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基于MSSA的PSS与UPFC-POD参数和UPFC位置协调优化

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 174-187页

作者：和萍云磊赵琛王明洋潘志文郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

针对风火打捆(wind-thermal-bundled,WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)与统一潮流... 详细信息

针对风火打捆(wind-thermal-bundled,WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)与统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)附加功率振荡阻尼控制器(power oscillation damping,POD)参数和UPFC安装位置协调优化策略方法。首先,基于Matlab构建了风火打捆外送系统和控制器模型。然后,利用多目标樽海鞘优化算法(multi-objective salp swarm algorithm,MSSA),将协调优化问题转化为多目标优化问题。目标函数设计中考虑了UPFC装置的调节特性。最后,采用IEEE 4机2区系统和16机5区系统进行多种工况下的仿真。仿真结果显示,协调优化后的控制器可以提高系统阻尼,维持发电机转速的稳定,抑制低频振荡引起的系统有功、电压等的波动,同时降低了系统的有功网损,提高了系统稳定性和运行经济性。MSSA在工程问题上的应用得到了补充。

关键词：风火打捆低频振荡 PSS UPFC-POD 安装位置运行经济性

一种基于双定频SOGI与交叉补偿的三相锁相环设计方法

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电力系统保护与控制 2024年第12期52卷 133-142页

作者：郭磊磊叶青洋金楠李琰琰吴振军郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

基于频率自适应二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)的锁相技术因其具有良好的滤波性能,常与滑模观测器(sliding mode observer,SMO)相结合来解决电网电压存在的直流偏置、频率偏移以及相位跳变等问题。针对常规... 详细信息

基于频率自适应二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)的锁相技术因其具有良好的滤波性能,常与滑模观测器(sliding mode observer,SMO)相结合来解决电网电压存在的直流偏置、频率偏移以及相位跳变等问题。针对常规的频率自适应SOGI锁相环(phase-locked loop,PLL)的前级SOGI与后级PLL之间存在频率耦合导致锁相环的动态性能较差的问题,提出了一种基于双定频SOGI与交叉补偿的锁相环设计方法。所提方法采用定频SOGI代替频率自适应SOGI,消除了前级SOGI与后级PLL之间的频率耦合。同时设计了一种电网电压交叉补偿的方法,该方法能够精准地对电网电压相位和幅值进行同时补偿,改善了传统的补偿方法需将幅值和相位单独补偿的缺点。并详细推导了常规的基于频率自适应SOGI锁相环和所提基于定频SOGI的锁相环的小信号模型,并证明了所提出的PLL稳定性更高。最后,在不同电网电压工况下,通过对比实验研究验证了所提方法的有效性。

关键词：锁相环交叉补偿固定频率二阶广义积分器小信号模型

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一步法制备荧光开启传感器检测BRCA2

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1526-1531页

作者：任林娇魏铭航陈青华张培闫艳霞薛梦晓秦自瑞姜利英郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学计算机与通信工程学院河南郑州450002 郑州轻工业大学量子科技研究院河南郑州450002

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,... 详细信息

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,提高其应用可能性,文章通过DNA分子发夹结构设计,一步实现了BRCA2的检测。其中分子发夹茎部含BRCA2互补序列,茎与环连接处标记四甲基罗丹明荧光基团(TAMRA),环部5个G碱基通过光诱导电子转移猝灭部分荧光信号,降低背景荧光信号;待测BRCA2序列与发夹茎部序列竞争结合,发夹结构被打开,荧光信号上升,测量上升的荧光信号强度即可实现一步法定量检测靶基因。优化实验结果表明,分子发夹浓度不同时,传感器检测范围不同。当分子发夹浓度为150 nmol·L^(-1)时,对BRCA2的线性检测区间为1~50 nmol·L^(-1);浓度为300和600 nmol·L^(-1)时,线性检测区间分别为1~100和1~200 nmol·L^(-1)。三种浓度传感器检出限分别为0.54、0.72和1.81 nmol·L^(-1)。此外,传感器对BRCA2的特异性检测较为突出,尤其对单碱基突变的识别能力较强。该方法制备与检测过程简单且特异性突出,不仅可用于乳腺癌高危人群的早期筛查,还可拓展应用于其他种类的基因检测,为基因传感器的推广应用提供一种制备简单、操作便捷的新方法。

关键词：乳腺癌易感基因2 一步法荧光开启传感器基因检测

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基于混沌系统和动态约瑟夫环的语音加密算法

复杂系统与复杂性科学 2024年

作者：梁万用赵凯辉江泳侯龙洁郑州轻工业大学电气信息工程学院

针对一种基于混沌序列和动态约瑟夫环的语音加密算法，使用数字化处理后的语音数据作为SHA-256算法的输入生成Hash值，并通过异或运算得到动态密钥。将动态密钥和外部输入密钥相结合，生成混沌系统的初始值，利用系统迭代生成混沌序列... 详细信息

针对一种基于混沌序列和动态约瑟夫环的语音加密算法，使用数字化处理后的语音数据作为SHA-256算法的输入生成Hash值，并通过异或运算得到动态密钥。将动态密钥和外部输入密钥相结合，生成混沌系统的初始值，利用系统迭代生成混沌序列密钥流。利用混沌序列密钥流替换约瑟夫环的步长参数，生成变步长的动态约瑟夫环置乱矩阵。将置乱后的数据与混沌序列密钥流进行异或运算实现语音信息的扩散加密。数值仿真实验及算法安全性分析验证了该语音加密算法的可行性和安全性。

关键词：语音加密混沌系统混沌序列密钥流动态约瑟夫环置乱

T型三电平并网变换器开路故障检测及容错控制

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电源学报 2024年

作者：金楠夏英巽郭磊磊李琰琰樊武闯郑州轻工业大学电气信息工程学院

为提高并网变换器运行的可靠性，针对T型三电平并网变换器提出了一种开路故障诊断及容错控制策略。功率器件发生开路故障后，通过分析变换器的运行状态，阐明了变换器输出电流以及直流侧电容中点流向各相电流的变化关系；计算变换器输... 详细信息

为提高并网变换器运行的可靠性，针对T型三电平并网变换器提出了一种开路故障诊断及容错控制策略。功率器件发生开路故障后，通过分析变换器的运行状态，阐明了变换器输出电流以及直流侧电容中点流向各相电流的变化关系；计算变换器输出电流平均值和从直流侧电容中点流向各相电流平均值，将这些平均值与设定的诊断阈值比较，定位故障功率器件。根据故障位置，分为Ⅰ类故障(垂直桥臂故障)和Ⅱ类故障(水平桥臂故障)。针对两类故障分别设计相应的容错结构，并提出一种T型三电平并网变换器的故障诊断与模型预测容错控制策略。实验结果验证了所提方法能快速定位变换器故障功率器件位置，实现故障容错连续运行，提高变换器可靠性。

关键词： T型三电平变换器故障诊断容错控制开路故障模型预测控制

基于二维空间矢量脉宽调制的准Z源逆变器电感电流纹波抑制策略

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电工技术学报 2024年

作者：梁伟华穆向上申永鹏李海林郑州轻工业大学电气信息工程学院

提出了一种适用于三相准Z源逆变器的二维空间矢量调制策略，其计算简单且能够有效减小准Z源网络电感电流纹波（脉动量）。该方法将准Z逆变器的输出电压映射在二维坐标系的坐标轴上，依据三相电压的大小关系划分控制域，根据参考电压所... 详细信息

提出了一种适用于三相准Z源逆变器的二维空间矢量调制策略，其计算简单且能够有效减小准Z源网络电感电流纹波（脉动量）。该方法将准Z逆变器的输出电压映射在二维坐标系的坐标轴上，依据三相电压的大小关系划分控制域，根据参考电压所在的控制域选择电压矢量和开关状态；并根据电感电流脉动量，将一个开关周期中的直通时间分成六小段，插入在零矢量首尾位置和两个非零矢量之间；以电感电流在直通状态与相邻的非直通状态间的净变化量等于零为目标，计算每段直通作用时间，实现了一个开关周期内电感电流纹波最小。该方法计算简单，且能够有效减小电感电流的脉动量。仿真和实验验证了该方法的有效性。

关键词：准Z源逆变器空间矢量调制脉冲宽度调制电感电流纹波

NPC三电平虚拟同步机桥臂故障容错模型预测控制

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电源学报 2024年第2期22卷 147-157页

作者：金楠肖晗谢欢武洁郑州轻工业大学电气信息工程学院郑州450002

虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)通过模拟同步机特性为新能源并网提供惯性和阻尼。然而,电力电子开关器件高频开关过程中可能会发生断路故障,导致输出电流波形严重畸变,影响电网安全稳定运行。针对中点箝位型NPC(neutral ... 详细信息

虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)通过模拟同步机特性为新能源并网提供惯性和阻尼。然而,电力电子开关器件高频开关过程中可能会发生断路故障,导致输出电流波形严重畸变,影响电网安全稳定运行。针对中点箝位型NPC(neutral point clamped)三电平VSG桥臂故障问题,提出一种中点电压均衡的VSG容错模型预测控制策略。分析NPC三电平VSG单相桥臂故障后运行机理,在开关器件故障后利用直流侧电容组成虚拟桥臂,重构为VSG桥臂故障容错结构。建立故障情况下预测电流模型,重构故障状态空间电压矢量,将直流侧中点电容电压引入容错模型代价函数,减小电容电压波动,实现VSG桥臂故障容错运行。实验结果表明,在开关器件发生故障后,NPC三电平VSG能容错连续运行,验证了所提模型预测容错控制策略的有效性,提高了VSG运行可靠性。

关键词：虚拟同步机容错模型模型预测控制中点钳位型变换器代价函数

T型三电平逆变器非对称矢量脉冲宽度调制相电流重构策略

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太阳能学报 2024年第4期45卷 450-459页

作者：申永鹏刘洋王帅兵齐文雷王延峰郑州轻工业大学电气信息工程学院郑州450002 国网伊犁伊河供电有限责任公司伊宁835000

针对T型三电平逆变器中点电流单传感器传统相电流重构方法存在不可观测区的问题,分析中点电流采样过程中不可观测区的存在机理,提出非对称矢量脉冲宽度调制相电流重构策略。通过移位PWM波延长基本电压矢量的作用时间,消除不可观测区,实... 详细信息

针对T型三电平逆变器中点电流单传感器传统相电流重构方法存在不可观测区的问题,分析中点电流采样过程中不可观测区的存在机理,提出非对称矢量脉冲宽度调制相电流重构策略。通过移位PWM波延长基本电压矢量的作用时间,消除不可观测区,实现相电流重构。实验结果表明,所提方法的电流重构误差低于2.2%,输出相电流畸变率低于3.48%。

关键词：脉冲调制相移信号采样相电流重构中点电流不可观测区

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基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定

河南理工大学学报(自然科学版) 2024年第4期 152-161页

作者：余培照李孟孟王闯郑州轻工业大学电气信息工程学院

奇异振动系统由于存在无穷远特征结构，导致系统的动态性能较差，这给实际应用带来了困难。目的为了改善奇异振动系统的稳定性，方法采用加速度-速度主动控制策略，提出基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定。基于特征结构配置及... 详细信息

奇异振动系统由于存在无穷远特征结构，导致系统的动态性能较差，这给实际应用带来了困难。目的为了改善奇异振动系统的稳定性，方法采用加速度-速度主动控制策略，提出基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定。基于特征结构配置及奇异值分解方法讨论奇异振动系统的镇定问题，提出镇定控制器的参数化设计方法。在随机扰动环境下，讨论奇异振动系统受参数扰动时的鲁棒特征值镇定问题和镇定控制器设计方案。通过引入拉格朗日乘子，构造基于扰动位移的多元函数，将鲁棒镇定问题转化为广义系统特征结构优化问题。利用构造的扰动函数及Rayleigh定理，提出奇异振动系统鲁棒镇定控制器设计的新方法。结果通过两个算法制定了相应控制器设计步骤，仿真验证了算法的可行性。数值结果表明，本文方法能快速镇定奇异振动系统，且使闭环系统具有很好的稳态性能。结论提出的新方法改善了奇异振动系统动态性能的同时，也增强了闭环系统的抗干扰能力，从而提高了系统的鲁棒性。

关键词：振动系统特征结构配置镇定鲁棒性