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基于多频相移的相位偏折测量透明物体表面三维形貌

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 201-214页

作者：宿朝阳王张颖倪育博高楠孟召宗杨泽青张国锋尹伟赵洪伟张宗华河北工业大学机械工程学院天津300401 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 河北工业大学电气工程学院天津300401 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065

光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行... 详细信息

光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行有效的三维测量。为解决该问题,文中提出一种基于多频相移的相位偏折法测量透明物体的表面三维形貌。首先,显示屏显示多种不同频率与多步相移结合的正弦条纹,从另外一个角度相机采集物体表面反射的混合条纹。然后,利用最小二乘法迭代将混合条纹进行分离,得到上下表面折叠相位并展开。接着,通过梯度标定确定相位与梯度的关系,根据梯度积分恢复透明物体表面的三维形貌。最后,实验证明所提方法能够有效实现混合条纹的分离,实测透明玻璃板上表面的平均误差从32.4μm减少到5.1μm,结果验证了混合条纹分离方法的有效性,提升了透明物体表面三维形貌测量精度。与已有方法相比,文中方法可以有效避免初始相位值偏差较大带来的影响,缩短计算时间,适用于不同形状透明物体表面三维形貌的测量。

关键词：相位偏折测量术透明物体多频相移三维形貌

真空断路器铜铬金属蒸气等离子体非局部热力学平衡态物性参数分析

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真空科学与技术学报 2024年

作者：杨赫徐晶柯贤杨岳洋郑悦史红菲郑佳圆刘晓明国网天津市电力公司经济技术研究院国网天津市电力公司省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学电气工程学院

真空断路器在大电流故障开断过程中，以真空为介质条件的灭弧系统内所产生的金属蒸气电弧等离子体组氛与电极材料特性密切相关。为了研究开断过程中金属蒸气等离子体物性参数的变化，以真空断路器CuCr25～CuCr75触头电极材料为研究对象... 详细信息

真空断路器在大电流故障开断过程中，以真空为介质条件的灭弧系统内所产生的金属蒸气电弧等离子体组氛与电极材料特性密切相关。为了研究开断过程中金属蒸气等离子体物性参数的变化，以真空断路器CuCr25～CuCr75触头电极材料为研究对象，建立非局部热力学平衡模型，研究铜铬合金不同配比下金属蒸气等离子体粒子组氛分布。采用统计热力学方法求得等离子体热力学参数，分析不同合金配比下比焓和比定压热容分布；利用Chapman-Enskog法计算等离子体输运参数，探究铜铬合金材料配比对电导率的影响。

关键词：真空断路器铜铬触头电导率

基于NTC温度传感器的锂电池内部温度监测技术研究

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电源技术 2024年第2期48卷 276-283页

作者：李紫轩荣浚合王新改丁飞河北工业大学电气工程学院天津300130 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 河北工业大学河北省电磁场与电气可靠性重点实验室天津300401

锂电池作为储能技术的重要载体,其安全性和可靠性备受关注。相较于电压、电流,锂电池的内部温度能够更加直观地反应其工作状态,因此温度是未来智能电池多维监测中必不可少的物理量之一。介绍了一种负温度系数(NTC)温度传感器植入到小型... 详细信息

锂电池作为储能技术的重要载体,其安全性和可靠性备受关注。相较于电压、电流,锂电池的内部温度能够更加直观地反应其工作状态,因此温度是未来智能电池多维监测中必不可少的物理量之一。介绍了一种负温度系数(NTC)温度传感器植入到小型软包电池中进行原位温度监测的可行性研究。温度传感器通过植入工艺可以便捷地植入到锂电池内部并保证电池良好的密封性。进一步研究了锂电池工作时温度的变化特性,对后续研究电池模拟仿真的优化提供理论支撑。

关键词：锂电池温度薄膜传感器电池安全

矩形波激励对纳米晶合金高频磁化过程的微观影响机理

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3259-3269页

作者：王怡凡邹亮张黎李永建孙秋霞山东大学电气工程学院济南250061 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 山东泰开变压器有限公司泰安271000

高频变压器工作时会面临占空比变化的激励情况,由于存在磁弛豫现象,矩形波占空比能通过改变铁心用材料纳米晶合金磁化时间,影响高频变压器能否达到饱和工作点。建立纳米晶合金微磁学模型,对该模型分别施加不同占空比D的矩形波激励,并定... 详细信息

高频变压器工作时会面临占空比变化的激励情况,由于存在磁弛豫现象,矩形波占空比能通过改变铁心用材料纳米晶合金磁化时间,影响高频变压器能否达到饱和工作点。建立纳米晶合金微磁学模型,对该模型分别施加不同占空比D的矩形波激励,并定义了磁化速率v,从磁滞损耗P_(v)、v及磁矩偏转角速度ω三方面分析D对磁化过程的影响。结果表明,D=0.5时P_(v)最小,增大或减小D,都会导致P_(v)的增加,且满足两组不同占空比和为1的矩形波激励下,材料产生的P_(v)相同。若激励磁场处在上升沿,D=0.1时的v与ω最小,D=0.9时的v与ω最大;若处在下降沿,D=0.9时的v与ω最小,D=0.1时的v与ω最大。D会影响材料磁化时间,由于磁弛豫现象,改变磁化时间可决定材料能否达到饱和磁化状态,因此存在一个临界状态,该文将其定义为临界占空比D_(c)。结果表明,当D0.5时D_(c2)的范围应处在0.8~0.81,为不同工况下高频变压器工作点的选取提供了参考依据。

关键词：纳米晶合金微磁学磁矩偏转磁滞损耗占空比矩形波

一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法

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电力工程技术 2024年第1期43卷 117-126页

作者：张家安李凤贤王铁成郝妍河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学电气工程学院天津300130 河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300401 河北工业大学实验实训中心天津300401

针对分布式电源和新型负荷容量累积造成负荷影响因素多元化和不确定性特性增强的问题,文中提出一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法。在负荷峰值预测中,采用最大信息系数计算负荷峰值与影响因素的非线性相关性,实现对输... 详细信息

针对分布式电源和新型负荷容量累积造成负荷影响因素多元化和不确定性特性增强的问题,文中提出一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法。在负荷峰值预测中,采用最大信息系数计算负荷峰值与影响因素的非线性相关性,实现对输入特征的筛选;综合考虑负荷峰值序列的长短期自相关性和输入特征与负荷峰值的不同程度相关性,结合Attention机制和双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络建立负荷峰值预测模型。在负荷标幺曲线预测中,通过误差倒数法组合相似日和相邻日,建立负荷标幺曲线预测模型;针对预测偏差的非平稳特征,利用自适应噪声的完全集成经验模态分解和BiLSTM网络建立误差预测模型,对曲线形状进行修正。应用中国北方某城市的区域电网负荷数据为算例,验证了所提模型的有效性。

关键词：超短期负荷预测 Attention机制双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络负荷峰值负荷标幺曲线曲线形状修正

考虑储能SOC自恢复的风电波动平抑混合储能容量配置策略

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电工技术学报 2024年第16期39卷 5206-5219页

作者：赵靖英乔珩埔姚帅亮李宁河北工业大学电气工程学院天津300401 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 国网冀北张家口风光储输新能源有限公司张家口075000

针对混合储能系统(HESS)平抑风电功率波动过程中HESS有功功率参考误差大、储能荷电状态(SOC)控制困难造成储能配置成本过高的问题,提出考虑SOC自恢复的混合储能系统容量优化配置策略。首先,考虑单一风电平抑滤波算法平滑性与跟踪性不能... 详细信息

针对混合储能系统(HESS)平抑风电功率波动过程中HESS有功功率参考误差大、储能荷电状态(SOC)控制困难造成储能配置成本过高的问题,提出考虑SOC自恢复的混合储能系统容量优化配置策略。首先,考虑单一风电平抑滤波算法平滑性与跟踪性不能兼顾的问题,提出限幅与滑动平均加权滤波算法,动态调整算法权重和限幅参数,降低并网功率滞后时间,提升HESS有功功率参考准确性;然后,引入HESS累积放电量为分解对象,研究基于频率划分的HESS有功功率分配方法,避免功率参考二次修正、实现储能SOC自恢复控制;最后,以储能配置成本最低为目标,建立HESS全生命周期优化配置模型。基于风电场实测数据设计仿真验证方案,结果表明,该文策略可提高储能风电波动补偿裕度,降低储能配置成本。

关键词：风电场混合储能系统限幅滤波算法滑动平均滤波算法

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含分布式电源直流配电网短路故障暂态分析

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：刘晓明冯梓航陈海姜文涛闻福岳李根省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学电气工程学院中电普瑞电力工程有限公司天津工业大学控制科学与工程学院

针对传统故障特性分析中未考虑线路阻抗动态变化而导致故障特性分析误差问题，提出一种频率偏差下的含分布式电源柔性直流配电网故障分析方法。首先，通过故障前后电气量约束条件并进行推导，设计一种频率偏差下的故障线路阻抗解耦建模... 详细信息

针对传统故障特性分析中未考虑线路阻抗动态变化而导致故障特性分析误差问题，提出一种频率偏差下的含分布式电源柔性直流配电网故障分析方法。首先，通过故障前后电气量约束条件并进行推导，设计一种频率偏差下的故障线路阻抗解耦建模方案。其次，通过所划分的各故障阶段放电频率变化修正故障线路等效阻抗模型，实现基于VSC换流器的多分布式电源直流配电网故障特征分析。最后，结合实际运行场景通过PSCAD/EMTDC仿真验证前述分析的有效性。

关键词：直流配网线路阻抗解耦建模方案分布式电源短路故障暂态故障分析

分裂齿集中绕组永磁游标电机电磁转矩特性分析

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机床与液压 2024年第5期52卷 186-193页

作者：马泽轩刘旭刘福贵省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300401 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北工业大学电气工程学院天津300130

为了研究分裂齿集中绕组永磁游标电机(PMVM)的电磁转矩特性,基于磁场调制原理建立PMVM的磁动势磁导模型,给出永磁体和电枢绕组单独作用下气隙磁密谐波的次数和转速表达式,分析产生平均转矩和转矩脉动的谐波次数。采用麦克斯韦应力张量... 详细信息

为了研究分裂齿集中绕组永磁游标电机(PMVM)的电磁转矩特性,基于磁场调制原理建立PMVM的磁动势磁导模型,给出永磁体和电枢绕组单独作用下气隙磁密谐波的次数和转速表达式,分析产生平均转矩和转矩脉动的谐波次数。采用麦克斯韦应力张量法计算各主次谐波产生转矩的大小,确定各主次谐波对电磁转矩的影响。通过有限元分析对结果进行了验证。结果表明:PMVM的电磁平均转矩绝大部分由16次谐波产生,占比98.83%,转矩脉动主要由16、34、48次谐波产生,占比52.29%。PMVM电磁平均转矩的来源主要为永磁体产生的气隙磁密基波,因此可改变永磁体的用量和形状增大其产生的气隙磁密基波以提升PMVM电磁转矩性能。

关键词：永磁游标电机磁场调制原理电磁转矩有限元分析

iTBS对空间工作记忆相关神经振荡及其同步性的影响

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生物化学与生物物理进展 2024年

作者：郭苗苗张彪张天恒王田翟昊迪徐桂芝省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津市生物电工与智能健康重点实验室河北工业大学生命科学与健康工程学院河北省生物电磁学与神经工程重点实验室石家庄学院机电学院

目的间断theta脉冲磁刺激(iTBS)已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能，但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在研究iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响，探究iTBS调控工作记忆的... 详细信息

目的间断theta脉冲磁刺激(iTBS)已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能，但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在研究iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响，探究iTBS调控工作记忆的作用机制。方法24只大鼠根据年龄及是否接受iTBS刺激分为四组，应用时频分布，相位同步性以及相位-幅值耦合分析方法，对比分析各组大鼠进行空间工作记忆(SWM)行为学任务过程中前额叶和海马脑区theta及gamma频段局部场电位信号神经振荡的变化规律。结果随着年龄增长，老年大鼠学会空间工作记忆任务规则所用时间明显增加(p=0.0056)；iTBS刺激可以缩短成年大鼠(p=0.0011)和老年大鼠(p=0.0090)学会SWM任务规则所用时间。同时，老年大鼠相比成年大鼠前额叶和海马脑区theta和gamma频段神经振荡的时频能量(theta：p<0.0001；gamma：p<0.0001)、跨脑区相位-幅值耦合作用(PFC-HPC：p=0.0002；HPC-PFC：p=0.0277)均出现一定程度的下降；iTBS刺激可以提高成年大鼠(theta：p<0.0001；gamma：p<0.0001)和老年大鼠(theta：p=0.0144；gamma：p=0.0006)神经振荡的时频能量以及老年大鼠跨脑区相位-幅值耦合作用(PFC-HPC：p=0.0180；HPC-PFC：p=0.0221)。此外，两脑区各频段信号的时频能量及相位-幅值耦合与大鼠行为学正确率均具有正相关关系。结论iTBS可以增强老年大鼠的SWM能力以及认知功能，这与老年大鼠SWM任务期间跨脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量以及跨脑区相位幅值耦合增强有关。对于成年大鼠，iTBS通过提升成年大鼠SWM任务期间两脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量增强其SWM能力与认知功能。

关键词：间断theta脉冲磁刺激空间工作记忆神经振荡相位同步性相位-幅值耦合