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基于改进Kruskal-Wallis检验的低压开关电器状态表征参数选择

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高电压技术 2024年第2期50卷 535-542页

作者：刘洋曹云东刘树鑫沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室沈阳110870

由于状态数据的多属性、高维度和大数据量,以及特征参数难以满足正态性和方差齐性检验的事实,低压开关电器的状态表征参数难于选择。针对该问题,基于非参数单体多状态样本的分组状态间秩差异性,以及特征参数Kruskal-Wallis(KW)检验统计... 详细信息

由于状态数据的多属性、高维度和大数据量,以及特征参数难以满足正态性和方差齐性检验的事实,低压开关电器的状态表征参数难于选择。针对该问题,基于非参数单体多状态样本的分组状态间秩差异性,以及特征参数Kruskal-Wallis(KW)检验统计量的计算规则和变化趋势,研究论证了单体样本特征参数表征显著性鉴别机理。同时,基于状态序列斜率变化增量和子序列变异增量,提出样本状态时序分类算法,并将该算法与参数鉴别机理相结合,形成单体多状态样本改进KW检验理论。最后,基于改进理论提出低压开关电器状态表征参数选择新方法。以交流接触器为例进行验证,结果表明该文方法适用于具有非线性、非平稳、动态随机分布等特点的低压开关电器状态表征参数选择。实例证明,基于该方法获得状态表征曲线的拟合优度可达0.91,状态划分显著性P值可达8.42848×10–266,表征与分类精度较参数选择前及同类方法提升明显,为下一步研究低压开关电器状态的精确划分与识别奠定了理论基础。

关键词：低压开关电器状态表征参数选择 Kruskal-Wallis检验状态划分

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燃弧过程中真空旋转电弧轨迹追踪与特性

电工技术学报 2024年第20期 6553-6563页

作者：生鑫李争博付思曹云东沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室

控弧的目的是使电弧平稳、快速地离开触头表面，从而有利于提高真空开关的开断能力。不同控弧措施对真空电弧燃弧过程有不同的影响。触头旋转影响真空电弧燃弧期间的弧根状态，进而改变真空电弧在触头表面及触头间的运动特性。该文基于... 详细信息

控弧的目的是使电弧平稳、快速地离开触头表面，从而有利于提高真空开关的开断能力。不同控弧措施对真空电弧燃弧过程有不同的影响。触头旋转影响真空电弧燃弧期间的弧根状态，进而改变真空电弧在触头表面及触头间的运动特性。该文基于可拆卸式真空灭弧室和非对称平板触头进行了直拉、旋转分离方式下的电弧拉弧实验。使用高速摄相机采集燃弧过程中不同分离方式的真空电弧图像。利用Lucas-Kanade光流法目标追踪技术对真空电弧标定，追踪到真空电弧运动轨迹。通过图像处理技术，得到触头不同分离方式下真空电弧运动轨迹和触头之间的电弧面积，进而得到电弧特性的演变过程。分析结果表明，在相同实验条件下，触头旋转分离加速真空电弧由限制型电弧向扩散型电弧转变，导致扩散型电弧沿径向运动范围增大，使电弧能量尽快消散。

关键词：真空电弧旋转分离运动轨迹电弧特性

磁控触头旋转开断过程中直流真空电弧形态与电压特性

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真空科学与技术学报 2024年第7期44卷 636-645页

作者：徐鸿飞李争博付思曹云东沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室沈阳110870

为探索直流断路器磁控触头开断产生的真空电弧形态演变规律及其电压特性,提出了一种在触头直拉基础上附加阴极旋转运动的开断方式“旋转—直拉开断”。由于磁控触头开断电流自生磁场会影响真空电弧发展过程,文章对阴极旋转开断产生的磁... 详细信息

为探索直流断路器磁控触头开断产生的真空电弧形态演变规律及其电压特性,提出了一种在触头直拉基础上附加阴极旋转运动的开断方式“旋转—直拉开断”。由于磁控触头开断电流自生磁场会影响真空电弧发展过程,文章对阴极旋转开断产生的磁场进行了仿真分析。同时搭建了可拆卸真空灭弧实验平台,对万字型横磁触头和杯状纵磁触头在不同开断方式下的真空电弧的形态演化规律以及电弧电压特性进行了对比分析研究。仿真与实验结果表明:真空电弧在旋转开断方式下受到触头磁场和旋转离心力的共同作用,燃弧时间更短、由限制型电弧向扩散态的转变更快、熄弧效率更高。“旋转—直拉开断”使得在阴极表面的亮斑运动加速,使得电弧能量逸散更快有效提高熄弧能力。

关键词：磁控触头真空电弧旋转开断电弧形态

基于改进加权TOPSIS与Pelt算法的交流接触器退化状态划分研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：孔维进刘洋曹云东刘树鑫邢朝健教育部特种电机与高压电器重点实验室(沈阳工业大学)

交流接触器退化状态的阶段性划分是实现电器自身自我感知的重要前提，针对其全寿命多状态、多属性交互影响等特点，对阶段划分问题进行探究；以原始多特征参数为前提，利用Wasserstein距离进行特征参数趋势增强处理，并对增强后的特征... 详细信息

交流接触器退化状态的阶段性划分是实现电器自身自我感知的重要前提，针对其全寿命多状态、多属性交互影响等特点，对阶段划分问题进行探究；以原始多特征参数为前提，利用Wasserstein距离进行特征参数趋势增强处理，并对增强后的特征加权融合，从而建立基于改进加权TOPSIS法的退化状态时间序列模型；在此基础上，考虑外界数据干扰影响，利用Pelt算法对退化状态时间序列进行了阶段划分和全寿命状态分布特征分析。实例验证表明，本文方法适用于交流接触器状态退化与划分的研究；与其他两种方法相比，状态分类精度优势明显，为实现退化状态精准评估和智能化应用奠定了理论基础。

关键词：交流接触器阶段划分 TOPSIS法 Pelt算法

计及磁致伸缩各向异性与应力的磁-机械直接耦合有限元计算方法与实验验证

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中国电机工程学报 2024年

作者：李岱岩张艳丽王振张殿海任自艳闫秀恪谢德馨教育部特种电机与高压电器重点实验室(沈阳工业大学)

为了提高材料磁致伸缩特性影响下电气产品铁心振动形变计算的可靠性，本文提出了考虑磁致伸缩各向异性和应力影响的磁-机械直接耦合计算方法。计及材料磁致伸缩特性以及磁场能与应变能之间耦合能量关系的影响，推导了磁-机械直接耦合的... 详细信息

为了提高材料磁致伸缩特性影响下电气产品铁心振动形变计算的可靠性，本文提出了考虑磁致伸缩各向异性和应力影响的磁-机械直接耦合计算方法。计及材料磁致伸缩特性以及磁场能与应变能之间耦合能量关系的影响，推导了磁-机械直接耦合的总能量方程；针对软磁材料的磁-机械耦合求解区域，构建了材料的非线性正交各向异性磁致伸缩应变偏张量模型；基于Newton-Raphson迭代法，推导了磁-机械耦合计算的非线性迭代求解过程，同时也考虑了应力对磁致伸缩的影响。最后，编写了有限元计算程序，并通过对铁心实物模型的实验验证，验证了计算程序的有效性和计算精度。

关键词：有限元法磁致伸缩直接耦合磁-机械耦合铁心

旋转电机轴承电蚀损伤机理与缓解措施研究进展

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电工技术学报 2024年第20期 6409-6430页

作者：迟连强张殿海赵俊清任自艳陈德志沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室

随着现代电力电子技术与驱动电机的深度融合，由变频驱动系统所导致的电机轴电压和轴电流及其负效应-轴承电蚀，已成为轴承失效的主要模式之一。目前，对于旋转电机轴承电蚀损伤失效的确切机理尚不清楚，难以对轴承电寿命进行有效预测... 详细信息

随着现代电力电子技术与驱动电机的深度融合，由变频驱动系统所导致的电机轴电压和轴电流及其负效应-轴承电蚀，已成为轴承失效的主要模式之一。目前，对于旋转电机轴承电蚀损伤失效的确切机理尚不清楚，难以对轴承电寿命进行有效预测。在国家提出高端装备轴承可靠性提升的背景下，轴承电蚀故障已成为限制电机系统可靠性的关键问题。该文首先介绍了电机系统轴电压和轴电流的来源及分类，然后分析了轴承电蚀损伤典型故障以及电蚀损伤影响因素，总结了轴承电气模型及轴承电容计算方法的研究现状，最后讨论轴承电蚀损伤缓解技术，并根据目前的研究现状和面临的挑战，展望未来可能的研究方向。

关键词：轴电压轴电流滚动轴承电蚀失效缓解措施

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基于主动式阻尼的混合式步进电机转速振荡抑制控制

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2459-2469页

作者：施雨武志涛苏晓英佟文明辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍山114051 沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室沈阳110870

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,... 详细信息

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,将电流i_d控制恒为额定电流,利用位置误差和速度误差调节电流i_q生成瞬时转矩,抑制电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现电机闭环反馈控制,提出一种将同步频率提取滤波器(SFF)与三阶锁相环(PLL~3rd)相结合的无传感器控制方法。SFF可以滤除反电动势信号中的高次谐波,PLL~3rd能消除转速变化过程中的稳态误差。实验证明,该方法有效抑制了步进电机运行过程中的振荡现象,提升了电机的运行品质。

关键词：混合式步进电机双闭环控制主动式阻尼控制锁相环同步频率提取滤波器

电极旋转开断方式对真空电弧形态及电极表面烧蚀的影响

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真空科学与技术学报 2024年

作者：艾杨付思李争博曹云东沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室

真空开关中电弧形态是影响电极表面烧蚀情况的主要因素之一。聚集型电弧对电极表面作用的能量较为集中，扩散型电弧能量较为分散，不同电弧形态导致的电极表面烧蚀程度有所不同，而电极表面的烧蚀情况是关乎开关电器寿命的重要指标。本... 详细信息

真空开关中电弧形态是影响电极表面烧蚀情况的主要因素之一。聚集型电弧对电极表面作用的能量较为集中，扩散型电弧能量较为分散，不同电弧形态导致的电极表面烧蚀程度有所不同，而电极表面的烧蚀情况是关乎开关电器寿命的重要指标。本文基于可拆卸真空灭弧实验平台，在工频交流200A等级下对无氧铜平板触头分别进行直拉开断实验与旋转开断实验，同时对电极烧蚀进行仿真分析，实验与仿真结果表明：在交流小电流下，旋转开断方式有利于电弧提前达到分散形态，减少了电弧向电极表面中心作用的时间，从而减少了电极烧蚀质量损失，并且随着电极旋转角度的增加，烧蚀质量损失越小。

关键词：真空电弧电弧形态烧蚀旋转开断

基于TPE-Informer模型的铁路继电器寿命预测

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电气工程学报 2024年

作者：聂靖杰刘树鑫邢朝健许静李艳凯教育部特种电机与高压电器重点实验室(沈阳工业大学)

针对如何准确、高效地预测铁路继电器寿命问题，提出一种基于TPE-Informer模型的铁路继电器寿命预测方法。首先，搭建铁路直流继电器电寿命试验平台，获取其整个生命周期的退化数据，从中提取出能够反映其运行状态的特征参数；其次，将... 详细信息

针对如何准确、高效地预测铁路继电器寿命问题，提出一种基于TPE-Informer模型的铁路继电器寿命预测方法。首先，搭建铁路直流继电器电寿命试验平台，获取其整个生命周期的退化数据，从中提取出能够反映其运行状态的特征参数；其次，将提取的特征参数输入Informer模型进行训练，利用多头稀疏自注意力机制挖掘特征信息前后状态的关联性；最后，利用非标准贝叶斯优化算法(Tree-structured parzen estimator, TPE)优化Informer模型超参数，以获得更好的预测性能。采用实验平台采集数据对模型验证，并与其他三种深度学习算法进行结果对比。试验结果表明，所提预测模型比RNN、LSTM和Informer模型预测精度高，平均精度达到96.52%，误差率小，稳定性好，证明了该预测模型应用的可行性。

关键词：铁路继电器寿命预测非标准贝叶斯优化算法 Informer