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基于元件复用的单相无桥倍压式功率因数校正变换器

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电工技术学报 2024年

作者：丁明远李浩昱赵雷贲洪奇王志亮哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院北京机电工程研究所

该文提出一类元件复用型单相无桥倍压式功率因数校正（PFC）电路拓扑，在Sepic、 Cuk、Zeta型双变换单元无桥PFC拓扑的基础上，通过重构电流路径以实现双变换单元的合并，元件利用率得以提高，同时交流侧的高功率因数特性以及相同输出... 详细信息

该文提出一类元件复用型单相无桥倍压式功率因数校正（PFC）电路拓扑，在Sepic、 Cuk、Zeta型双变换单元无桥PFC拓扑的基础上，通过重构电流路径以实现双变换单元的合并，元件利用率得以提高，同时交流侧的高功率因数特性以及相同输出电压下开关管的低电压应力优势被完全保留。详尽分析中间储能单元的换流过程以及电路结构的推衍过程，并进行拓扑的性能比较。考虑到电路工作原理分析过程的类似性，以Sepic型单相无桥倍压式PFC变换器为例，对其进行开关周期的模态分析，推导变换器的输入电流特性、稳态电压增益以及器件应力，并对相关电路参数进行设计。最后，搭建实验样机，实验结果验证了该拓扑推衍方案的可行性以及理论分析与参数设计的正确性。

关键词：无桥PFC变换器拓扑推衍元件复用倍压式结构

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冷却塔定向拆除时剩余支柱的轴力计算方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 10-17页

作者：查晓雄汪凯超陈德劲哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保... 详细信息

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保留柱数量以及相邻柱柱顶所对应的圆心角5种参数对保留柱Z向力的影响;根据有限元的结果对保留柱Z向力的计算公式进行修正,并研究修正后公式的适用性。结果表明:爆破后的冷却塔在所有保留柱上并不满足平截面假定;在实际工程范围内,上述5种参数不影响保留柱Z向力的分布规律为Z向力沿着y轴方向上的分布形态始终“两端受压,中间受拉”,且保留柱中的最大压力始终出现在第n排保留柱上,最大拉力始终出现在第(n-4)排保留柱上;当爆破圆心角为200°~240°时,修正后计算值的相对误差在21%以内,且该公式在不同冷却塔上具有良好的适用性。保留柱轴向力的计算公式从力学角度为冷却塔的拆除提供了理论支撑,增加了拆除工作的安全性。

关键词：自然通风冷却塔钢筋混凝土结构建筑拆除爆破拆除轴力

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钢管混凝土超大型冷却塔抗倒塌性能研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 134-141页

作者：查晓雄汪凯超陈德劲哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

提出一种施工性能优异的钢管混凝土冷却塔,并对其抗倒塌性能展开研究.首先,给出钢管混凝土冷却塔几何设计的计算公式;然后,利用有限元研究该冷却塔在不同缺口圆心角(删除支柱所对应的圆心角)下的倒塌原因及倒塌形态,从倒塌的难易程度、... 详细信息

提出一种施工性能优异的钢管混凝土冷却塔,并对其抗倒塌性能展开研究.首先,给出钢管混凝土冷却塔几何设计的计算公式;然后,利用有限元研究该冷却塔在不同缺口圆心角(删除支柱所对应的圆心角)下的倒塌原因及倒塌形态,从倒塌的难易程度、影响范围及动能大小三个方面对比了钢管混凝土和钢筋混凝土冷却塔的抗倒塌性能.研究结果表明:钢管混凝土冷却塔的倒塌主要由筒壁的局部失稳引起;仅当缺口圆心角超过126°时,冷却塔才会发生整体倒塌破坏;钢管混凝土冷却塔的抗倒塌性能优于钢筋混凝土冷却塔,即相对于钢筋混凝土冷却塔,钢管混凝土冷却塔开始发生倒塌时的缺口圆心角较大,倒塌过程中的动能峰值仅为钢筋混凝土冷却塔的1/10左右,且倒塌后的废墟尺寸较小.

关键词：自然通风冷却塔超大型钢混凝土组合结构抗倒塌性能倒塌形态

不平衡电网下无刷双馈风电系统的虚拟同步发电机控制

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电网技术 2024年第6期48卷 2426-2435,I0049页

作者：金石梁帅施隆沈阳工业大学电气工程学院辽宁省沈阳市110870

无刷双馈发电机(brushless doubly-fed reluctance generator,BDFG)在风力发电领域有着广阔的应用前景。基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的无刷双馈风电系统具有一定的电网频率支撑能力,但在电网电压不平衡工况... 详细信息

无刷双馈发电机(brushless doubly-fed reluctance generator,BDFG)在风力发电领域有着广阔的应用前景。基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的无刷双馈风电系统具有一定的电网频率支撑能力,但在电网电压不平衡工况下运行性能较差。提出了一种不平衡电网工况下无刷双馈风电系统的虚拟同步发电机策略,来降低不平衡的电网电压对BDFG系统的影响;其核心思想为使用原有BDFG-VSG来控制正序分量,在功率绕组正向同步旋转坐标系下使用基于降阶广义积分器(reduced order generalized integrator,ROGI)的直接谐振控制调节负序分量。详细分析了电网电压不平衡对BDFG各电量的影响,据此提出了5种可供选择的优化目标,最后通过仿真验证了该策略的有效性。所提出的策略可抑制不平衡电网工况下BDFG的各电量中的负序分量或二倍频分量,无需计算负序电流的参考值,对电网具有友好性。

关键词：无刷双馈发电机不平衡电网虚拟同步发电机降阶广义积分器直接谐振控制

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YASA轴向磁通永磁电机定子槽漏感计算

中国电机工程学报 2024年第10期44卷 4082-4090,I0028页

作者：王超彭兵闫伟郭振兴沈阳工业大学电气工程学院辽宁省沈阳市964700

定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效... 详细信息

定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效磁网络模型准确计算槽内微小单元储存的磁场能量,进而计算定子槽漏感。基于所提出的方法,进一步研究定子结构参数以及极槽配合对YASA电机定子槽漏感的影响规律。有限元仿真和实验结果表明,该文所提出的YASA电机定子槽漏感计算方法的可行性和准确性。

关键词：定子无轭模块化轴向磁通永磁电机磁网络微小单元槽漏感

基于结构化多孔表面定常吸气的圆柱绕流场控制

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工程力学 2024年第6期41卷 30-43页

作者：高东来余海洋陈文礼李惠哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学智慧基础设施研究中心黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

通过风洞试验研究了在雷诺数为10000时圆柱尾流主动流动控制效果,流动控制通过基于结构化多孔表面定常吸气实现,试验工况具有不同的等效吸气系数C_μ。尾流的二维流场测量通过粒子图像测速(PIV)实现,在瞬时流场结果的基础上进行本征正... 详细信息

通过风洞试验研究了在雷诺数为10000时圆柱尾流主动流动控制效果,流动控制通过基于结构化多孔表面定常吸气实现,试验工况具有不同的等效吸气系数C_μ。尾流的二维流场测量通过粒子图像测速(PIV)实现,在瞬时流场结果的基础上进行本征正交分解(POD)得到模态特性、瞬时涡量演变、脉动速度功率谱、时间平均流动特性和阻力系数估计等的分析与对比,评估流动控制效果。试验结果表明:施加流动控制后的流场POD模态能量分布发生变化,旋涡的顺流向能量输运过程得到增强,当C_μ足够大时,旋涡脱落模式发生改变。剪切层沿顺流向延长,上下剪切层之间趋于平行,涡量值得到削弱。脉动速度的主频被削弱,湍流的波动和动量交换效应得到抑制;阻力系数估计值可降至无控圆柱的约11%。

关键词：圆柱绕流流动控制风洞试验粒子图像测速多孔表面

热态C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体电击穿特性研究

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高压电器 2024年第4期60卷 10-16,23页

作者：崔兆轩林莘徐建源李磊沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体在C_(5)F_(10)O混合比例k=0~10%、压强0.1~2.0 MPa、温度300~4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不... 详细信息

热态气体的临界击穿场强是评估高压断路器弧后电击穿特性的基础数据,文中研究了C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体在C_(5)F_(10)O混合比例k=0~10%、压强0.1~2.0 MPa、温度300~4 000 K范围内的临界击穿场强。基于质量作用定律数学模型,得到不同温度下混合气体的平衡组分,采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,分析混合气体的电子能量分布函数、折合电离和吸附系数,获得混合气体的临界折合击穿场强和临界击穿场强。结果表明:0.6 MPa下,温度低于3 000 K时,随着温度降低,k=0~10%混合气体的临界击穿场逐渐低于SF_(6);在温度高于3 000 K时,混合气体的临界击穿场强为SF_(6)的1.2倍以上,具有较强的绝缘能力。研究结果可为C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体高压断路器弧后电击穿特性研究提供参考。

关键词： C_(5)F_(10)O/CO_(2)混合气体 SF_(6)替代气体电击穿特性临界击穿场强粒子组分玻尔兹曼方程

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岩棉复合保温外模板承载力及温度效应分析

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 130-138页

作者：赵建军付佳欣李爽结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为了提高建筑外围护结构施工效率及解决传统外保温系统长期存在的易脱落和易着火问题,提出了一种集保温和建筑模板于一体的岩棉复合保温外模板(RW-CIEF)体系。RW-CIEF由内到外依次为内侧加强层、岩棉保温芯材、黏结层、保温过渡层以及... 详细信息

为了提高建筑外围护结构施工效率及解决传统外保温系统长期存在的易脱落和易着火问题,提出了一种集保温和建筑模板于一体的岩棉复合保温外模板(RW-CIEF)体系。RW-CIEF由内到外依次为内侧加强层、岩棉保温芯材、黏结层、保温过渡层以及外侧加强层。以哈尔滨市为例,基于全寿命周期成本(life cycle cost,C lc)确定了岩棉保温芯材的最佳厚度。采用有限元分析与理论计算相结合的方法探求了RW-CIEF在工程中的可行性,分析了RW-CIEF的抗弯性能、施工承载力及温度效应下的应力和变形,讨论了开槽形式、开槽宽度、开槽深度以及开槽间距对RW-CIEF抗弯性能的影响。结果表明:RW-CIEF的抗弯性能理论计算结果与有限元分析结果有较高的一致性;开槽处理可有效提高RW-CIEF的抗弯性能,综合抗弯性能、热工特性及加工角度,建议开槽形式选用对应开井字槽或对应开纵槽,开槽深度和宽度均为10 mm,开槽间距为150 mm;设计的RW-CIEF满足施工承载力,可保证外围护结构保温工程施工质量;由温度效应产生的最大拉应力和压应力均未超过RW-CIEF的外侧加强层承载力,反映出RW-CIEF出现夏季空鼓或冬季开裂现象的可能性极小。提出的RW-CIEF体系可为外围护结构保温工程及建筑模板工程未来研究方向提供一种新的思路和方法。

关键词：岩棉复合保温外模板抗弯性能开槽处理施工承载力温度效应

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基于非机动单站的目标运动状态无偏估计

光学精密工程 2024年第7期32卷 1034-1044页

作者：林建军王骧予涵班晓军黄显林哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150000 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进... 详细信息

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进行了分析。为了解决伪线性最小二乘算法的有偏性问题,提出了一种具有渐进无偏性能的约束总体最小二乘法,并证明了该方法的无偏性。仿真结果表明,在百公里级别的三维到达角跟踪中,角测量标准差分别为0.1°,0.2°,0.3°时,约束总体最小二乘法50~100 s内的时均相对距离误差能达到6%,12%,21%,时均绝对位置误差达到9,19,35 km;而初始距离为70,140,280 km时50~100 s内的时均相对距离误差能达到1%,6%,30%,时均绝对位置误差为0.7,9,30 km,100 s时的相对距离误差均能降到10%以内,精度提升效果最明显,且算法运行速度与伪线性最小二乘法在同一个量级。约束总体最小二乘法收敛速度快、定位精度高,且具有较快的运行效率,受测角误差与初始距离的影响较小,能够为远距离场景下的非机动单站三维到达角目标跟踪提供有效方法。

关键词：目标跟踪三维到达角伪线性渐进无偏估计