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基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

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电网技术 2024年第3期48卷 1263-1272页

作者：孙标广李静争张迁迁河南理工大学电气工程与自动化学院河南省焦作市454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室(河南理工大学) 河南省焦作市454003 焦作市光源电力集团有限公司河南省焦作市454100

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应... 详细信息

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

关键词：双向全桥DC-DC变换器双重移相控制最小回流功率电流应力直流微电网

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小断层影响下的采空区瓦斯运移规律研究

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 214-230页

作者：张学博王攀王豪河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003 河南神火煤电股份有限公司河南永城476600

在煤矿开采过程中,小断层会导致采空区瓦斯聚集形成瓦斯富集区,对生产安全具有很大威胁,因此有必要研究小断层影响下的采空区瓦斯运移规律。通过UDEC数值模拟采空区上覆岩层破坏过程,从而计算小断层影响下采空区上覆岩层的空隙率,并利用... 详细信息

在煤矿开采过程中,小断层会导致采空区瓦斯聚集形成瓦斯富集区,对生产安全具有很大威胁,因此有必要研究小断层影响下的采空区瓦斯运移规律。通过UDEC数值模拟采空区上覆岩层破坏过程,从而计算小断层影响下采空区上覆岩层的空隙率,并利用FLUENT软件数值模拟开采过程中考虑小断层影响的采空区瓦斯运移规律。研究表明:①工作面距离小断层20 m远处,小断层从顶部首先出现滑移现象,采空区上覆岩层的位移开始受到断层的影响;工作面到达断层时,由于断层滑移,上盘岩体在断层面滑移产生回转现象,支撑着采空区岩层,覆岩垮落位移量出现大幅度减小,并且岩层垮落出现滞后现象;小断层的影响范围有限,工作面过小断层60 m之后,采空区上覆岩层位移规律逐渐恢复正常。②通过分析含小断层采空区上覆岩层位移特征,得到了采空区上覆岩层位移及其拟合公式,计算得到了三维空隙率分布规律:垮落带范围内,覆岩空隙率在4个隅角位置最大,并且断层靠近进回风巷的位置也出现了空隙率增高;裂隙带范围内,除断层靠近进回风巷的位置空隙率较大,其他位置空隙率相对较低且变化不明显。③获得了小断层影响下的采空区瓦斯运移规律:在工作面距离断层50 m远处,采空区瓦斯运移几乎不受断层的影响;在工作面推进至断层时,瓦斯沿着断层及其附近的高空隙率覆岩产生的优势逃逸通道向采空区深部运移,同时上盘的瓦斯也向深部转移导致大量瓦斯积聚在断层下盘,可能导致瓦斯随漏风流入工作面及回风巷;在工作面过断层50 m时,采空区瓦斯继续向上隅角附近转移;工作面过断层100 m时,采空区上覆岩层瓦斯运移出现回转现象,上隅角和下盘垮落带瓦斯体积分数高。

关键词：小断层瓦斯运移覆岩移动采空区

存在未知时滞非线性系统的迭代变区间预测迭代学习控制

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 701-715页

作者：余琼霞田丰臣孙俊杰侯忠生河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000 焦作煤业(集团)有限责任公司铁路运输处河南焦作454000 青岛大学自动化学院山东青岛266071

本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该... 详细信息

本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该模型能够等价描述本文所考虑的存在未知时滞的未知非线性系统.同时,设计一种新的数据补偿机制用以处理由于系统运行时间区间迭代变化而引起的数据丢失问题.基于所建立的DL模型和数据补偿机制,设计了能够同时处理未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制方法.通过严格的理论分析同时给出了建模误差和跟踪控制误差的收敛性质.最后,通过仿真进一步验证了所提方法的有效性.

关键词：迭代学习控制预测迭代学习控制未知时滞迭代变区间

Ag含量对低合金化Cu-Ag合金拉拔线材组织和性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2697-2707页

作者：杨文朋位高锋封存利介明山武国旗河南理工大学材料科学与工程学院焦作454000 河南森格材料科技有限公司焦作454010

采用热型水平连铸技术制备Ag含量分别为0.6%、1.0%、2.0%和4.0%的Cu-Ag合金杆坯,并将d 16.0 mm杆坯拉拔加工成d 1.0 mm的线材,利用透射电镜分析其微细组织,并测试导电和力学性能。结果表明:拉拔线材由平行于拉拔方向的纤维晶组成,Cu-0.... 详细信息

采用热型水平连铸技术制备Ag含量分别为0.6%、1.0%、2.0%和4.0%的Cu-Ag合金杆坯,并将d 16.0 mm杆坯拉拔加工成d 1.0 mm的线材,利用透射电镜分析其微细组织,并测试导电和力学性能。结果表明:拉拔线材由平行于拉拔方向的纤维晶组成,Cu-0.6Ag合金线纤维晶平均宽度约为340 nm;随着Ag含量增加,纤维晶尺寸减小,Cu-4.0Ag合金线纤维晶平均宽度为115 nm。纤维晶存在显著的〈111〉取向,纤维晶晶界主要为由位错塞积形成的小角度晶界,晶内存在大量位错,并发现少量的孪晶。随着Ag含量增加,Ag元素分布由局部富集转变为Ag相析出。Cu-0.6Ag和Cu-4.0Ag合金线材导电率随Ag含量的增大而减小,分别为91.2%IACS和79.5%IACS。Cu-0.6Ag和Cu-4.0Ag合金线材抗拉强度随Ag含量的增加而增大,分别为402.6 MPa和702.9 MPa。抗拉强度提高的主要原因是细晶强化和Ag相沉淀强化作用。

关键词： Cu-Ag合金热型连铸拉拔导电率力学性能

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管内合成气爆炸压力特性的试验与机理研究

安全与环境学报 2024年第4期24卷 1362-1370页

作者：李宇峰申宏栋焦作煤业(集团)有限责任公司河南焦作454000

为了确保合成气在工业生产与使用中的安全,通过自行搭建的试验系统研究了不同H_(2)体积分数的H_(2)/CO/空气预混气体爆炸压力振荡特性,同时利用理论计算了量纲一因素对压力振荡的影响。结果表明,在H_(2)体积分数为70%时,合成气在密闭管... 详细信息

为了确保合成气在工业生产与使用中的安全,通过自行搭建的试验系统研究了不同H_(2)体积分数的H_(2)/CO/空气预混气体爆炸压力振荡特性,同时利用理论计算了量纲一因素对压力振荡的影响。结果表明,在H_(2)体积分数为70%时,合成气在密闭管道存在燃烧诱导快速相变现象。在开口管道中,当H_(2)体积分数为50%和70%时,爆炸超压最大值发生在曲线后期高频振荡阶段。燃烧诱导快速相变发生在开口管道中,且H_(2)体积分数的变化对超压峰值和超压振荡的变化起着重要作用。不同H_(2)体积分数的振荡周期都属于10-4同一数量级,表明H_(2)体积分数对振荡周期没有影响。随着H_(2)体积分数的增加,振荡平均幅值逐渐增加,超压振荡现象更加明显。通过理论分析,燃烧诱导快速相变受量纲一因素的影响,是火焰传播阶段、水和壁面凝结阶段,以及火焰和冷壁面辐射热交换阶段三者共同驱动的。研究结果对于预防合成气爆炸故发生具有指导意义。

关键词：安全工程合成气爆炸振荡量纲一因素凝结辐射

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氟石膏和熟石灰碳化养护力学性能的研究

功能材料 2024年第2期55卷 2133-2141页

作者：田艳超张海波王雨利河南理工大学材料科学与工程学院河南焦作454003 河南达耐特新材料科技有限公司河南焦作454000

氟石膏是干法氟化铝或湿法氢氟酸生产的过程中排放的废渣,其主要成分是CaSO_(4)。为综合利用氟石膏,研究利用熟石灰和快速碳化养护去增强氟石膏的抗压强度和软化系数。采用DTA-TG、XRD和SEM-EDS对比分析了在不同氟石膏和熟石灰比例、不... 详细信息

氟石膏是干法氟化铝或湿法氢氟酸生产的过程中排放的废渣,其主要成分是CaSO_(4)。为综合利用氟石膏,研究利用熟石灰和快速碳化养护去增强氟石膏的抗压强度和软化系数。采用DTA-TG、XRD和SEM-EDS对比分析了在不同氟石膏和熟石灰比例、不同水料比时,复合材料体系硬化后的性状。研究结果表明,当水料比为0.1,随着熟石灰掺量的增加,复合材料抗压强度由原来(未掺加熟石灰)的2.4 MPa增大到22.4 MPa。XRD、DTA-TG和SEM-EDS的测试结果表明,复合材料反应产物为二水石膏和碳酸钙,当熟石灰掺量为50%和70%时,碳酸钙的含量相对较高。熟石灰激发及快速碳化养护的协同作用下,氟石膏的力学强度及耐水性均得到提高,这为石膏基建筑材料的生产和研究具有较好的指导意义。

关键词：氟石膏熟石灰 CO_(2) 快速碳化抗压强度软化系数

石墨烯改性环氧树脂/碳纤维复合材料的制备及性能研究

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塑料科技 2024年第3期52卷 87-90页

作者：任斌任军焦作煤业(集团)有限责任公司河南焦作454000 河南鑫泓润技术服务有限公司河南焦作454000

环氧树脂/碳纤维复合材料存在脆性大、抗冲击韧性较差的问题。为改进环氧树脂/碳纤维的性能,利用石墨烯对环氧树脂/碳纤维进行改性处理。使用硅烷偶联剂KH-560对石墨烯进行表面接枝。将接枝石墨烯与水性环氧树脂进行反应,以制备环氧树脂... 详细信息

环氧树脂/碳纤维复合材料存在脆性大、抗冲击韧性较差的问题。为改进环氧树脂/碳纤维的性能,利用石墨烯对环氧树脂/碳纤维进行改性处理。使用硅烷偶联剂KH-560对石墨烯进行表面接枝。将接枝石墨烯与水性环氧树脂进行反应,以制备环氧树脂/碳纤维/石墨烯复合材料。结果表明:石墨烯含量为5%时,碳纤维与环氧树脂之间的界面性能最好。经过KH-560接枝后,环氧树脂的弹性模量、拉伸位移、界面剪切强度均得到提升。

关键词：石墨烯改性环氧树脂/碳纤维力学性能化学接枝

基于改进Q学习算法和组合模型的超短期电力负荷预测

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电力系统保护与控制 2024年第9期52卷 143-153页

作者：张丽李世情艾恒涛张涛张宏伟河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003 国网山西省电力公司临汾供电公司山西临汾041000

单一模型在进行超短期负荷预测时会因负荷波动而导致预测精度变差,针对此问题,提出一种基于深度学习算法的组合预测模型｡首先,采用变分模态分解对原始负荷序列进行分解,得到一系列的子序列。其次,分别采用双向长短期记忆网络和优化后的... 详细信息

单一模型在进行超短期负荷预测时会因负荷波动而导致预测精度变差,针对此问题,提出一种基于深度学习算法的组合预测模型｡首先,采用变分模态分解对原始负荷序列进行分解,得到一系列的子序列。其次,分别采用双向长短期记忆网络和优化后的深度极限学习机对每个子序列进行预测。然后,利用改进Q学习算法对双向长短期记忆网络的预测结果和深度极限学习机的预测结果进行加权组合,得到每个子序列的预测结果。最后,将各个子序列的预测结果进行求和,得到最终的负荷预测结果。以某地真实负荷数据进行预测实验,结果表明所提预测模型较其他模型在超短期负荷预测中表现更佳,预测精度达到98%以上。

关键词： Q学习算法负荷预测双向长短期记忆深度极限学习机灰狼算法

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褐煤基硬炭微观结构调控及其储钠特性

煤炭学报 2024年第4期49卷 2086-2098页

作者：邢宝林徐巧妙曾会会冯来宏张传祥黄光许韩学锋康伟伟屈笑笑程松河南理工大学化学化工学院河南焦作454003 河南省煤炭绿色转化重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 华能煤炭技术研究有限公司北京100000

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华... 详细信息

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华亭褐煤制备出褐煤基硬炭,探究褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳与纳米孔及表面官能团等缺陷结构在高温炭化过程中的形成机制与演变规律,揭示炭化温度对煤基硬炭微观结构的影响,并通过恒电流充放电、恒电流间歇滴定及循环伏安测试等研究不同褐煤基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及褐煤基硬炭的电化学储钠机理。研究表明,通过调节炭化温度可实现对褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳、纳米孔、含氧/含氮官能团等缺陷结构的调控。当炭化温度为1400℃时,所制褐煤基硬炭LHC-1400富含合理层间距(0.371 nm)的类石墨微晶,兼有适宜含量的无定形碳和纳米孔等缺陷结构,其比表面积为4.92 m^(2)/g,且含有C—O、C=O、O—C=O及吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等含氧/含氮官能团。该硬炭用作钠离子电池负极材料的可逆容量达275 mAh/g,且在0.2 A/g电流密度下可逆容量为111 mAh/g,经200次循环后容量保持率仍可达96%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。褐煤基硬炭优异的储钠性能与其不同微观结构所发挥的功能与作用密切相关。硬炭中合理层间距的类石墨微晶可为Na^(+)的快速嵌入/脱出提供传输通道,以插层储钠来提供容量;硬炭中的无定形碳、开放的纳米孔和含氧/含氮等缺陷结构可为Na^(+)存储提供足够的活性位点,以吸附储钠来贡献容量;而硬炭中少量封闭孔则可为Na^(+)的存储提供足够的空间,以填充储钠来提供容量。褐煤基硬炭中“吸附-插层-填充”3种储钠方式相互协同,最终实现其高效的电化学储能。

关键词：褐煤基硬炭储钠性能微观结构调控钠离子电池负极材料