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多时间尺度小波变换和LSTM自编码器电弧故障检测方法

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 139-148页

作者：邱婷婷曹文平刘孝宇漆星安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230001

在光伏发电系统中,电弧故障检测是维持系统安全运行的关键问题。以往的电弧故障检测方法大多基于单时间尺度的故障特征,然而单一时间尺度特征往往会受到环境变化的干扰,导致检测精度降低,针对这一问题,提出一种多时间尺度小波和长短时记... 详细信息

在光伏发电系统中,电弧故障检测是维持系统安全运行的关键问题。以往的电弧故障检测方法大多基于单时间尺度的故障特征,然而单一时间尺度特征往往会受到环境变化的干扰,导致检测精度降低,针对这一问题,提出一种多时间尺度小波和长短时记忆(LSTM)自编码器电弧故障检测方法,该方法首先在机理分析的基础上找到电弧3个特性,即电弧初始阶段电流发生突变、燃弧阶段电流均值降低、燃弧阶段高频分量变大。再基于上述电弧特性进行小波变换提取对应多尺度特征,然后使用LSTM自编码器进行端到端的自动检测。与以往方法不同,该方法提取了电弧特性的多种时间尺度特征,增加了故障信号的检测依据,降低了受外界干扰时检测结果出现误报漏报的可能性。理论分析和实验结果表明,所提出的方法降低了故障电弧检测的误报率,提高了其准确率。

关键词：光伏发电电弧故障单类小波变换长短时记忆自编码器多时间尺度特征

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计及负荷特性的超高层建筑配电网两阶段优化

太阳能学报 2024年第5期45卷 422-430页

作者：朱乾龙李大为陶骏安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601

超高层建筑配电网的两阶段优化,阶段Ⅰ依据建筑配电变压器标准规格,以负荷饱和度、反峰谷差率和日负荷率为评估指标,优化超高层建筑的供电区划分;阶段Ⅱ以最小化变压器和线路投资成本、系统年网损为目标,优化建筑内变压器和中低压线路... 详细信息

超高层建筑配电网的两阶段优化,阶段Ⅰ依据建筑配电变压器标准规格,以负荷饱和度、反峰谷差率和日负荷率为评估指标,优化超高层建筑的供电区划分;阶段Ⅱ以最小化变压器和线路投资成本、系统年网损为目标,优化建筑内变压器和中低压线路的配置方案;以某实际超高层建筑为例进行对比分析,结果表明所提超高层建筑配电网两阶段优化方法不仅能减少设备的初始投资,还可进一步提升超高层建筑配电网运行的稳定性和经济性。

关键词：配电网建筑布线电力分配变电站超高层建筑

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V型交替极永磁同步电机气隙磁场调制效应研究

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 2019-2026,I0030页

作者：李亚周庆林丁石川杭俊李伟雷杨安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601

与传统V型永磁(V-shaped permanent magnet,VPM)结构相邻N和S极永磁体形成一对极磁场不同,V型交替极永磁(V-shaped consequent-pole permanent magnet,VCPM)结构永磁体与相邻铁心形成一对极磁场。为进一步探究VPM和VCPM电机磁场分布的... 详细信息

与传统V型永磁(V-shaped permanent magnet,VPM)结构相邻N和S极永磁体形成一对极磁场不同,V型交替极永磁(V-shaped consequent-pole permanent magnet,VCPM)结构永磁体与相邻铁心形成一对极磁场。为进一步探究VPM和VCPM电机磁场分布的不同带来的转矩性能差异,首先通过麦克斯韦应力张量法确认,并量化分析VPM和VCPM电机气隙磁密各次谐波转矩贡献,揭示两种电机主谐波与调制谐波转矩贡献的差异性,进而阐明VCPM电机转矩提升的根本原因在于其显著增加的调制谐波贡献的转矩分量。然后,研究关键结构参数对VCPM电机气隙磁场调制效应的影响规律。最后,加工一台VCPM样机并开展试验研究,验证理论分析和有限元仿真结果的可靠性。

关键词：气隙磁场调制效应交替极永磁同步电机 V型永磁转矩量化

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基于气隙磁密差信号峭度因子的永磁同步电机局部退磁故障诊断

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5747-5755,I0026页

作者：丁石川吴振兴李亚杭俊何旺安徽大学电气与自动化学院安徽省合肥市230601

该文提出一种新型基于气隙磁密信号差峭度因子的永磁同步电机局部退磁故障诊断方法。首先,建立永磁同步电机等效磁路模型,根据简化模型分析局部退磁故障后各极主磁路下径向气隙磁密的变化规律。然后,将预存健康电机空载状态下气隙磁密... 详细信息

该文提出一种新型基于气隙磁密信号差峭度因子的永磁同步电机局部退磁故障诊断方法。首先,建立永磁同步电机等效磁路模型,根据简化模型分析局部退磁故障后各极主磁路下径向气隙磁密的变化规律。然后,将预存健康电机空载状态下气隙磁密信号与测量的在线状态下气隙磁密信号作差并计算其峭度值,作为故障特征值。取健康电机空载状态下气隙磁密信号与不同工况下气隙磁密信号差峭度值的最大值作为参考值,根据故障特征值与参考值的大小诊断出局部退磁。最后,仿真和实验结果均验证提出的局部退磁故障诊断方法的有效性。

关键词：永磁同步电机(PMSM) 气隙磁密等效磁路峭度因子局部退磁故障

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基于感兴趣区域的物体抓取位姿检测

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1867-1877页

作者：孙先涛江汪洋陈文杰陈伟海智亚丽安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

在工业生产中,待抓取物体往往具有种类众多、摆放位置杂乱、形状不规则等特点,使得难以准确获取物体抓取位姿。针对以上问题,提出一种基于深度学习的两阶段抓取位姿估计方法。第1阶段,提出一种基于YOLOv4(you only look once version4)... 详细信息

在工业生产中,待抓取物体往往具有种类众多、摆放位置杂乱、形状不规则等特点,使得难以准确获取物体抓取位姿。针对以上问题,提出一种基于深度学习的两阶段抓取位姿估计方法。第1阶段,提出一种基于YOLOv4(you only look once version4)改进的轻量级旋转目标检测算法,提高目标的检测速度和检测精度。首先,使用轻量化网络GhostNet和深度可分离卷积对原始网络进行重构,降低整个模型参数。然后,在颈部网络中增加自适应空间特征融合结构和无参注意力模块,提高对感兴趣区域的定位精度;最后,使用近似倾斜交并比(skew intersection over union,SkewIoU)损失解决角度的周期性问题。第2阶段,制作与原始图片尺寸一样的掩膜提取感兴趣区域;同时,提出一种改进的DeepLabV3+算法,用以检测感兴趣区域中物体的抓取位姿。实验结果表明,改进后的YOLOv4网络检测精度达到92.5%,改进的DeepLabV3+算法在Cornell抓取数据集上的图像拆分和对象拆分精度分别达到94.6%,92.4%,且能准确检测出物体的抓取位姿。

关键词：深度学习掩膜感兴趣区域轻量化网络位姿检测

双平面镜双相机数字图像相关技术在三维重建中的应用

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光学学报 2024年第8期44卷 84-93页

作者：李桂华王紫威孙卫庆葛朋祥王浩宇张梅安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601

三维数字图像相关技术在获取工件表面信息方面有重要应用,针对单相机系统在全场测量中的局限性及多相机系统在全场测量中的复杂性,本文提出一种双平面镜辅助的双相机视觉测量方法,并应用在三维重建中。即:分析像素点到三维点的实际映射... 详细信息

三维数字图像相关技术在获取工件表面信息方面有重要应用,针对单相机系统在全场测量中的局限性及多相机系统在全场测量中的复杂性,本文提出一种双平面镜辅助的双相机视觉测量方法,并应用在三维重建中。即:分析像素点到三维点的实际映射关系,基于公垂线中点法进行目标点三维重构,确定棋盘格标定板角点的三维坐标;分析角点在镜面的虚实对应关系,标定镜面位置方程,得到反射变换矩阵;通过反射变换矩阵完成物面的虚实转换,最终实现三维全场测量。为验证该方法的可行性和可靠性,分别进行了静态实验和动态实验。结果表明:在游戏币静态实验中,其正反轮廓的三维重建效果良好;在五棱铝柱热变形动态实验中,铝柱外侧表面高度变化均值与Ansys软件的仿真结果基本一致,且优于在镜面上喷涂散斑的重建方法,具有较高的精度。

关键词：测量双相机数字图像相关全场测量热变形

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适应人体重心起伏的悬吊减重康复系统设计

北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2322-2330页

作者：王创陈文杰陈伟海孙先涛林岩安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601 安徽大学安徽省人机共融系统与智能装备工程实验室合肥230601 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度... 详细信息

减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度与骨盆支架运动轨迹不符,这一差异会作用到患者的骨盆位置,影响下肢关节的活动,并产生额外的风险。针对这一问题,提出通过采集足底压力来预测重心位置变化,并利用获得的重心轨迹解算出应施加的减重力方法,为患者训练提供安全有效的减重系统。所提方法的可行性已获仿真证实,并在研发的外骨骼减重系统上获得实际验证,模糊控制器跟踪重心轨迹的误差相比PID控制减少了21.2%,稳态误差维持在±1 mm范围内,髋膝关节的活动范围相比常规减重分别增加了14.36%和13.77%。

关键词：下肢外骨骼康复训练悬吊减重重心起伏 PID控制

基于零序电压特性的无刷直流电机匝间短路在线检测

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中国电机工程学报 2024年

作者：吴振宇王慧胡存刚席浩天曹文平安徽大学电气工程与自动化学院

匝间短路是无刷直流电机(BLDCM)的常见故障之一，开展短路下电机在线检测十分重要。现有研究中BLDCM匝间短路在线检测的研究鲜见报道，同时BLDCM的机械结构、驱动方式与其他类型电机差异明显，现有成果无法直接适用。为此本文提出了基... 详细信息

匝间短路是无刷直流电机(BLDCM)的常见故障之一，开展短路下电机在线检测十分重要。现有研究中BLDCM匝间短路在线检测的研究鲜见报道，同时BLDCM的机械结构、驱动方式与其他类型电机差异明显，现有成果无法直接适用。为此本文提出了基于零序电压特性的无刷直流电机匝间短路在线检测法，构建了新的特征参数指标。首先，建立匝间短路下绕组解析模型，理论推导故障下零序电压基频分量的演变特性。其次，联合三相电流与零序电压基频分量，提出了全新的故障相定位参数与故障程度评估参数。最后为了验证方法有效性，联合Simulink仿真模型与实验平台开展研究，结果表明该方法能有效实现匝间短路的故障检测、故障相定位及故障程度评估。另外，该方法对电机瞬时状态具有鲁棒性，能够实现BLDCM匝间短路的实时检测。

关键词：零序电压特性无刷直流电机匝间短路故障检测故障相定位

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考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略

上海交通大学学报 2024年第6期58卷 941-953页

作者：徐箭余青芳廖思阳柯德平孙元章武汉大学电气与自动化学院武汉430072

高比例新能源接入工业园区已成为高耗能工业负荷低碳转型的主要途径,而联络线功率剧烈频繁波动是园区低碳转型的关键问题.因此,提出一种考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略.首先,分析电解铝和矿热炉的可控设备控制模型,构建基于... 详细信息

高比例新能源接入工业园区已成为高耗能工业负荷低碳转型的主要途径,而联络线功率剧烈频繁波动是园区低碳转型的关键问题.因此,提出一种考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略.首先,分析电解铝和矿热炉的可控设备控制模型,构建基于联络线功率波动反馈的工业负荷功率闭环反馈控制模型.考虑工业生产核心影响因素,构建温度状态指标模型,形成考虑工业生产核心因素的典型工业负荷需求侧响应惩罚成本模型,并以工业生产的惩罚成本最小为优化目标,将控制目标分配至各工业负荷.最后,构建基于云南电网文山区域网架的MATLAB在线计算和RTDS仿真实时交互算例,结果表明,该算法自适应更新生产设备温度,有效降低功率调节对生产的影响,且联络线购电成本可降低36.4%.

关键词：新能源功率波动平抑高耗能工业负荷生产安全边界温度状态指标模型