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九边形模块化多电平变换器的解耦模型与控制策略

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4037-4051页

作者：程启明杜婷伟程尹曼赖宇生上海市电站自动化技术重点实验室(上海电力大学自动化工程学院) 上海200090 上海电力公司市北供电分公司上海200041

九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根... 详细信息

九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根据九边形变换器的拓扑结构,分析了其桥臂电压、电流的关系,建立了九边形变换器的解耦模型;然后,在此基础上推导了PI控制策略和非线性的无源控制(PBC)策略;最后,在Matlab仿真平台和RT-Lab半物理平台上进行了多种工况的仿真和实验验证,对比了解耦后采用PBC控制、PI控制、未解耦直接采用准比例谐振(QPR)控制的效果,验证了所提解耦模型与PBC控制的可行性与优越性。

关键词：海上风电九边形模块化多电平变换器多端口变换器解耦模型无源控制

基于调制系数最优法的TLDMC-PMSM新型直接转矩控制

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 158-165页

作者：程启明刘科程尹曼张昕岳秉言上海电力大学自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室上海200090 上海电力公司市北供电分公司上海200041

针对矩阵变换器永磁同步电机系统(MC-PMSM)直接转矩控制方法出现的转矩磁链脉动大、幅值失调、系统鲁棒性弱等问题,提出了一种基于调制系数最优法的三电平直接矩阵变换器永磁同步电机(TLDMCPMSM)新型直接转矩控制方法。首先描述了MC-PMS... 详细信息

针对矩阵变换器永磁同步电机系统(MC-PMSM)直接转矩控制方法出现的转矩磁链脉动大、幅值失调、系统鲁棒性弱等问题,提出了一种基于调制系数最优法的三电平直接矩阵变换器永磁同步电机(TLDMCPMSM)新型直接转矩控制方法。首先描述了MC-PMSM直接转矩控制系统的原理;其次用三电平直接矩阵变换器替换两电平矩阵变换器,转速环通过复叠式螺旋滑模控制、转矩磁链环通过超螺旋滑模直接转矩控制替换传统的比例积分控制,并且引入调制系数最优法来抑制电机转矩波动逐渐增大,进而实现对永磁同步电机的精确控制;最后通过MATLAB/Simulink仿真软件和硬件实验验证所提方法的可行性与优越性。

关键词：调制系数最优法三电平直接矩阵变换器永磁同步电机复叠式螺旋滑模控制超螺旋滑模直接转矩控制

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人工韧带体外摩擦磨损测量方法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第3期64卷 432-441页

作者：黄秀玲郑晔赖卫国朱俊俊华子恺上海大学机电工程与自动化学院上海200444 上海利格泰生物科技有限公司上海201712

人工韧带是韧带重建术中的重要植入物,临床上常见因摩擦磨损而导致人工韧带断裂失效等不良事件,因此磨损被认为是影响人工韧带使用寿命的重要因素之一。针对目前人工韧带体外摩擦磨损测量方法不明确,以及缺少摩擦磨损情况量化研究方法... 详细信息

人工韧带是韧带重建术中的重要植入物,临床上常见因摩擦磨损而导致人工韧带断裂失效等不良事件,因此磨损被认为是影响人工韧带使用寿命的重要因素之一。针对目前人工韧带体外摩擦磨损测量方法不明确,以及缺少摩擦磨损情况量化研究方法等问题,该文对人工韧带进行了2.0×10^(6)次体外磨损试验,测量人工韧带磨损量并获取其磨损表面形貌,对磨损产生的磨屑进行提取与表征。结果显示:经2.0×10^(6)次磨损后,人工韧带磨损率为(6.94±2.30) mg/10^(6)次;人工韧带磨损后表面部分组织起毛且编织状结构受损,丝线排序松散并出现断裂;从润滑介质中提取的磨屑大部分呈类球状,少部分呈纤维条状,且小尺寸磨屑较多,大尺寸磨屑较少。该研究结果可为完善人工韧带的体外磨损测试标准提供有力的参考依据。

关键词：人工韧带摩擦磨损测量方法磨屑分离提取

基于干扰观测器的MMC-PET交直流混合微电网并网/离网切换控制策略

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高电压技术 2024年第3期50卷 1196-1204页

作者：程启明程尹曼张磊李剑辉孙英豪上海市电站自动化技术重点实验室(上海电力大学自动化工程学院) 上海200090 国网上海市北供电公司上海200041

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-电力电子变压器(power electronic transformers,PET)交直流混合微网在并网和离网两种模式下开关切换过程中存在瞬态过流和过压问题,从而影响输电质量并增加设备损耗,为此提... 详细信息

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-电力电子变压器(power electronic transformers,PET)交直流混合微网在并网和离网两种模式下开关切换过程中存在瞬态过流和过压问题,从而影响输电质量并增加设备损耗,为此提出了一种基于扰动观测器(disturbance observer,DO)的并/离网切换控制策略。在该策略中,通过采用DO观测器对并离网切换引起的突变电流跟踪,并将实际电流与理论电流的差值作为等效干扰量,再将其输入到电流内环控制器进行补偿,从而可实现对突变电流的抑制。最后在Matlab/Simulink软件上搭建了MMC-PET交直流混合微网系统,并在并网-离网、离网-并网的两种切换工况下,通过把加入DO观测器与未加入DO观测器两种情况进行仿真对比,验证了所提的切换控制策略的有效性和可行性。

关键词：模块化多电平换流器电力电子变压器交直流混合微电网并/离网切换干扰观测器

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基于分离源的高增益矩阵变换器特性分析

电力自动化设备 2024年第4期44卷 67-73页

作者：程启明张昕程尹曼赖宇生沈章平上海电力大学自动化工程学院上海200090 国网上海市电力公司市北供电分公司上海200041

针对矩阵变换器(MC)存在的电压传输比限制以及现有升压型MC结构元件多、调制复杂的问题,提出了一种新型的分离源型矩阵变换器(SS-MC)。该结构采用电感、电容和3个二极管替代了双级MC中间的直流链路部件,从而构成分离源升压网络,避免了... 详细信息

针对矩阵变换器(MC)存在的电压传输比限制以及现有升压型MC结构元件多、调制复杂的问题,提出了一种新型的分离源型矩阵变换器(SS-MC)。该结构采用电感、电容和3个二极管替代了双级MC中间的直流链路部件,从而构成分离源升压网络,避免了配置额外的直通占空比。对SS-MC的拓扑结构和分离源网络升压的工作原理进行了分析,阐述了其采用的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并针对SVPWM的缺点提出了基于充电预测的模型预测控制(CPB-MPC)策略。仿真和实验结果表明:所提出的SS-MC结构使用常规的SVPWM即可达到较高的电压传输比,但无源元件会存在较大的纹波;使用CPB-MPC策略可以有效抑制纹波,提高MC的输出电能质量。

关键词：矩阵变换器电压传输比分离源空间矢量脉宽调制模型预测控制

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基于PGWO算法的移动机器人路径规划

控制与决策 2024年

作者：薛阳倪大斌卢秋红王馨玥上海电力大学自动化工程学院上海合时智能科技有限公司

针对传统灰狼优化算法（GWO）在移动机器人路径规划任务中经常遭遇局部最优的困境，并且收敛效率不尽人意，故提出一种基于Piecewise混沌映射的改进灰狼优化算法（PGWO）。PGWO算法首先采用Piecewise混沌映射初始化灰狼规模，提高种群... 详细信息

针对传统灰狼优化算法（GWO）在移动机器人路径规划任务中经常遭遇局部最优的困境，并且收敛效率不尽人意，故提出一种基于Piecewise混沌映射的改进灰狼优化算法（PGWO）。PGWO算法首先采用Piecewise混沌映射初始化灰狼规模，提高种群分布的多样性；其次将GWO算法中收敛因子(6由线性调整为非线性控制参数，调整后的收敛因子(6在早期迭代中迅速减少，提高全局搜索能力，避免陷入局部最优，同时在后期迭代中逐渐减少，增加局部搜索能力；最后将GWO算法中灰狼趋于猎物的位置更新公式采用基于步长欧氏距离的比例权重进行更新，以提高灰狼独立搜索能力。为验证改进后算法性能，本文选取6个标准测试函数对PGWO算法与GWO算法，以及2个不同改进后的灰狼算法进行对比实验，结果表明PGWO算法有较好的收敛性和稳定性。将PGWO算法应用于3种不同复杂度的栅格地图中进行全局路径规划仿真对比实验，结果表明PGWO算法相较于GWO算法在20×20,30×30,50×50的栅格地图中，最短路径分别缩短了22.09%,34.12%,47.75%。

关键词：路径规划 GWO算法 Piecewise映射标准测试函数栅格地图

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基于MAS的多电力弹簧分布式协同控制策略

电力自动化设备 2024年第1期44卷 111-118页

作者：程启明沈章平张家领吴浩强程尹曼上海电力大学自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室上海200090 上海电力公司浦东供电公司上海200120 上海电力公司市北供电公司上海200072

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/S... 详细信息

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/Simulink仿真结果表明,当电网电压波动和非关键负荷变化时,采用所提分布式协同控制策略能够实现关键负荷电压稳定及系统频率快速整定,验证了所提分布式协同控制策略的正确性和有效性。并将所提调制模型预测控制策略与模型预测控制、比例积分控制策略进行仿真对比,验证了所提分布式协同控制策略的优越性。

关键词：多电力弹簧分布式协同控制多智能体系统离散一致性算法调制模型预测控制

基于遗传算法的场堆叠硅基OLED微显示器伽玛校正研究

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光子学报 2024年第8期53卷 194-207页

作者：陈宝良季渊黄忻杰刘俊恺上海大学微电子研究与开发中心上海200444 上海大学机电工程与自动化学院上海200444 昀光微电子(上海)有限公司上海200072

硅基有机发光二极管(OLED)微显示器的驱动方式主要分为数字驱动和模拟驱动。在数字驱动中,OLED器件的等效电容导致开启过程中产生亮度脉冲,特别是在场堆叠驱动方式中,固定小数子场的开关过程带来的亮度脉冲直接影响显示的亮度,导致灰阶... 详细信息

硅基有机发光二极管(OLED)微显示器的驱动方式主要分为数字驱动和模拟驱动。在数字驱动中,OLED器件的等效电容导致开启过程中产生亮度脉冲,特别是在场堆叠驱动方式中,固定小数子场的开关过程带来的亮度脉冲直接影响显示的亮度,导致灰阶曲线呈现出非线性递增,这为Gamma校正带来了挑战。为改善Gamma校正的过程及其结果,基于场堆叠数字驱动提出了一个新型亮度模型。该模型结合场顺序、场权值、Vcom电压值和Vcom电压配置,组成一个综合的参数空间。基于该模型,运用遗传算法对灰阶曲线进行了优化,并在分辨率为2560×2560×3的全彩硅基OLED微显示器上进行了实验验证。实验结果表明,通过优化参数空间,白色光灰阶曲线的均根方差和无效灰度点数从21.65 cd/m^(2)、15395个降至1.62 cd/m^(2)、2977个,得到显著改善。这一改进不仅使灰阶曲线更加线性和单调,还有效减少了无效灰度点,成功地实现了白色光Gamma 2.2曲线的精确校正。相比于模拟驱动,场堆叠数字驱动在低灰阶显示上展现出更佳的区分度,更符合人眼对显示效果的感知。

关键词： Gamma校正遗传算法硅基OLED微显示器场堆叠数字驱动灰阶曲线 OLED等效模型视觉建模

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基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法

纺织学报 2024年第9期45卷 212-219页

作者：周其洪陈唱任佳伟洪巍岑均豪东华大学机械工程学院上海201620 广州盛原成自动化科技有限公司广东广州511400

针对传统视觉在检测捆扎带时存在难检、漏检、定位扎带位置困难和速度慢等问题,提出一种基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法。采用自适应直方图均衡化图像增强算法,以增强编织袋区域与背景的对比度;利用快速凸包算法获得编织袋轮廓的凸... 详细信息

针对传统视觉在检测捆扎带时存在难检、漏检、定位扎带位置困难和速度慢等问题,提出一种基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法。采用自适应直方图均衡化图像增强算法,以增强编织袋区域与背景的对比度;利用快速凸包算法获得编织袋轮廓的凸包,减少获取凸包的时间;最后,通过改进凸包缺陷算法对编织袋轮廓凸包进行缺陷检测,根据检测结果中凸包缺陷点的位置和缺陷深度进行筛选得到扎带定位点。同时为验证该算法的准确性与鲁棒性,在具有复杂背景干扰的环境下进行实验,将传统凸包缺陷算法与改进后的凸包缺陷算法进行对比分析。实验结果表明:相比于传统凸包缺陷算法无法检测出编织袋轮廓的全部缺陷从而存在漏检,改进后的凸包缺陷算法漏检率为0,定位误差小于4 mm,可有效定位扎带位置并具有较高的鲁棒性。

关键词：扎带定位凸包算法缺陷检测图像增强直方图均衡化筒子纱包装