,该文提出一种电压-电流级联闭环控制策略实现了VSG基波电压和线路谐波电流的协调... 详细信息

当虚拟同步机(VSG)接入畸变电网时,其输出电流质量恶化。现有基于公共耦合点(PCC)电压采样的各种谐波治理方案受限于线路阻抗的大小而抑制效果不佳。为此,该文提出一种电压-电流级联闭环控制策略实现了VSG基波电压和线路谐波电流的协调闭环控制。在基波频率下,VSG跟随功率控制回路的基波电压指令实现功率传输;在谐波频率下,通过单个一阶复矢量滤波器对谐波电流总和进行整体提取,并采用闭环输出谐波电压补偿的参考量,从而等效增强了谐波电压补偿量的参考信号,大幅提升了VSG输出电流的谐波抑制效果。相比于现有方案,该方法克服了由于线路阻抗过低而抑制效果不佳的问题,能在不增加额外电感器件的条件下提高VSG在畸变电网下的输出电流质量。最后,该文搭建15 kW的样机进行实验,并与现有的三类方法进行对比,较为全面地验证了该方法的有效性且增强了谐波的抑制效果。

关键词：虚拟同步机谐波抑制阻抗重塑电能质量

无电流传感复合前馈控制无桥功率因数校正变换器

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4445-4455页

作者：卢伟国胡凌鹤罗海魁白月张婷婷输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

有源功率因数校正(APFC)是AC-DC变换器的重要组成部分,其目的是改善输入侧电能质量,提高系统功率因数。传统的有源电流控制功率因数校正(PFC)变换器需要准确地提取升压电感电流,而双二极管式无桥PFC变换器升压电感位于整流部分之前,电... 详细信息

有源功率因数校正(APFC)是AC-DC变换器的重要组成部分,其目的是改善输入侧电能质量,提高系统功率因数。传统的有源电流控制功率因数校正(PFC)变换器需要准确地提取升压电感电流,而双二极管式无桥PFC变换器升压电感位于整流部分之前,电感电流不再是单一方向流动,这使得其电流采样电路相比更复杂。为此该文提出一种基于观测器的无电流传感方案。方案中针对占空比误差的不确定影响修正了无桥PFC电流观测器算法,实现了占空比误差自适应的电流观测器,进一步基于所提观测器实现对负载信息的观测,设计出无电流传感的复合前馈控制方案,运用负载观测信息改进电流内环参考形式,同时利用输出电压纹波观测值进行2次谐波前馈补偿,最终实现无电流传感控制条件下变换器高动态响应设计。该文搭建了225 W单相双二极管式无桥PFC的实验样机,实验结果表明,在开关频率100 kHz时电流观测精度达到96.75%,所提控制方案输入电流的总谐波畸变率(THD)含量约为5%,功率因数(PF)约为99.85%,半载动态响应时间10 ms,相比于传统PI控制无桥PFC变换器提高了约90%。

关键词：无桥PFC变换器电流观测器前馈控制动态响应占空比自适应

面向航天器自主维护的空间机器人发展战略研究

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中国工程科学 2024年第1期26卷 149-159页

作者：赵亮亮李雪皑赵京东刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150006

空间机器人能够适应空间极端环境,突破人类太空探索的极限,极大地提高空间操控的安全性和经济性,是提升空间科学技术水平的核心装备,可为航天事业发展提供重要支撑和有力保障。本文详细阐述了发展航天器自主维护空间机器人技术对于推动... 详细信息

空间机器人能够适应空间极端环境,突破人类太空探索的极限,极大地提高空间操控的安全性和经济性,是提升空间科学技术水平的核心装备,可为航天事业发展提供重要支撑和有力保障。本文详细阐述了发展航天器自主维护空间机器人技术对于推动我国航天强国建设、促进国防科技发展以及引领变革性技术创新等方面的重大价值;从政策、技术、市场等角度,分析了国内外空间机器人的发展现状及趋势;剖析了目前我国航天器自主维护空间机器人的技术挑战与面临问题;基于国家重大战略需求、研究基础及发展方向,论证了面向航天器自主维护空间机器人的发展体系和突破路径。研究建议:加快科技创新2030—在轨服务重大专项实施,加大空间机器人智能操控基础研究支持力度,加速构建政府-企业-高校协同发展创新机制,加强空间机器人国际合作、引进国际高端人才。

关键词：空间机器人航天器自主维护智能操控太空作业太空经济

基于事件触发的水面无人艇无模型容错饱和控制

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：张恩华王巍凯苏玉民哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室

针对外界未知扰动、无人艇模型动态参数无法获取，推进器饱和及故障水面无人艇轨迹跟踪控制问题，本文提出一种基于事件触发的水面无人艇无模型饱和容错控制方法。利用无模型参数滑模控制结构，使参数误差收敛至残差集，此方法对参数变... 详细信息

针对外界未知扰动、无人艇模型动态参数无法获取，推进器饱和及故障水面无人艇轨迹跟踪控制问题，本文提出一种基于事件触发的水面无人艇无模型饱和容错控制方法。利用无模型参数滑模控制结构，使参数误差收敛至残差集，此方法对参数变化具有良好的鲁棒性能。控制器中引入饱和函数及容错方法来补偿由于执行机构故障和饱和所损失的推力。为节约有限的通信资源和系统能量，在执行机构和控制器之间部署事件触发机制，采用事件触发通讯机制产生分段控制信号，降低执行机构的更新频率。仿真结果验证所提出基于事件触发的饱和容错方法的有效性和优越性。

关键词：水面无人艇事件触发容错控制无模型控制

基于元启发式优化的机器人智能体无碰撞轨迹规划

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载人航天 2024年第4期30卷 510-515页

作者：谢宗武马博宇孙万东杨晓航姬一明谢光虎哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

针对机器人智能体在复杂三维环境中的安全运动,提出一种基于元启发式优化的无碰撞轨迹规划方案。轨迹点采用五次样条插值,以确保运动轨迹足够平滑,且起始点和目标点的速度与加速度均为零。以轨迹长度最短为优化目标,将轨迹与障碍物的最... 详细信息

针对机器人智能体在复杂三维环境中的安全运动,提出一种基于元启发式优化的无碰撞轨迹规划方案。轨迹点采用五次样条插值,以确保运动轨迹足够平滑,且起始点和目标点的速度与加速度均为零。以轨迹长度最短为优化目标,将轨迹与障碍物的最近距离限制在约束条件中,从而表述为一个优化问题,并采用基于元启发式的灰狼算法进行求解。随后,在复杂的三维地形中对该方案开展2个模拟仿真。结果表明:该方案能够有效地在规划空间内求解出预定数目的最优轨迹插值点,通过五次样条插值形成的轨迹长度达到最短,且不与障碍物发生任何碰撞。

关键词：机器人智能体轨迹规划无碰撞五次样条插值灰狼算法元启发式

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可穿戴柔性上肢外骨骼的研究进展与展望

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 1-16页

作者：戴一鸣陈嘉琛刘晨东杨大鹏赵京东机器人技术与系统全国重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为研究可穿戴柔性上肢外骨骼的发展现状和其面临的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结。外骨骼可以有效地提供保护、支撑等功能,解决高强度重复性工作导致的肢体疲劳和身体机能衰退,以及中风或职业病导致的肢体运动障碍... 详细信息

为研究可穿戴柔性上肢外骨骼的发展现状和其面临的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结。外骨骼可以有效地提供保护、支撑等功能,解决高强度重复性工作导致的肢体疲劳和身体机能衰退,以及中风或职业病导致的肢体运动障碍。此外,它们有能力通过额外的动力和功能来恢复或增强人类的运动能力。可穿戴柔性外骨骼作为一种新兴的外骨骼发展方向,相较于传统的刚性外骨骼,具有结构柔顺、人机交互性好和穿戴舒适性好等明显优势。首先,本研究结合柔性上肢外骨骼的3种主要驱动方式(绳驱、气动、形状记忆合金),详细解析不同驱动方式的相关研究成果和相应结构特点。然后,从结构、材料、控制、辅助4个方面分析和阐述如今柔性上肢外骨骼面临的关键技术挑战。最后,结合外骨骼在不同领域应用的需求,推测未来柔性上肢外骨骼技术将向灵活化、舒适化、顺应化、智能化方向发展。研究表明,可穿戴柔性上肢外骨骼的技术尚处于初始阶段,仍有许多技术难题亟需解决,同时,新型的柔性执行器,柔性传感器等可为关键技术难题的突破提供参考。

关键词：可穿戴外骨骼柔性上肢外骨骼人机交互研究现状发展趋势