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Boost型PFC变换器的自适应超螺旋全局滑模控制

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 111-119,130页

作者：王业琴杨艳李正豪张卫星李磊淮阴工学院自动化学院江苏淮安223003 南京理工大学自动化学院江苏南京210094

针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持... 详细信息

针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持全局鲁棒性。在控制律的设计中,采用全局滑模控制作为基准模型,从而确保系统在整个响应过程都具有鲁棒性;同时,切换项采用自适应超螺旋算法,考虑系统不确定项,通过自适应超螺旋算法中的切换增益参数来改善系统潜在的“抖振”现象;此外,基于李雅普诺夫稳定定理证明了所设计控制系统的稳定性。实验结果表明,在理想工作条件下和系统存在不确定性的情况下,该方法都能够有效改善网测电流的质量和提高变换器的功率因数,验证了该方法的有效性和所设计控制器的鲁棒性。

关键词：功率因数校正变换器全局滑模超螺旋算法自适应控制鲁棒控制

虚拟多输入多输出无线电能与信息同步传输技术

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4282-4293页

作者：周岩刘志丹李烁涵南京邮电大学自动化学院、人工智能学院南京210023

在无线通信系统中,多输入多输出(MIMO)天线技术可有效提高信号传输速率和信道利用率。传统的能量调制式无线电能与信息同步传输(SWPIT)技术主要依赖单输入单输出线圈实现系统的供电和通信,难以实现多路并行通信。该文针对需要多信号接... 详细信息

在无线通信系统中,多输入多输出(MIMO)天线技术可有效提高信号传输速率和信道利用率。传统的能量调制式无线电能与信息同步传输(SWPIT)技术主要依赖单输入单输出线圈实现系统的供电和通信,难以实现多路并行通信。该文针对需要多信号接收器的无线供电场景,提出一种虚拟MIMO-SWPIT技术以满足多端通信的需求。所提系统可在两种状态下工作:当仅需无线供电时,系统工作在谐振状态进行高效电能传输;当需要通信时,通过控制逆变器开关信号的相移角和频率,在发射线圈中构造非标准正弦多载波(即虚拟多输入),以其中的基波和谐波分量作为通信载波传输信息。系统接收回路对基波和谐波所携带的信息进行解调(即虚拟多输出),同时谐波分量可用于负载供电。搭建的实验样机实现了稳定的电能与双通道信息并行同步传输,通信时电压波动低于3%,每路通道信息传输速率为4.0 kbit/s,验证了所提方案的可行性。

关键词：无线电能与信息同步传输多输入多输出移相调制移频调制

基于双向半桥CLLLC谐振变换器的锂电池均衡电路

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4868-4882页

作者：蔡瑞佳马运东王鹏飞王鹏南京航空航天大学自动化学院南京211106

锂电池因其能量密度高、自放电率低等优点被广泛应用于新能源领域。由于每个电池单体容量不尽相同,在使用时往往伴随着电池过充、过放等问题,电池使用寿命将受到极大影响,严重时甚至会出现自燃、爆炸等安全问题。该文提出基于双向半桥CL... 详细信息

锂电池因其能量密度高、自放电率低等优点被广泛应用于新能源领域。由于每个电池单体容量不尽相同,在使用时往往伴随着电池过充、过放等问题,电池使用寿命将受到极大影响,严重时甚至会出现自燃、爆炸等安全问题。该文提出基于双向半桥CLLLC谐振变换器的锂电池均衡电路,通过其在不同工作状态下的四种工作路径,可实现任意电池单体间的容量均衡。搭建一套6个电池单体的均衡电路,根据实验结果验证了所提基于双向半桥CLLLC谐振变换器的锂电池均衡电路具有均衡路径灵活、均衡速度快、均衡效率高和绕组数量减半等优点。

关键词：电池均衡双向半桥 CLLLC谐振变换器模糊控制多绕组变压器

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一种单输入双输出高增益DC-DC变换器

电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 44-58页

作者：汪诚张善路张佳琪张浩东华红婷李磊南京理工大学自动化学院江苏南京210094

随着分布式发电在中低压场合的应用越来越广泛,对高增益直流变换器的需求日益增加。提出一种新型单输入双输出高增益DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路基础上引入电容和二极管组成极性反向极,功率端口通过差分连接方式互联,提高了... 详细信息

随着分布式发电在中低压场合的应用越来越广泛,对高增益直流变换器的需求日益增加。提出一种新型单输入双输出高增益DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路基础上引入电容和二极管组成极性反向极,功率端口通过差分连接方式互联,提高了变换器电压增益,降低了开关管电压应力;同时端口功率控制彼此独立,进一步提高了电能路由的灵活性。详细分析了该变换器的电路结构和工作原理,推导出稳态特性下的电压增益、主要开关器件电气应力以及电流纹波等表达式。在此基础上,提出了基于矢量时间作用的模型预测控制策略,建立了该变换器预测模型、推导出开关管矢量时间以及设计了目标函数寻优过程。最后,通过仿真和实验验证了所提变换器及其控制策略不仅可行、有效,而且具有高运行效率与低电压应力。

关键词：分布式发电高增益差分结构低电流纹波模型预测控制

集成三绕组耦合电感、倍压单元的准Z源变换器

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太阳能学报 2024年第7期45卷 389-397页

作者：丁新平俞寅昊严智强张鹏程张胜蓝南京信息工程大学自动化学院南京210044

高增益、高效率的DC-DC变换器是直流微电网系统中最为关键的一环。本文提出一种基于准Z源(quasi-Z-source)的直流变换器,并结合三绕组耦合电感、倍压单元结构。该变换器不仅继承了准Z源结构、耦合电感、开关电容/电感的优势,具有高升压... 详细信息

高增益、高效率的DC-DC变换器是直流微电网系统中最为关键的一环。本文提出一种基于准Z源(quasi-Z-source)的直流变换器,并结合三绕组耦合电感、倍压单元结构。该变换器不仅继承了准Z源结构、耦合电感、开关电容/电感的优势,具有高升压能力、输入电流连续、电路箝位、元器件低电压电流应力、电流纹波小等优势,而且通过对有源器件软开关的实现,减小了电路损耗,获得了较高的工作效率。该文针对所提变换器的工作原理、特性、稳态以及参数选型进行详细说明,并在实验室搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性。

关键词： DC-DC变换器零电压开关零电流开关耦合电感准Z源

肺腺癌昼夜节律基因相关预后风险模型的构建与验证

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中国胸心血管外科临床杂志 2024年

作者：崔严奇赵虎张亚伟倪琳连铎煌杨鲸蓉叶仕新许蜂蜂张锦灿曾志勇福建医科大学福总临床医学院联勤保障部队第九〇〇医院(原南京军区福州总医院)普外科联勤保障部队第九〇〇医院(原南京军区福州总医院)心胸外科

目的探索昼夜节律基因与肺腺癌（lung adenocarcinoma,LUAD）的发生发展、预后及肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）之间的关系。方法采用癌症基因组图谱数据，评估昼夜节律基因集在LUAD中的表达、拷贝数变异和体细胞突变频率... 详细信息

目的探索昼夜节律基因与肺腺癌（lung adenocarcinoma,LUAD）的发生发展、预后及肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）之间的关系。方法采用癌症基因组图谱数据，评估昼夜节律基因集在LUAD中的表达、拷贝数变异和体细胞突变频率。采用GO、KEGG和GSEA富集分析探索生物钟基因影响LUAD进展的潜在机制。通过Cox分析、LASSO回归、支持向量机递归特征消除和随机森林筛选特征昼夜节律基因并建立预后模型，并在此基础上构建列线图预测患者1、3、5年生存率。绘制Kaplan-Meier生存曲线、受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线和时间依赖性ROC曲线评价模型的预测能力，GEO外部数据集进一步验证了预测模型的预后价值。此外，我们还评估了预后模型与免疫细胞和免疫检查点基因的关联。最后，利用单细胞RNA测序（single cell RNA sequencing,scRNA-seq）分析探讨预后相关的特征昼夜节律基因与TME中不同免疫细胞群体之间的分子特征。结果昼夜节律差异表达基因主要富集于cGMP-PKG信号通路、脂质与动脉粥样硬化和JAK-STAT信号通路等相关生物学过程。筛选出7个昼夜节律基因：LGR4、CDK1、KLF10、ARNTL2、RORA、NPAS2、PTGDS。根据中位风险评分（RiskScore），将样本分为高风险组和低风险组。与低风险组患者相比，高风险组患者表现出更不利的预后结局。免疫学特征分析显示，低风险组和高风险组之间的多种免疫细胞存在浸润差异。大多数免疫检查点基因在高风险组中的表达水平较高，并且RiskScore与CD276、TNFSF4、PDCD1LG2、CD274和TNFRSF9的表达呈正相关，与CD40LG和TNFSF15的表达呈负相关。通过scRNA-seq分析，RORA和KLF10主要表达于自然杀伤细胞。结论基于7个特征昼夜节律基因的预后模型在预测LUAD的生存方面具有一定的预测价值。昼夜节律基因的表达失调可能通过影响TME来调控LUAD的发生、进展以及预后，这为之后从昼夜节律紊乱影响免疫细胞机制的角度寻找治疗LUAD的潜在策略提供了可能的方向。

关键词：昼夜节律肺腺癌机器学习免疫微环境单细胞分析列线图

弱电网下基于导纳合成相量法的单相并网逆变器鲁棒性提升技术研究

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3213-3223,I0023页

作者：张惠丽方天治刘昊吴皓张雨南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106

为保证并网逆变器的并网电流与电网电压同步,通常采用锁相环获取电网电压相位信息。同时,为提高并网电流质量,常考虑在回路中加入电网电压前馈。然而,当逆变器工作在弱电网下时,它们均有可能对系统的稳定性带来负面影响。该文以单相LCL... 详细信息

为保证并网逆变器的并网电流与电网电压同步,通常采用锁相环获取电网电压相位信息。同时,为提高并网电流质量,常考虑在回路中加入电网电压前馈。然而,当逆变器工作在弱电网下时,它们均有可能对系统的稳定性带来负面影响。该文以单相LCL型并网逆变器为例,旨在研究弱电网下锁相环和电网电压前馈造成系统不稳定的原因并进行优化。针对2 个不稳定因素存在的情况,该文提出一种导纳合成相量法来分析多个导纳共同作用时的影响机理。考虑到带通滤波器可以衰减不稳定因素的影响,文中加入带通环节对系统的鲁棒性进行优化。结合上述导纳合成相量法的分析结果,确定带通环节的设计目标,并进一步给出带通环节参数的具体设计过程。结果表明,并网逆变器加入优化设计的带通环节后,即使在电网阻抗变化范围较大的情况下,系统仍能稳定工作。

关键词：并网逆变器锁相环电网电压前馈弱电网

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对地观测卫星姿态控制系统效能评估方法

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1655-1664页

作者：曹寅程月华高波张燕华徐贵力南京航空航天大学自动化学院南京211100 中国西安卫星测控中心西安710000

卫星系统效能评估问题,是卫星提高工作效率和卫星方案优化设计的基础。以对地观测卫星姿态控制系统作为效能评估的对象,通过对卫星的任务需求进行分析,建立对地观测卫星姿态控制系统效能评估指标体系;基于灰色关联分析相关理论,引入熵... 详细信息

卫星系统效能评估问题,是卫星提高工作效率和卫星方案优化设计的基础。以对地观测卫星姿态控制系统作为效能评估的对象,通过对卫星的任务需求进行分析,建立对地观测卫星姿态控制系统效能评估指标体系;基于灰色关联分析相关理论,引入熵权法计算指标权重,建立效能评估模型,计算得到综合灰色关联度,实现卫星姿态控制系统效能评估;通过数据验证所建体系具有可实现性与实用性。

关键词：卫星姿态控制系统效能评估灰色关联分析熵权法对地观测卫星

低耦合电磁式电导率测量系统的传感器优化设计

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电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 131-138页

作者：孙斌倪爽朱青陈小惠南京邮电大学自动化学院南京210046

针对电磁式电导率传感器在低电导率测量下的优化设计问题,分析了电磁式电导率传感器的工作原理并构建了物理模型,考虑激励信号参数、磁芯尺寸、磁芯间距、激励线圈匝数和接收线圈匝数对输出电压的影响,改进现有的电磁式电导率测量模型,... 详细信息

针对电磁式电导率传感器在低电导率测量下的优化设计问题,分析了电磁式电导率传感器的工作原理并构建了物理模型,考虑激励信号参数、磁芯尺寸、磁芯间距、激励线圈匝数和接收线圈匝数对输出电压的影响,改进现有的电磁式电导率测量模型,同时考虑激励频率的多重性,即激励频率直接影响输出电压,又通过磁致伸缩效应改变磁芯磁导率来影响输出电压。采用实验与理论相对比的方法,对频率、间距、匝数等主要参数进行理论分析,得知存在最佳频率段使得输出电压不随频率的波动产生较大的变化,通过改变间距降低两个磁芯间的耦合电压,提高有效信号占比,实现更高的精确度。并通过实验验证证明了理论模型的准确性。采用优化后的参数来设计电导率探头,配置了电导率标准液用于数据拟合,与德国宝德电导率仪进行对比实验,计算Pearson相关系数,证明了优化模型的准确性与高可靠性。

关键词：低电导率磁致伸缩优化参数