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双三相同步磁阻电机单相开路故障下的容错控制策略

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5736-5746,I0025页

作者：邹继斌李炳均张文韬徐永向郑博元哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150006 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江省哈尔滨市150009

双三相同步磁阻电机(dual three-phase synchronous reluctance motor,DTP-SynRM)转子不含永磁体,没有高温退磁风险,成本较低,且由于其系统自由度高、冗余性强,因此具有较好的容错性能。开路故障是双三相同步磁阻电机系统中最常见的故... 详细信息

双三相同步磁阻电机(dual three-phase synchronous reluctance motor,DTP-SynRM)转子不含永磁体,没有高温退磁风险,成本较低,且由于其系统自由度高、冗余性强,因此具有较好的容错性能。开路故障是双三相同步磁阻电机系统中最常见的故障类型之一,该文针对一种两套三相绕组中性点相互独立的双三相同步磁阻电机单相开路故障,建立DTP-SynRM矢量空间解耦模型,实现对电压、电流和磁链方程的完全解耦。在开路故障状态下仍将其视为一个正常的双三相电机,分析故障状态对电机的电流约束和信号传递的影响,并指出在开路故障下z2轴电流与β轴电流不再独立,电机由正常运行时的四阶系统降阶为三阶系统,而由于开路故障导致的电压信号传递不准确则会在dq坐标系中引入二次谐波电流,并产生二次和四次转矩波动。该文提出一种同时考虑电流约束和信号传递误差的故障容错方法,电机处于三闭环运行状态,补偿电压信号传递误差,抑制开路故障时电机的转矩波动并降低电流谐波。搭建实验平台进行实验,验证所提容错方法的有效性和可行性。

关键词：双三相同步磁阻电机容错控制开路故障电流约束电压信号传递误差转矩脉动抑制

煤层气和压缩空气储能复合的矿区综合能源系统优化运行模型

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2257-2269,I0014页

作者：杨莹曹美萱赵为光孙建宇刘振羽耿光辉钟懿文吕品黑龙江科技大学电气与控制工程学院黑龙江省哈尔滨市150022

由于缺乏有效的回收工序和利用手段,矿区大部分低浓度煤层气被直接排空,造成严重资源浪费和温室效应。同时,间歇随机波动的可再生能源渗透率增加导致电力系统安全经济运行面临严峻挑战。该文集矿区低浓度煤层气资源和压缩空气储能优势... 详细信息

由于缺乏有效的回收工序和利用手段,矿区大部分低浓度煤层气被直接排空,造成严重资源浪费和温室效应。同时,间歇随机波动的可再生能源渗透率增加导致电力系统安全经济运行面临严峻挑战。该文集矿区低浓度煤层气资源和压缩空气储能优势于一体,提出煤层气和压缩空气储能复合的矿区型综合能源系统结构。采用变压吸附工艺提纯低浓度煤层气资源,回收提纯过程具有余压的废气资源作为压缩空气储能进气源。利用地下废弃矿道分别作为压缩空气储气库和煤层气储气库,形成余压利用型压缩空气储能系统。利用储能压缩热和煤层气发电余热资源,通过矿区热、电、储联合运行方式与可再生能源互补调节。基于该结构建立系统模型,以系统运行成本、风电消纳和碳排放为目标建立多目标优化模型。通过算例将是否考虑变压吸附的矿区综合能源系统进行对比,结果表明,所提出的系统具有良好的经济性、风电消纳能力和减碳能力。

关键词：煤层气变压吸附压缩空气储能风电消纳碳排放

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基于火-储联合循环的冷热电三联供系统多运行模式热力性能分析

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3598-3609,I0022页

作者：李佳佳李兴朔周国文颜培刚刘金福于达仁哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江省哈尔滨市150001

综合考虑绝热压缩空气储能及火电机组的特点和不足,该文从能量转化及利用机理出发,提出将二者耦合集成的火-储联合循环概念以及一种基于该循环的新型冷热电多能联供系统,并对该系统进行性能评估和特性分析。基于构建的热力模型,分别研... 详细信息

综合考虑绝热压缩空气储能及火电机组的特点和不足,该文从能量转化及利用机理出发,提出将二者耦合集成的火-储联合循环概念以及一种基于该循环的新型冷热电多能联供系统,并对该系统进行性能评估和特性分析。基于构建的热力模型,分别研究纯电及热电、冷电联产3种典型场景下热能综合利用方式对重要参数及性能的影响规律。结果显示,在最优集成方案下,储能系统的循环效率可提高2.61%。在热电和冷电模式下,循环效率可进一步提升至77%及70.13%。火-储集成能够显著提高能源综合利用水平,在多能联产模式下性能提升更为明显。此外,通过敏感性分析得到典型运行模式下热能利用的合理方式。该文结果能够指导火-储耦合集成系统优化设计及运行,可为火电机组与压缩空气-储能高效发展提供一种新思路。

关键词：压缩空气储能火-储联合循环冷热电联产热力性能

不同慢性病中老年女性骨折风险及低骨量切点预测分析

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中国组织工程研究 2024年第14期28卷 2140-2144页

作者：常凤李彦龙哈尔滨体育学院黑龙江省哈尔滨市150008

背景:中老年女性是骨质疏松的高发人群,慢性病增加骨质疏松罹患风险。低骨量是骨质疏松发病前的危险阶段,目前缺少常见慢性病人群的骨折风险差异及诊断指标切点值的相关报道。目的:通过对不同慢性病中老年女性骨折风险的分析,探讨肥胖... 详细信息

背景:中老年女性是骨质疏松的高发人群,慢性病增加骨质疏松罹患风险。低骨量是骨质疏松发病前的危险阶段,目前缺少常见慢性病人群的骨折风险差异及诊断指标切点值的相关报道。目的:通过对不同慢性病中老年女性骨折风险的分析,探讨肥胖、高血压、高血脂、糖尿病、动脉硬化与骨密度的相关性,找到可预测低骨量指标的切点值,为防治骨质疏松提供参考。方法:将45-70岁203名女性受试者分为正常组和慢性病组,采用超声骨密度测量仪进行跟骨骨密度测试,采用动脉硬化仪测试肱-踝脉搏波传导速度,采用全自动生化分析仪测试血糖、血脂,采用身体成分分析仪测试体质量指数、脂肪质量及肌肉质量。结果与结论:①61-70岁女性骨密度和骨折风险系数及51-60岁、61-70岁骨强度与<50岁比较,差异有显著性意义(P<0.05);②糖尿病组骨折风险明显高于其余各组,动脉硬化组则高于正常组和肥胖组(P<0.05);③骨密度与年龄、左侧血管弹性程度、右侧血管弹性程度、三酰甘油呈负相关,与体质量指数呈正相关(P<0.05);上述指标与骨密度受试者工作特征(ROC)曲线下面积介于0.5-0.7之间,低骨量对应切点分别为55.5岁(年龄)、756.0 cm/s(左侧血管弹性)、789.0 cm/s(右侧血管弹性)、1.115 mmol/L(三酰甘油)、22.35 kg/m^(2)(体质量指数);④结论:糖尿病和动脉硬化增加中老年女性骨折风险,测定体质量指数、血管弹性和三酰甘油对女性低骨量预测具有一定早期诊断价值。

关键词：中老年女性骨折风险低骨量切点预测

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基于电流源型逆变器驱动的五相永磁同步电机控制策略研究

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2843-2852,I0027页

作者：杨士杰郑萍佟诚德隋义王明峤哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

在现代电机驱动系统中,采用电流源型逆变器控制方案可有效提升系统可靠性,降低电机电流谐波含量,并提升电磁兼容性能。电流源型逆变器拓扑采用电感元件作为母线储能装置,对于功率回路中的短路故障具有较强的抵抗能力。同时,逆变器输出... 详细信息

在现代电机驱动系统中,采用电流源型逆变器控制方案可有效提升系统可靠性,降低电机电流谐波含量,并提升电磁兼容性能。电流源型逆变器拓扑采用电感元件作为母线储能装置,对于功率回路中的短路故障具有较强的抵抗能力。同时,逆变器输出侧并联滤波电容网络,实现对高频谐波的旁路作用。该文对五相电流源型驱动系统控制策略进行研究,采用五相半桥型逆变器拓扑结构,电机绕组采用星型连接方式以限制零序电流,给出基波与谐波电流矢量空间分布特征,提出双平面矢量脉宽调制策略,有效抑制3次谐波电流。考虑到逆变器输出侧CL型负载可能引起的谐振问题,采用基于电机电流的有源阻尼策略,降低谐振电流分量,提升系统稳定性。最后,通过实验验证所提控制策略的有效性。

关键词：五相永磁同步电机驱动电流源型逆变器电流型空间矢量调制 CL谐振有源阻尼

基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器的复合摩擦补偿

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1999-2008,I0028页

作者：赵天一贵献国乔岳徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等... 详细信息

摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等影响。为此,该文提出基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的复合摩擦补偿策略。首先,引入过渡用双曲正切函数以解决GMS模型中在切换点的反复穿越问题,并给出该模型的离线辨识方法。其次,设计基于模型信息的四阶ESO补偿剩余摩擦力与未知扰动,并引入切比雪夫滤波器整定观测器增益,以降低扰动观测与噪声敏感之间的冲突。为验证所提摩擦补偿策略的有效性,在小型高精度永磁同步直线电机定位平台上进行定位实验。实验结果验证了所提摩擦补偿策略的可行性和有效性。

关键词：永磁同步直线电机摩擦补偿广义麦克斯韦模型过渡函数扩张状态观测器

基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3202-3212,I0022页

作者：张志坚张国强李斌兴王奇维丁大尉王高林徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了... 详细信息

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

关键词： Vienna整流器直流电压不平衡电流谐波中点电压波动载波断续脉宽调制开关序列优化

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超临界二氧化碳再热再压缩循环高级㶲分析

中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6543-6550,I0021页

作者：马兴基孙宝芝林子豪史建新曹元伟哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江省哈尔滨市150001

超临界二氧化碳循环传统㶲分析存在不能提供有关㶲损失全面信息的缺点,该文采用高级㶲分析方法揭示双回路超临界二氧化碳再热再压缩循环每个系统组件的内源、外源、可避免、不可避免、内源可避免、内源不可避免、外源可避免和外源不可避免... 详细信息

超临界二氧化碳循环传统㶲分析存在不能提供有关㶲损失全面信息的缺点,该文采用高级㶲分析方法揭示双回路超临界二氧化碳再热再压缩循环每个系统组件的内源、外源、可避免、不可避免、内源可避免、内源不可避免、外源可避免和外源不可避免㶲损失。结果表明:在真实、理想和不可避免工况下,系统的热效率分别为48.61%、58.81%和55.07%;总㶲效率分别为67.60%、83.76%和77.95%。系统总的可避免㶲损失为27.37 MW,约占总㶲损失的47%。在可避免㶲损失中,38.62%是内源性的,61.38%是外源性的。在提升系统整体性能方面,传统㶲分析获得的组件性能提升优先顺序与高级㶲分析并不相同。前者建议优先顺序为预冷器、高温回热器、预热器和再热器,而后者建议优先顺序为预冷器、主压缩机、再压缩机和低温回热器。尽管高温回热器、预热器和再热器的㶲损失较大,但其自身改进潜力较小。

关键词：超临界二氧化碳再热再压缩循环常规㶲分析高级㶲分析参数优化

基于双向安德森加速分解协调算法的输配协同无功优化

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 130-138页

作者：路镇铭徐英仪忠凯李志民郭钰锋哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

新型电力系统中新能源渗透率不断增加,输电网和配电网协同运行环境复杂多变,对输配协同优化算法的收敛性提出了更高的挑战。鉴于此,应用广义主从分裂法将输配协同无功优化问题分解为输电网和多个配电网的并行优化问题;为改善广义主从分... 详细信息

新型电力系统中新能源渗透率不断增加,输电网和配电网协同运行环境复杂多变,对输配协同优化算法的收敛性提出了更高的挑战。鉴于此,应用广义主从分裂法将输配协同无功优化问题分解为输电网和多个配电网的并行优化问题;为改善广义主从分裂法的计算效率,提出了基于功率、电压等多元信息交互及历史信息修正的双向安德森加速策略;在此基础上,提出了融合原对偶内点法、启发式算法和辅助函数的输配协同无功优化方法,实现了输电网和配电网多种类灵活性资源的协调配合和优化控制。算例仿真结果表明,所提方法能有效改善主从分裂法边界的收敛性能,在大规模分布式能源接入的输配协同无功优化场景中具有更好的应用价值。

关键词：新型电力系统输配协同优化无功优化广义主从分裂法双向安德森加速算法

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