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一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统

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光子学报 2024年第4期53卷 209-220页

作者：徐宇枫刘沅秩秦明辉赵辉陶卫上海交通大学电子信息与电气工程学院感知科学与工程学院上海200240

以视觉惯性为核心的导航技术在长期运行工况下误差会不断累积,进而产生严重的轨迹偏移。针对该问题,提出一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统。该系统以视觉惯性里程计高频率、高局部精度特性为基础,在室内外不同场景中,提... 详细信息

以视觉惯性为核心的导航技术在长期运行工况下误差会不断累积,进而产生严重的轨迹偏移。针对该问题,提出一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统。该系统以视觉惯性里程计高频率、高局部精度特性为基础,在室内外不同场景中,提供可选的全局信息辅助方案,融合卫星导航原始信息、超声基站测距信息以及视觉靶标定位辅助信息,实现室内外一体化全局低偏导航。搭建数据平台采集现实数据,基于激光点云匹配方法生成轨迹真值,将本文方法与VINS-Mono方法和ORBSLAM3方法进行导航精度评估对比,证明所提出的系统在全天候室内外不同光照环境中鲁棒性最好,在局部和全局都具备最优的导航精度。

关键词：视觉惯性里程计全球卫星导航系统超声定位视觉靶标室内外一体化

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基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法

电工技术学报 2024年第13期39卷 4015-4024页

作者：李建闽曹远远姚文轩梁成斌于佳琪湖南师范大学工程与设计学院长沙410081 湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 贵州大学电气工程学院贵阳550025 长沙学院电子信息与电气工程学院长沙410022

随着非线性负荷和冲击性负荷的不断增加以及新能源的大规模并网,电网环境日趋复杂,各类电能质量问题日益凸显。其中,谐波问题尤为突出,准确估计谐波参数不仅是谐波治理的关键,也是电力企业和用户评价电能质量的重要依据。为此,该文提出... 详细信息

随着非线性负荷和冲击性负荷的不断增加以及新能源的大规模并网,电网环境日趋复杂,各类电能质量问题日益凸显。其中,谐波问题尤为突出,准确估计谐波参数不仅是谐波治理的关键,也是电力企业和用户评价电能质量的重要依据。为此,该文提出一种基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法。首先,对电网谐波信号进行初次移频滤波操作,以获得信号实际基波频率;然后,根据信号实测基波频率,对信号进行二次移频滤波处理,进而准确获取各次谐波的幅值和相角;最后,仿真实验表明,该文所提算法能够有效地克服非同步采样和噪声的影响,并且具有测量精度高、实时性好和适应性强等特点。此外,通过实际构建的硬件测试平台,进一步验证了所提算法的准确性和可靠性。

关键词：电力系统分析电能质量电网谐波移频滤波

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双同步坐标系解耦滤波器复变量建模与分析

电力自动化设备 2024年第5期44卷 171-177,184页

作者：张展琦全相军吴在军高丙团王建华东南大学电气工程学院江苏南京210096

针对解耦双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)传统实变量模型阶数较高、序分量响应不易观察、滤波性能评估困难等问题,提出了一种基于复变量的DDSRF-PLL建模方法。首先,建立了其复变量模型,分析了序分量响应特性,该复变量模型表明正序基波输... 详细信息

针对解耦双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)传统实变量模型阶数较高、序分量响应不易观察、滤波性能评估困难等问题,提出了一种基于复变量的DDSRF-PLL建模方法。首先,建立了其复变量模型,分析了序分量响应特性,该复变量模型表明正序基波输出模型对负序基波分量实现负无穷大的衰减,同时可得到其他频率序分量的衰减增益;然后,基于提出的复变量模型,设计了二阶低通滤波器以显著增强解耦网络的滤波性能,并进一步分析了高阶低通滤波器的可行性与必要性。研究表明采用二阶低通滤波器即可满足大部分场景下的谐波抑制要求,且具有计算量小、模型阶数低、易于数字实现的优点。实验结果验证了所提复变量模型的正确性与有效性。

关键词：电网同步双同步坐标系锁相环复变量二阶低通滤波器高阶低通滤波器

引入电流有效值与相位突变量判据的零序反时限电流保护

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西安交通大学学报 2024年第2期58卷 195-206页

作者：鲁晓毅郑涛代钰欣杨畅宋宇飞西安交通大学电气工程学院西安710049

针对大接地电流系统发生接地故障时,非故障线路零序反时限电流保护先于故障线路中零序电流较小一侧保护动作的问题,提出了引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案。首先,分析了单回线和双回线两种结构发生接地故障... 详细信息

针对大接地电流系统发生接地故障时,非故障线路零序反时限电流保护先于故障线路中零序电流较小一侧保护动作的问题,提出了引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案。首先,分析了单回线和双回线两种结构发生接地故障时,零序电流的分布特征与零序反时限电流保护的动作特性,指出相邻非故障线路零序电流可能大于故障线路零序电流,进而使零序反时限电流保护误动;随后,通过理论分析,得到故障线路中零序电流较大的一侧保护动作前后其余线路中零序电流有效值和方向的变化情况;最后,提出引入零序电流有效值和相位突变量判据的零序反时限电流保护方案,将非故障线路零序反时限电流保护重新计时。仿真结果表明:所提方案能够有效防止非故障线路零序反时限电流保护误动,从而提高了保护的选择性,且在经过渡接地时仍然适用。

关键词：电流保护零序电流反时限突变量选择性

基于二层邻居牵制一致性的并网微电网经济优化控制方法

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电力系统保护与控制 2024年第17期52卷 73-84页

作者：吴文泰张春栾惟聪欧阳昌乐叶文安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

为提高并网微电网系统经济优化响应速度,降低整体发电运行成本,提出二层邻居牵制一致性算法。该算法将成本微增率(incremental cost rate,ICR)定义为状态变量,引入功率偏差消除项快速消除总功率偏差,利用二层邻居项和牵制项实现快速收... 详细信息

为提高并网微电网系统经济优化响应速度,降低整体发电运行成本,提出二层邻居牵制一致性算法。该算法将成本微增率(incremental cost rate,ICR)定义为状态变量,引入功率偏差消除项快速消除总功率偏差,利用二层邻居项和牵制项实现快速收敛于最优ICR,计算得到各分布式电源(distributed generation,DG)的最优有功出力参考值。随后提出基于二层邻居牵制一致性的并网微电网经济优化控制方法。该方法基于构建的三层分布式分层架构,第一控制层为双闭环反馈的下垂控制,第二控制层采用电压频率优化控制,稳定系统的频率和电压,第三控制层将各DG最优有功出力参考值输出到P/f下垂控制层,从而实现系统经济优化以及负荷功率供需平衡的目标。最后搭建8个DG并联运行系统仿真模型进行仿真实验。仿真结果表明,所提方法能完成有功出力的经济分配,且系统响应性能优,在负荷突增、功率越限、分时电价、拓扑切换、计及线路损耗、即插即用等因素影响系统运行时,所提方法能使微电网快速达到经济优化状态。

关键词：成本微增率二层邻居牵制一致性并网微电网经济优化控制分布式分层控制

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直流配电技术成熟度分析及发展趋势预测

西安交通大学学报 2024年第4期58卷 41-53页

作者：宁可儿焦在滨施任威张超逸刘俊杉西安交通大学电气工程学院西安710049

针对当前直流配电技术发展路径不明晰的问题,提出了直流配电技术发展阶段评估和成熟度预测方法以探究其发展趋势。首先,构建基于技术成熟度曲线的技术成熟度评估模型,通过调研文献将其按内容分为规划设计、运行控制与保护、关键设备3类... 详细信息

针对当前直流配电技术发展路径不明晰的问题,提出了直流配电技术发展阶段评估和成熟度预测方法以探究其发展趋势。首先,构建基于技术成熟度曲线的技术成熟度评估模型,通过调研文献将其按内容分为规划设计、运行控制与保护、关键设备3类,并进行文献检索以获取成熟度预测数据基础;接着,对未来直流配电技术的成熟度阶段和整体发展趋势进行分析预测,给出技术、热度双重作用下的直流配电成熟度预测结果;最后,通过设计拟合优度指标和交叉验证方法,验证了所提模型的准确性。研究结果表明:文献、专利等成果的数量可以反映技术发展趋势,直流配电技术科学研究热潮将在2030—2040年达到顶峰,并在2060年前后实现稳定发展,这与我国“双碳”目标实现的时间节点有效对应。

关键词：直流配电技术成熟度曲线拟合优度指标成熟度预测

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新型双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制

太阳能学报 2024年第5期45卷 9-17页

作者：朱连成肖阳苏晓英金石陈晓红辽宁工业大学电气工程学院锦州121001 沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相... 详细信息

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相绕组的电磁一致性,将功率绕组有功和无功功率滞环比较器输出值及控制绕组磁链扇区号综合,采用查找表得到控制绕组机侧变流器所需输出的电压空间矢量。通过定量对比研究12/8极50 kW样机控制系统阶跃信号作用下的特性仿真与实验结果,验证了所提双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制在亚同步~超同步速度变化范围内变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率与单位功率因数控制等方面的正确性、可行性和有效性。

关键词：无刷双馈发电机双定子背靠背笼障转子直接功率控制最大功率跟踪单位功率因数控制

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用于动态无线电能传输的新型线圈结构设计

哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 85-94页

作者：李争孙仲淳唐明磊谢奇龙孙鹤旭河北科技大学电气工程学院石家庄050018 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmi... 详细信息

为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmitter,Dtx)线圈与补偿(compensation,Cx)线圈串联组成一个发射段,并对DWPT系统采用分段控制,以减小损耗;其次,采用解耦电容解耦Dtx线圈与Cx线圈,并分析了系统的电路原理;然后,利用Ansys Maxwell有限元分析软件对耦合结构进行优化设计,并选择最佳的切换位置,以减小功率的波动;最后,搭建实验平台以验证结构的可行性。实验结果表明:新型磁耦合结构输出功率的波动为3.9%,输出电压的波动为2.9%,与改进前的耦合结构相比,输出功率的波动降低了15.8%,输出电压的波动降低了7.6%;在相邻Dtx线圈的过渡区域中,与改进前的耦合结构相比,输出功率提高了33.8%,且系统传输效率稳定在88%左右。所提出的新型发射结构有助于减小移动过程中输出电压和输出功率的波动,可为磁耦合结构的设计与应用提供理论支持。

关键词：动态无线电能传输磁耦合结构功率波动补偿线圈分段控制

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面向永磁同步电机无传感器控制的二阶改进扩展状态观测器

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西安交通大学学报 2024年第8期58卷 1-8页

作者：刘思源刘凌西安交通大学电气工程学院西安710049

针对传统扩展状态观测器(extended states observer,ESO)为保证收敛性和提升系统动态性能而增大矫正项增益,进而加剧对于高频噪声敏感性的问题,提出了一种面向永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无位置传感器控制... 详细信息

针对传统扩展状态观测器(extended states observer,ESO)为保证收敛性和提升系统动态性能而增大矫正项增益,进而加剧对于高频噪声敏感性的问题,提出了一种面向永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无位置传感器控制的改进扩展状态观测器(improved ESO,IESO)。结合PMSM扩展反电动势全阶模型,将扩展反电动势作为ESO扩展的状态;通过将低阶动态方程的输出作为高阶动态方程的输入的方法设计IESO,从而有效降低矫正项增益,进而减小系统对高频噪声的敏感性;在矫正项中引入饱和函数以限制高增益观测器可能引入的峰值效应,并进行了收敛性分析。数值仿真结果表明:相较于传统线性ESO,采用IESO后,PMSM无传感器控制系统在电机启动、调速及突加负载时动态性能均有提升,误差最大值减小,同时收敛速度加快约25%;在测量电流加入0.5 A随机高频噪声后,传统方法收敛时间增加了约25%,转速误差最大值增大了约40%,而IESO并没有显著增加,同时相较于传统方法,IESO的角度误差高频噪声减小了约60%,因而IESO能够显著抑制系统高频噪声。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制二阶状态观测器高增益观测器高频噪声抑制