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IGBT并联应用均流控制技术综述

电源学报 2024年第1期22卷 119-132页

作者：穆峰刘宜鑫李鑫孙湖黄先进北京交通大学电气工程学院北京100044

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated-gate bipolar transistor)在现代电力电子技术中应用广泛,在某些单个器件性能达不到设计要求的工作场合,IGBT的并联使用成为一种经济可行的方法。多模块IGBT并联应用可以简化电路结构,增大变流器输出... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated-gate bipolar transistor)在现代电力电子技术中应用广泛,在某些单个器件性能达不到设计要求的工作场合,IGBT的并联使用成为一种经济可行的方法。多模块IGBT并联应用可以简化电路结构,增大变流器输出功率,提高装置功率密度。IGBT并联应用过程中,器件本体的动、静态特性及结温的差异,驱动电路结构及功率回路不对称性,伴随IGBT长期使用出现的老化或失效等问题,都会引起并联IGBT支路电流的不均衡,影响系统的可靠性和稳定性。对国内外IGBT并联应用所关注的研究热点进行了调研分析,总结了IGBT并联动、静态电流不均衡产生的原理及影响,分析了电流均衡控制原理的差异。从功率回路均流控制和驱动回路均流控制两个方面,对IGBT并联应用均流控制的工作特性进行了分析总结和技术对比,并对IGBT并联均流技术的发展方向进行了展望。

关键词： IGBT 并联均流控制电流不平衡

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球形电动机及其研究发展综述

中国电机工程学报 2024年第2期44卷 737-754,I0026页

作者：赵静何威刘向东李伟力李争杨磊北京理工大学自动化学院北京市海淀区100081 北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 河北科技大学电气工程学院河北省石家庄市050018 北京控制工程研究所北京市海淀区100190

球形电动机是一种具有球体结构的新型电动机,可单机实现在三维空间内的多自由度运动,且适合应用于人工智能及姿态控制系统动量球等相关领域,得到了各国学者的广泛关注与研究。球形电动机拓展了转子运动范围,是电动机行业未来的一个重要... 详细信息

球形电动机是一种具有球体结构的新型电动机,可单机实现在三维空间内的多自由度运动,且适合应用于人工智能及姿态控制系统动量球等相关领域,得到了各国学者的广泛关注与研究。球形电动机拓展了转子运动范围,是电动机行业未来的一个重要发展方向。与传统单自由度电动机相比,球形电动机结构较为复杂,且运动模式较为特殊,因此,对球形电动机的分析研究有别于传统单自由度电动机。该文整理各国学者对球形电动机的研究工作,总结归纳球形电动机的概念及发展历程,对比研究球形电动机不同的工作原理、拓扑结构及设计优化方法,探讨球形电动机的性能、转子位置检测方法、控制方法、转子支撑方式、应用场合及关键技术,最后总结球形电动机的未来发展趋势。

关键词：球形电动机多自由度运动拓扑结构设计优化方法控制技术

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基于机器视觉与YOLOv5的吊弦高清图像采集方法

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铁道工程学报 2024年第9期41卷 81-86页

作者：许建国韩建民刘岩王建超北京交通大学北京100044 大连维德集成电路有限公司大连116085

研究目的:针对高铁接触网整体吊弦高清图像采集检测低效、准确率不高、投入成本高等问题,研究提出一种基于前端图像识别触发与深度学习算法融合定位的整体吊弦高清采集方法。研究结论:(1)采用嵌入式FPGA+ARM双处理平台,将基于YOLOv5的... 详细信息

研究目的:针对高铁接触网整体吊弦高清图像采集检测低效、准确率不高、投入成本高等问题,研究提出一种基于前端图像识别触发与深度学习算法融合定位的整体吊弦高清采集方法。研究结论:(1)采用嵌入式FPGA+ARM双处理平台,将基于YOLOv5的吊弦定位算法嵌入硬件结构中,通过FPGA实现图像运算硬件加速及识别过滤,通过ARM实现图像数据的高精度识别,整体吊弦图像检出率为99%,检时为4 ms/张,满足实时性检测要求;(2)通过FPGA与ARM的结合,内置专用图像处理算法芯片,滤除大量无用图像,获得清晰的整体吊弦图像,在数据集上训练和测试的准确率和召回率为100%,实际线路大于99%;(3)通过嵌入式FPGA+ARM硬件系统与YOLOv5的吊弦定位算法融合设计,减少了系统检测成本、扩大了技术应用范围,对推动接触网高质量智能建造与智能化运维具有借鉴作用。

关键词：接触网整体吊弦机器视觉深度学习 YOLOv5

基于可解释机器学习框架的列车乘车区段客流分布预测方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 249-262页

作者：孙国锋景云李和壁田志强田小鹏北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学智慧高速铁路系统前沿科学中心北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081 兰州交通大学交通运输学院兰州730070 兰州交通大学高原铁路运输智慧管控铁路行业重点实验室兰州730070

为解释客运产品特征对列车乘车区段客流分布预测的影响,本文提出一种基于可解释机器学习框架的高速铁路列车乘车区段客流分布预测方法。首先,提出基于梯度提升树模型的高速铁路列车乘车区段客流分布预测框架,构建不同梯度提升树模型(GBD... 详细信息

为解释客运产品特征对列车乘车区段客流分布预测的影响,本文提出一种基于可解释机器学习框架的高速铁路列车乘车区段客流分布预测方法。首先,提出基于梯度提升树模型的高速铁路列车乘车区段客流分布预测框架,构建不同梯度提升树模型(GBDT、XGBoost、LightGBM及CatBoost)的高速铁路列车乘车区段客流分布预测模型;其次,计算特征贡献重要度,基于SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法实现特征变量优化,揭示单一特征和交互特征与列车乘车区段客流分布预测的非线性关系。北京南—上海虹桥间列车客流分布预测结果表明:4种模型可精准预测客流分布结果,GBDT,XGBoost,LightGBM及CatBoost在测试集的决定系数分别为0.9664,0.9601,0.9680及0.9715;特征优化后,按贡献重要度排序依次为标杆车,票价,旅行时间,日期,星期,车次及出发时间;特征优化后,CatBoost-7模型在验证集中的决定系数为0.9458;日期和标杆车对客流分布预测呈现非线性正相关,旅行时间对客流分布预测呈现非线性负相关,低旅行时间、高票价及出发时间整点的标杆车对客流分布预测产生正向影响。本文研究结果能够为高速铁路客运产品设计提供一定参考价值。

关键词：铁路运输客流分布预测可解释机器学习列车乘车区段非线性关系

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纯电动乘用车电驱动系统余热回收特性研究

汽车工程学报 2024年第5期14卷 848-857页

作者：何家文张欣李欣林冯硕北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

针对如何回收电机余热以提升乘员舱制热性能的问题,基于AMESim软件搭建了纯电动乘用车热管理系统仿真模型。在此基础上,分析了电机余热回收模式下,制冷剂分配比例和热管理系统架构对乘员舱制热性能的影响。研究结果表明,在车速为60 km/h... 详细信息

针对如何回收电机余热以提升乘员舱制热性能的问题,基于AMESim软件搭建了纯电动乘用车热管理系统仿真模型。在此基础上,分析了电机余热回收模式下,制冷剂分配比例和热管理系统架构对乘员舱制热性能的影响。研究结果表明,在车速为60 km/h时,电机的发热量可达1402 W,电机控制器的发热量可达427 W。与无电机余热回收模式相比,通过合理分配制冷剂,热管理系统从电驱动系统和环境中吸收的总热量可提升58.69%~100.57%,乘员舱制热功率可提升71.36%~100.37%。在电机余热回收模式下,采用并联架构的乘员舱制热功率比串联架构高出了23.42%~27.23%。

关键词：电机余热回收热管理制热性能电动汽车

电缆参数对变频驱动电机轴电压和轴电流的影响

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4755-4766,4793页

作者：陈立珂刘瑞芳李知浩张亮亮李伟力北京交通大学电气工程学院北京100044 精进电动科技股份有限公司北京100015

变频驱动系统中变频器共模电压会引起电机轴电压继而造成轴承电腐蚀,带来巨大的危害。变频器与电机之间连接电缆的寄生参数对电机轴电压和轴电流影响的机理仍有待确定。该文提出了电缆-电机系统的轴电流模型,分别给出电机及电缆参数的... 详细信息

变频驱动系统中变频器共模电压会引起电机轴电压继而造成轴承电腐蚀,带来巨大的危害。变频器与电机之间连接电缆的寄生参数对电机轴电压和轴电流影响的机理仍有待确定。该文提出了电缆-电机系统的轴电流模型,分别给出电机及电缆参数的提取方法,研究了电缆类型及长度变化对系统阻抗曲线的影响规律,对系统阻抗特性进行了仿真及实验验证。建立变频器-电缆-感应电机轴电流系统仿真模型,并搭建轴电流实验台进行测试,测试结果验证了模型的正确性。研究结果表明,电缆的电容参数是影响电机轴电压的关键因素,采用屏蔽电缆或增加电缆长度会增大电缆寄生电容,增加定子接地电流、降低电机容性轴电压;采用屏蔽电缆电机轴两端电压高于非屏蔽电缆。

关键词：变频驱动屏蔽电缆轴电压轴电流接地电流

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飞跨电容型多电平整流器载波重构调制策略

电力自动化设备 2024年第5期44卷 178-184页

作者：张鹏吴学智祝天岳梅子扬续文政北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 中国船舶工业系统工程研究院北京100094

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还... 详细信息

针对飞跨电容型多电平整流器存在众多冗余开关状态的特性及飞跨电容的电压平衡控制需求,提出一种通用的载波重构调制策略。该策略通过构造多段锯齿形载波来增加调制自由度,在保持与载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波性能的同时,还具备载波移相调制策略的飞跨电容电压自平衡特性。仿真与实验结果验证了所提调制策略的有效性。

关键词：飞跨电容型多电平整流器载波重构调制谐波性能优化电容电压自平衡

基于DBN模型的长久运营地铁车站改扩建施工风险评估

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 75-83页

作者：刘兵科吴瑞麻建飞贺少辉白守兴苗朋勃北京建工土木工程有限公司北京100085 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全,采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法,对北京地铁东四十条(DSST)站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明:(1)通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、... 详细信息

为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全,采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法,对北京地铁东四十条(DSST)站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明:(1)通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、风险控制预案布置、OSM-DBN施工期反馈,提出的长久运营车站改扩建施工风险评估方法可实现工前动态预测和施工期动态反馈;(2)将该风险评估方法应用于DSST站改扩建施工,采用提出的风险控制措施后既有2号、3号线车站结构最大变形分别为-1.28 mm和-1.21 mm,结构安全稳定;(3)FEMDBN和OSM-DBN风险评估结果与专家预测和评估的结果一致,风险控制措施合理可靠。

关键词：长久运营地铁车站动态贝叶斯风险评估改扩建施工

风向角对高速列车驶出隧道过程中气动效应的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 419-430页

作者：王磊李宇杰张传凯骆建军叶子剑北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京市地铁运营有限公司北京100044 北京地铁工程管理有限公司北京100005 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

为研究风向角对驶出隧道过程中高速列车气动效应的影响,以某型高速动车组列车为研究对象,采用数值模拟方法对隧道内气动压力、列车风风速、流场分布及列车气动荷载进行分析。通过与动模型试验结果进出对比,验证数值模拟方法的准确性。... 详细信息

为研究风向角对驶出隧道过程中高速列车气动效应的影响,以某型高速动车组列车为研究对象,采用数值模拟方法对隧道内气动压力、列车风风速、流场分布及列车气动荷载进行分析。通过与动模型试验结果进出对比,验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明:隧道壁面气动压力峰值及变化幅值最大值出现在隧道内部,且出现位置到隧道出口距离与风向角有关;背风侧气动压力受风向角影响更大,气动压力变化幅值随风向角增大呈现先减小后增大再减小的趋势;出口处列车风风速随风向角增大基本呈现先增大后减小的趋势,30°风向角时列车风风速最大,但迎、背风侧列车风风速峰值出现时刻不同;随着风向角增大,流场分布不对称性增强,列车绕流特性由流线型绕流逐渐过渡到钝体绕流,流动分离点到头车鼻尖的距离呈现先增大后减小最后再增大的变化规律,隧道内流动结构愈加复杂;气动横向力、升力变化幅值随风向角增加呈现先增后减趋势,头车横向力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的2.4倍和2.6倍,升力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的1.1倍和1.5倍,故保证头车安全是控制整车运行安全的关键;侧风下高速列车驶出隧道情形下的最不利风向角为30°,此时头车发生列车事故风险最高。

关键词：高速列车风向角侧风气动荷载