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数据驱动的液体火箭发动机健康监测算法研究

西安交通大学学报 2024年第4期58卷 182-191页

作者：刘梓琰吴毅伟王冠李璨王姝淇陈海宝北京宇航系统工程研究所北京100076 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

针对火箭发动机氧涡轮转子轴盘根部断裂、轴盘接合处裂纹等故障难以识别定位的问题,基于某型液体火箭发动机测试数据,构建机器学习、数据分析等方法,绕过其内部复杂物理机理,从数据层面对氧涡轮泵进行故障检测与模式判别。对于故障检测... 详细信息

针对火箭发动机氧涡轮转子轴盘根部断裂、轴盘接合处裂纹等故障难以识别定位的问题,基于某型液体火箭发动机测试数据,构建机器学习、数据分析等方法,绕过其内部复杂物理机理,从数据层面对氧涡轮泵进行故障检测与模式判别。对于故障检测,提出了两种分别适用于速变数据与缓变数据的故障检测算法,两种算法能够处理多种工况下的火箭发动机数据,经检验,这两种算法都具有较高的准确率,分别为84.2%、94.9%。针对故障模式判别,给出了一种基于滑动窗口的聚类算法,可以实现不同故障模式的区分,其中针对两种故障模式的识别准确率分别达到了86.2%、95.5%,并且给出了两种故障模式对应的振动数据异常频率区间,这可为相关研究人员提供与故障有关的有用线索。

关键词：液体火箭发动机数据驱动故障检测健康监测

基于多物理场耦合的压接型IGBT功率循环应力特性仿真分析

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高电压技术 2024年第9期50卷 4195-4206页

作者：鲁宇加焦超群陈蕊袁文迁张秀敏北京交通大学电气工程学院北京100044 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045

压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度... 详细信息

压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度仿真模型计算器件内部的应力参数。首先,分析了影响IGBT器件有限元模型准确性的物理特性,并提出考虑IGBT芯片动态电导率的高精度IGBT电-热-力多物理场耦合模型。其次,通过器件饱和压降、结温以及Von Mises应力对所搭建模型进行实验对比分析,验证了模型的准确性。最后,利用所提出的多物理场耦合模型仿真分析了压接型IGBT器件在工况以及功率循环过程中的应力变化特性,提出“额外应力差”这一概念以表征IGBT在功率循环中应力存在的特殊变化规律并分析了额外应力差的产生机理,明确应力特性对在研究寿命预测等问题时具有的意义。

关键词：压接型IGBT 动态应力特性额外应力差应力寿命预测有限元仿真电-热-力多物理场耦合

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基于类脑脉冲神经网络的遥感图像检测算法

遥感学报 2024年第7期28卷 1713-1721页

作者：段德鑫路遥黄立威刘佩林文飞上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 北京市遥感信息研究所北京100192

与第二代人工神经网络(ANN)相比,第三代类脑脉冲神经网络(SNN)由于其高能效、高仿生、可解释等特点,在遥感影像智能处理的高能效、高精度、高可解译方面具有较大的潜在优势。针对现有脉冲神经网络算法延时较大的问题,本文提出一种基于... 详细信息

与第二代人工神经网络(ANN)相比,第三代类脑脉冲神经网络(SNN)由于其高能效、高仿生、可解释等特点,在遥感影像智能处理的高能效、高精度、高可解译方面具有较大的潜在优势。针对现有脉冲神经网络算法延时较大的问题,本文提出一种基于类脑脉冲神经网络的遥感图像检测算法。该算法首先搭建了一个带有动态裁剪阈值激活函数的目标检测神经网络作为源网络进行预训练,随后借助训练过程中得到的裁剪阈值,通过激活神经元与脉冲神经元的映射关系将源网络转换为类脑脉冲神经网络,在继承源网络较高精度的同时还具备了低延迟、高仿生的特点。在SSDD(SAR-Ship-Detection-Datasets)和RSOD两个公开遥感数据集上的实验结果表明,该方法能够以极低的损失将源网络转换至类脑脉冲神经网络,并能在低时间步下对遥感目标实现较高的检测识别精度。同时该方法能够在继承ANN网络易于训练的特性与精度优势的同时,充分展现SNN的高稀疏度的带来的巨大能效优势。

关键词： SAR 遥感图像光学遥感目标检测深度学习脉冲神经网络

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压力条件下超高比能锂金属电池特性分析

西南交通大学学报 2024年

作者：时玮柴进夏明远北京交通大学电气工程学院

外部压力对锂金属电池的性能起着至关重要的作用。为了研究锂金属电池不同压力条件下宏观电池性能表现和微观锂沉积，首先通过加压试验及电子显微镜扫描验证得出施加外部压力有助于改善锂金属负极表面形貌，为了揭示其作用机理，将非线... 详细信息

外部压力对锂金属电池的性能起着至关重要的作用。为了研究锂金属电池不同压力条件下宏观电池性能表现和微观锂沉积，首先通过加压试验及电子显微镜扫描验证得出施加外部压力有助于改善锂金属负极表面形貌，为了揭示其作用机理，将非线性相场模型与力模型耦合，分析微观不用压力条件对锂的沉积形貌及内部应力分布的影响。研究结果表明，在没有外部压力的作用下，锂金属电池对外膨胀加速锂枝晶持续生长导致容量快速衰退。通过模拟数据可知，随着外部压力的逐渐增大，锂枝晶的主轴长度由2.04μm降低到1.1μm，宽高比由0.32提升到0.79，这种光滑粗壮的形貌演变可以显著降低锂枝晶的比表面积，但同时也增大了力学不稳定性。提供建立的锂枝晶在不同外部压力下的相图，为日后锂金属电池压力管理的设计提供了理论支持。

关键词：锂金属电池电化学-力耦合相场模型外部压力锂枝晶

考虑灵活资源及模数驱动方法的电力系统调度方法综述

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高电压技术 2024年第1期50卷 42-54页

作者：张大海孙锴史一茹李立新李亚平贠韫韵北京交通大学电气工程学院北京100044 中国电力科学研究院有限公司南京210003

可再生能源及负荷种类的增多给电力系统运行带来更大不确定性,也给电力系统经济调度带来挑战。深入分析总结灵活资源特性并对不确定性的准确建模是评估电力系统灵活性和实现经济调度的基础。基于模型或数据驱动的调度建模方法面临诸多挑... 详细信息

可再生能源及负荷种类的增多给电力系统运行带来更大不确定性,也给电力系统经济调度带来挑战。深入分析总结灵活资源特性并对不确定性的准确建模是评估电力系统灵活性和实现经济调度的基础。基于模型或数据驱动的调度建模方法面临诸多挑战,将模型与数据驱动方式相结合,并充分发挥二者优势是电力系统优化调度的发展方向。该文从灵活资源分类及特性、系统灵活性评估方法及优化调度的模型与数据驱动建模3个方面进行了归纳整理。首先,从电网侧、供应侧及需求侧3个方面介绍了系统中的灵活资源,并总结了其调节特性。其次,介绍了权重分配、数理统计及包络区间3种常用电力系统灵活性评价指标,并总结了不同方法的适用性。然后,总结了模型驱动或数据驱动的应用现状及其各自优缺点,并对模型数据交互驱动的研究现状进行了概述。最后,对考虑灵活资源的电力系统调度方案研究进行了展望。

关键词：灵活资源评价指标模型驱动数据驱动优化调度

电传动履带车辆电气系统稳定性分析及优化提升策略

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兵工学报 2024年第10期 3397-3414页

作者：李耀恒盖江涛张楠成城李翠芬帅志斌刁利军中国北方车辆研究所北京交通大学电气工程学院

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性，利用基于阻抗模型的小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模并结合电传动履带车辆工况条件开展分析，获取系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理... 详细信息

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性，利用基于阻抗模型的小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模并结合电传动履带车辆工况条件开展分析，获取系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理。在稳定性的理论分析基础上，分别在发动机-发电机组和DC/DC控制回路中设计基于电压的反馈通道和虚拟电容控制环节，所设计的控制环节能够自适应电压波动情况对电气系统进行控制，进而提升电传动履带车辆电气系统稳定性。通过仿真对控制算法进行了验证，证明了控制算法的有效性。

关键词：履带车辆电传动稳定性电气系统直流微网

MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流计算方法

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 187-194页

作者：王卓雅郝亮亮王乐和敬涵陈争光北京交通大学电气工程学院北京100044 国家电网有限公司北京100031

为研究基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流侧短路电流的工程实用计算方法,基于金属性短路故障电流通用解析式,分析了MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障时换流站放电电流的相互抑制作用以及放电回路的耦合机理,并... 详细信息

为研究基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流侧短路电流的工程实用计算方法,基于金属性短路故障电流通用解析式,分析了MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障时换流站放电电流的相互抑制作用以及放电回路的耦合机理,并基于所推导的解析表达式提出了故障电流的解耦计算方法。基于PSCAD/EMTDC对MMC-HVDC系统发生非金属性短路故障工况进行仿真分析,将仿真结果与解析计算值进行对比验证。搭建数字-物理混合仿真实验模型,在数字端和物理端分别设置短路故障,对比实验值与解析计算值。验证结果表明,所提故障电流计算方法能准确地表征MMC-HVDC系统直流侧非金属性短路故障电流的演变趋势。

关键词：模块化多电平换流器 MMC-HVDC 故障电流计算故障特性耦合机理非金属性故障

基于基波同步相量的次/超同步振荡参数辨识探究:频谱特性和关键问题

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电工技术学报 2024年第19期39卷 6018-6038,6053页

作者：张放李佳欣史静舒北京交通大学电气工程学院北京100044

大量新能源发电和电力电子设备引起的次同步振荡(SSO)严重影响了电力系统稳定性。基于广域测量系统(WAMS)和相量测量单元(PMU)提供的基波同步相量辨识次/超同步振荡参数具有广域同步和高刷新率的核心优势,可实现次/超同步振荡的动态在... 详细信息

大量新能源发电和电力电子设备引起的次同步振荡(SSO)严重影响了电力系统稳定性。基于广域测量系统(WAMS)和相量测量单元(PMU)提供的基波同步相量辨识次/超同步振荡参数具有广域同步和高刷新率的核心优势,可实现次/超同步振荡的动态在线监测。该文从基波同步相量在次/超同步振荡下的复数域频谱特性出发,综述并分析了目前已有次/超同步振荡参数辨识方法的参数辨识特性及关键问题。首先,根据同步相量频谱分析了频率辨识范围、各分量叠加耦合特性及相位翻转特性;其次,分析了参数辨识的关键问题在于振荡分量耦合关系、基波分量耦合关系的解耦问题及频谱泄漏问题,并围绕复数域频谱分析方法分析了在解决以上问题时的三个关键难点:针对次/超同步分量的耦合关系有效地辨识超同步分量的问题、不同同步相量采样频率下进行参数辨识的适应性问题,以及如何处理频谱泄漏从而缩短数据窗长的难题;对此,综述了相应解决方法并展望了未来可能的技术突破点;最后,通过仿真数据和实际PMU数据对比分析验证了该文观点。

关键词：同步相量次/超同步振荡参数辨识广域测量系统频谱分析

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 1-8页

作者：羡一鸣安之刘斯伟戚庆茹夏明超陈奇芳北京交通大学电气工程学院北京100044 国网经济技术研究院有限公司北京102209

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢... 详细信息

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。

关键词：高比例新能源电氢耦合系统直流电网电解水制氢储氢