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新工科背景下课程思政系统设计与实施

电工技术学报 2023年第11期38卷 3094-3100页

作者：张蓉文劲宇李红斌杨勇贺恒鑫华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

科技革命、产业变革和新经济发展,对高等工程教育产生深远影响,新工科建设的社会意义在于其超越传统工程领域,塑造未来工程人才的“新素养”。该文首先分析新工科背景下电气工程专业人才培养的新需求;接着,针对当前课程思政教育存在的不... 详细信息

科技革命、产业变革和新经济发展,对高等工程教育产生深远影响,新工科建设的社会意义在于其超越传统工程领域,塑造未来工程人才的“新素养”。该文首先分析新工科背景下电气工程专业人才培养的新需求;接着,针对当前课程思政教育存在的不足,以华中科技大学电气与电子工程学院对专业课程思政改革实践为例,提出建立包括家国情怀、责任担当、个人修养、科学精神、工程师精神和创新精神六维课程思政教学目标体系框架,体现“大思政”理念,具有鲜明的时代特色和工程特色;最后,文中给出全面构建课程思政教育体系的整体设计、可具体操作的建设思路、实施路径和效果,引导学生建立正确的价值观和工程观,以期对我国电气工程专业人才培养提供有益借鉴和参考。

关键词：新工科课程思政目标导向系统化设计

考虑参数误差的无速度传感器异步电机低速发电工况稳定性提升策略

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电工技术学报 2023年第21期38卷 5738-5748,5820页

作者：杨凯李孺涵罗成徐智杰郑逸飞华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

对于无速度传感器异步电机控制系统,反馈矩阵理论上可以减小系统发电运行不稳定区域,改善低速发电工况下的转速观测性能。然而,由于电机参数误差,现有控制策略无法在低定子电流频率下实现理想的稳定性目标。针对这个问题,该文提出一种... 详细信息

对于无速度传感器异步电机控制系统,反馈矩阵理论上可以减小系统发电运行不稳定区域,改善低速发电工况下的转速观测性能。然而,由于电机参数误差,现有控制策略无法在低定子电流频率下实现理想的稳定性目标。针对这个问题,该文提出一种基于多误差项协同的反馈矩阵设计方法,提高系统对电机参数误差的鲁棒性,并提升转速观测的稳定性。首先,该文提出一种基于多误差项解耦的磁链误差在线观测方法,分析并设计了磁链误差权重系数。其次,在观测器反馈矩阵设计中引入电流误差项,实现电流误差项与磁链误差项的协同设计。在此基础上,将误差矢量系数矩阵行列式重构为抛物线函数,通过引入常数项满足系统稳定的必要条件,解决传统反馈矩阵设计方法对电机参数变化敏感的缺陷,提高观测器对参数误差的鲁棒性。在低定子电流频率下,所提方法可以在低速发电区域实现稳定的转速观测。最后,在2.2 kW异步电机平台上验证了所提方法的有效性。

关键词：异步电机无速度传感器控制参数误差自适应全阶观测器

负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略

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电工技术学报 2023年第18期38卷 4910-4920页

作者：杨凯李孺涵罗成黄煜昊罗伊逍华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

无速度传感器感应电机系统在低速、变负载工况运行时,转速可观测性较差。为此,提出一种负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略。首先,基于误差系数矩阵行列式分析,阐述了低速发电不稳定的原因,揭示了负载变化对感应电... 详细信息

无速度传感器感应电机系统在低速、变负载工况运行时,转速可观测性较差。为此,提出一种负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略。首先,基于误差系数矩阵行列式分析,阐述了低速发电不稳定的原因,揭示了负载变化对感应电机低速运行稳定性的影响,指出负载变化下恒励磁电流策略存在转速不可观测、系统稳定性差等问题。进而,以提高负载变化下系统的转速可观测性为目标,引入主动零频穿越策略,并基于定子电流限制推导出励磁电流自适应变化区间与其修正步长。为提升系统稳态带载能力,分析了同步转速限制值对电机转矩输出能力的影响,并给出同步转速限制值取值范围。此外,为抑制主动零频穿越过程中的转速/磁链/电流脉动,保证电磁转矩和负载实时匹配,提出转矩电流相位补偿方法。最后,在2.2 kW的感应电机实验平台上验证了所提方法的有效性。

关键词：感应电机无速度传感器控制零频穿越脉动抑制

基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略

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电工技术学报 2022年第19期37卷 4947-4956页

作者：罗成李孺涵杨凯徐智杰郑逸飞华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

无速度传感器感应电机在低频区运行时,转速可观测性较差。特别是在定子零频工况时,转速不可观测。为此,该文提出了一种基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略。首先,推导观测转速与转速误差的传递函数,证明零频工况下转速不... 详细信息

无速度传感器感应电机在低频区运行时,转速可观测性较差。特别是在定子零频工况时,转速不可观测。为此,该文提出了一种基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略。首先,推导观测转速与转速误差的传递函数,证明零频工况下转速不可观测的根本原因;其次,介绍所提出零频穿越策略的原理,并对典型工况电机运行点的变化进行分析,保证在低定子频率下的转速可观测性;此外,为了在零频穿越过程中获得最优电流,提出一种主动零频穿越边界点电流轨迹优化方法,结合转矩、电流和可观测性等限制条件,将转速能观性和最小定子电流作为优化目标,推导出主动零频穿越边界点优化选择方法;最后,在2.2kW的感应电机实验装置上验证所提方法的有效性。

关键词：感应电机无速度传感器控制零频穿越电流优化

基于虚拟电压注入的闭环磁链观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统

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电工技术学报 2022年第2期37卷 332-343页

作者：王震宇孙伟蒋栋华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

多年来,感应电机无速度传感器矢量控制系统在低同步转速区域的不稳定问题一直没有得到解决。该不稳定问题由系统状态变量不能观、极点分布不稳定以及电机参数鲁棒性弱共同导致。当且仅当三个问题被同时解决时,低同步转速区域的不稳定问... 详细信息

多年来,感应电机无速度传感器矢量控制系统在低同步转速区域的不稳定问题一直没有得到解决。该不稳定问题由系统状态变量不能观、极点分布不稳定以及电机参数鲁棒性弱共同导致。当且仅当三个问题被同时解决时,低同步转速区域的不稳定问题才能够得到解决。该文以经典的闭环磁链观测器为基础,采用虚拟电压注入法改进其低速稳定性。与传统高频/低频信号注入法不同,虚拟电压注入法不在电机中注入信号,而是在观测器中注入虚拟电压。虚拟电压注入能同时解决系统状态变量能观性、极点分布稳定性和电机参数鲁棒性问题,最终实现系统在低同步转速区域的稳定运行。

关键词：感应电机无速度传感器闭环磁链观测器虚拟电压注入

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双机电端口电机系统综述与发展展望

电工技术学报 2022年第19期37卷 4923-4937页

作者：梁子漪曲荣海陈智任翔李大伟华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

双机电端口电机是一类多功能一体化的新型电机,含有至少两个转子和两套绕组,用于实现多个机械端口与电端口间功率传输及分配,和两个机械端口转矩与转速的解耦控制,具有紧凑性好、集成度高和多端口协同运行的优势,在风力发电、新能源汽... 详细信息

双机电端口电机是一类多功能一体化的新型电机,含有至少两个转子和两套绕组,用于实现多个机械端口与电端口间功率传输及分配,和两个机械端口转矩与转速的解耦控制,具有紧凑性好、集成度高和多端口协同运行的优势,在风力发电、新能源汽车、混合动力船舶等领域具有较好的应用潜力。该文首先介绍双机电端口电机的基本结构与工作原理,简要分析其实现多功能的方式;接着按照结构特征和工作原理,分类梳理了有刷和无刷双机电端口电机在拓扑结构上的研究和创新,总结了各自的优缺点;然后从解耦控制、能力管理和动态及稳态优化三个方面介绍了双机电端口电机控制方法;最后对双机电端口电机的研究方向和发展趋势进行了展望。

关键词：双机电端口电机多功能解耦控制集成度高发展趋势

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超快电子衍射研究及发展综述

电工技术学报 2022年第19期37卷 5011-5020页

作者：宋怡方王健刘铮铮樊宽军华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

原子运动及相应的结构改变是自然界中化学反应、生命过程等现象的本质。因此,在原子层面实时间、实空间观测物质非平衡态的原子运动和结构演化过程,能深刻地解释这些现象的本质,将物质的微观动力学过程和其物理化学等特性联系起来,为科... 详细信息

原子运动及相应的结构改变是自然界中化学反应、生命过程等现象的本质。因此,在原子层面实时间、实空间观测物质非平衡态的原子运动和结构演化过程,能深刻地解释这些现象的本质,将物质的微观动力学过程和其物理化学等特性联系起来,为科学突破创造了巨大的机遇。原子层面的动态过程的特征时间在皮秒、飞秒、甚至阿秒量级,目前只有泵浦-探测技术可以实现该量级的时间分辨率。超快电子衍射使用电子作为泵浦-探测技术中的探针,具有高弹性散射截面、低能量沉积、造价及维护成本低等优势,在近十余年间获得快速发展。该文总结近年来超快电子衍射中关键技术的发展,并对新一代超快电子衍射的发展趋势进行展望。

关键词：超快科学超快电子衍射空间电荷效应 THz驱动

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基于神经网络的改进扰动观察法MPPT控制

太阳能学报 2022年第4期43卷 198-203页

作者：易磊谢雨龙曾凡炎李嘉琪黄海陈俊华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

为进一步提高光伏发电系统的输出效率和动态调节性能,设计基于神经网络的改进扰动观察法最大功率点跟踪(MPPT)控制。该方法在扰动观察法基础上引入神经网络算法,使得在环境剧烈变化时,系统动态调节速度加快。通过系统仿真和硬件实测,得... 详细信息

为进一步提高光伏发电系统的输出效率和动态调节性能,设计基于神经网络的改进扰动观察法最大功率点跟踪(MPPT)控制。该方法在扰动观察法基础上引入神经网络算法,使得在环境剧烈变化时,系统动态调节速度加快。通过系统仿真和硬件实测,得出该改进扰动观察法相比于传统扰动观察法和神经网络法,在一定程度上能加快动态调节速度和减小稳态误差的结论。

关键词：神经网络光伏组件 MPPT 扰动观察法

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新工科电气工程实践教学体系重构与实践

电工技术学报 2022年第19期37卷 5074-5080页

作者：杨勇李红斌文劲宇尹仕张蓉华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

工程实践能力在新工科人才培养中占据着重要地位。电气学科作为一门传统工程学科,在新形势下对一流专业人才所应具备的知识、能力和素质提出的更高要求。华中科技大学电气与电子工程学院以“科学主导、实践驱动”的工程教育理念为指导,... 详细信息

工程实践能力在新工科人才培养中占据着重要地位。电气学科作为一门传统工程学科,在新形势下对一流专业人才所应具备的知识、能力和素质提出的更高要求。华中科技大学电气与电子工程学院以“科学主导、实践驱动”的工程教育理念为指导,围绕“电气化+”,依托学科和行业优势,以业界和科研中真实项目、真实产品研发为载体,营造新工科背景下工程实践的真实学习环境和平台建设,构建“知识、技能、意识”协同整合的一体化工程实践教学体系,实现学生实践能力培养模式从“碎片化”到“系统化”转化升级,并通过教学研究,提出工程实践能力发展评价指标体系,深化课程持续改进的闭环机制,促进学生工程实践与创新能力螺旋渐进式提升。该文通过对该一体化工程实践教学体系的详细阐释,希望为国内同类专业的人才培养提供有益参考。

关键词：新工科实践课程体系工程实践能力实践平台教学评价