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基于未知输入观测器的转子系统振动位移重构方法

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振动与冲击 2024年第20期43卷 247-254页

作者：李翁衡祝长生浙江大学电气工程学院杭州310027

为了解决发动机转子系统中无传感器位置的振动估计问题,提出了基于未知输入观测器的转子系统振动位移重构方法。首先,用有限元法建立了转子系统的动力学模型,并通过模态试验校核了模型的准确性;然后,提出基于二阶导数构造辅助输出的未... 详细信息

为了解决发动机转子系统中无传感器位置的振动估计问题,提出了基于未知输入观测器的转子系统振动位移重构方法。首先,用有限元法建立了转子系统的动力学模型,并通过模态试验校核了模型的准确性;然后,提出基于二阶导数构造辅助输出的未知输入观测器设计方法来解决观测器匹配条件不满足的问题,研究了转子系统的状态可观性;最后,在某双悬臂低压单转子系统动力学特性试验装置上进行了试验。试验结果表明,在观测器数学模型包含两阶刚体和前两阶弯曲模态的条件下,该研究的振动位移重构方法对目标位置二阶刚体临界振峰的重构误差均不大于25%。

关键词：转子系统位移重构观测器

基于磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法

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机械工程学报 2024年第11期60卷 156-168页

作者：徐晨期祝长生浙江大学电气工程学院杭州310027

电机的电磁振动是由电机的电磁场与结构场之间的相互作用产生的,研究电机的电磁振动就必须考虑这种磁-固双向耦合的影响。结合电机驱动与控制系统,提出了一种磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法。首先建立了电机转子及定子在磁-固... 详细信息

电机的电磁振动是由电机的电磁场与结构场之间的相互作用产生的,研究电机的电磁振动就必须考虑这种磁-固双向耦合的影响。结合电机驱动与控制系统,提出了一种磁-固-路双向耦合的电机电磁振动分析方法。首先建立了电机转子及定子在磁-固双向耦合条件下的动力学模型,基于场路耦合方程建立了电机驱动与控制系统和电磁场之间的联系。然后提出了电机电磁振动的磁-固-路双向耦合循环迭代方法,分析了多场路双向耦合分析中需要解决的关键问题。接着提出了一种多场耦合分析的节点标记方法,实现了电机电磁场与结构场间数据的快速、准确传递和交换。最后以一台1 MW-4极72槽永磁同步电机为例,进行了电机振动的分析及试验测试,对电机电磁振动磁-固-路双向耦合循环迭代分析方法的可行性和准确性进行了验证。结果表明,提出的节点标记及磁-固-路双向耦合循环迭代分析方法能够实现不同场网格节点间信息的准确传递,能考虑转子偏心、结构、轴承、驱动及控制系统等对电机电磁振动特性的影响,为精确预测电机的电磁振动和噪声提供了一种可行的方法。

关键词：电机电磁振动磁-固双向耦合场路耦合

结构参数对环形线性感应电磁泵性能的影响分析

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 92-101,110页

作者：刘慧娟易元元张振洋周佳明王宇北京交通大学电气工程学院北京100044 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

环形线性感应电磁泵(ALIP)是液态金属反应堆中泵送冷却剂的关键驱动设备。在电磁泵的设计和分析中,结构参数是影响电磁泵输出性能的重要因素。为了进一步研究环形线性感应电磁泵结构设计参数对输出性能的影响,首先利用有限元分析软件建... 详细信息

环形线性感应电磁泵(ALIP)是液态金属反应堆中泵送冷却剂的关键驱动设备。在电磁泵的设计和分析中,结构参数是影响电磁泵输出性能的重要因素。为了进一步研究环形线性感应电磁泵结构设计参数对输出性能的影响,首先利用有限元分析软件建立考虑端部效应和环形导电管道影响的环形线性感应电磁泵仿真模型,然后基于模型计算分析了不同齿槽比、流道高度和管道壁厚度对电磁泵的磁密分布、电磁力密度分布和输出电磁力的影响,最后进一步对比分析了不同结构参数下环形线性感应电磁泵的输出特性和效率,研究结果为环形线性感应电磁泵的结构参数优化提供了参考依据。

关键词：环形线性感应电磁泵电磁泵有限元电磁场结构参数端部效应

基于MMC主动限流的VSC-HVDC双极短路故障控保协同策略

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 192-202页

作者：刘思奇胡鹏飞王栋江道灼浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一,利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值,易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接... 详细信息

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一,利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值,易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接线的柔性直流系统为研究对象,采用控保协同思想,将主动限流控制与故障识别相结合,提出了基于主动限流因子的故障区域识别与区分方法实现双极短路故障的区域识别与切除。首先,通过在MMC电流内环控制器中附加故障电流目标预设控制器,在故障发生后可快速跟踪故障电流的变化,自适应地调整MMC输出的直流电压将故障电流控制在预设目标参考值附近;其次,根据不同故障位置时故障电流目标预设控制器输出的限流因子快速确定故障区域。最后,在PSCAD/EMTDC中对四端柔性直流输电系统的不同故障场景进行了仿真分析,验证了所提控保协同策略的可行性和有效性。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器故障电流限制控保协同短路故障

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基于物理信息神经网络的同步发电机建模

中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4924-4932,I0027页

作者：杨珂王鑫凌佳杰耿光超江全元浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

采用物理机理建立的同步发电机模型在表达发电机真实的非线性特性方面存在不足,电力系统正在不断研究和采纳新的同步发电机模型以增强模型的准确性。数据驱动模型具有更强的非线性表达能力,但在同步发电机建模实际应用中面临着模型泛化... 详细信息

采用物理机理建立的同步发电机模型在表达发电机真实的非线性特性方面存在不足,电力系统正在不断研究和采纳新的同步发电机模型以增强模型的准确性。数据驱动模型具有更强的非线性表达能力,但在同步发电机建模实际应用中面临着模型泛化性不强和所需数据量大等问题。为克服上述问题,该文结合神经元建模原理,以循环神经网络为基本框架,在同步发电机物理机理的引导下,提出基于物理信息神经网络的同步发电机模型。经过算例验证,所提模型可准确表达同步发电机磁饱和特性,并且具有较强的泛化性。该模型可在小规模数据下对同步发电机各阶模型达到更高的拟合准确度,并可应用于现有机电暂态仿真算法。

关键词：物理信息神经网络数据驱动同步发电机磁饱和效应

基于特征结构配置的电磁轴承-刚性转子系统动态补偿器的设计

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2448-2461,I0031页

作者：周天豪祝长生浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动... 详细信息

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动和锥动运动相互耦合的四自由度电磁轴承-刚性转子系统解耦为2个单自由度平动子系统和2个单自由度锥动子系统。然后,基于特征结构配置,建立引入动态补偿器后的闭环系统的特征值和特征向量与补偿器参数之间的关系。之后,限定特征值的变化范围,以使系统具备稳定性和良好的动态性能,构造优化目标函数,以同时抑制转子系统的不平衡位移和不平衡控制电流,从而使系统具备所需的动力特性。最后,通过数值仿真和试验,验证所设计的动态补偿器的有效性。

关键词：电磁轴承刚性转子特征结构配置动态补偿

基于开关瞬态高频振荡特征的寄生参数提取原理与实现方法研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4869-4877,I0022页

作者：胡斯登陈瑞文杨麒筹杨仕友浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

寄生参数是影响电力电子系统安全运行与效率优化的重要因素。该文提出一种基于开关瞬态高频振荡特征的寄生参数提取方法。与利用开关瞬态中电压、电流变化斜率的现有方法相比,基于振荡特征的参数提取方法对开关瞬态波形幅值测量准确度... 详细信息

寄生参数是影响电力电子系统安全运行与效率优化的重要因素。该文提出一种基于开关瞬态高频振荡特征的寄生参数提取方法。与利用开关瞬态中电压、电流变化斜率的现有方法相比,基于振荡特征的参数提取方法对开关瞬态波形幅值测量准确度以及通道采样同步等方面的要求低,因此对信号衰减与延迟等问题具有较高的鲁棒性。该文首先对器件关断激发的漏源极之间的瞬态振荡进行详细数学推导。然后,讨论由寄生电感、寄生电容与器件共同构成的二阶以及四阶电路的振荡行为,归纳出参数提取方法并详细讨论对应的硬件与算法设计。为验证所提方法的通用性与有效性,以电力电子全换流回路中各组成部件为对象进行验证。在铜片、叠层母排、母线支撑电容、汇流铜条以及半导体功率模块等部件进行寄生参数提取,实际效果表明该方法能提取10 nH数量级的微量寄生参数,且参数辨识的一致性高,具有操作简明、提取误差小等优势。

关键词：寄生参数瞬态特征振荡频谱分析

基于自编码器-受限时序卷积网络的数据驱动配电网无功优化策略

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高电压技术 2024年第9期50卷 4058-4068页

作者：苗洛源彭勇刚胡丹尔李子晨浙江大学电气工程学院杭州310027

配电网中可再生能源渗透率的提高带来了频繁的电压越限问题。作为一种被广泛研究的方法,无功优化方法已经成功应用到配电网中以降低网损、优化电压质量。该文提出一种基于自编码器-受限时序卷积网络的新型数据驱动配电网无功优化策略,... 详细信息

配电网中可再生能源渗透率的提高带来了频繁的电压越限问题。作为一种被广泛研究的方法,无功优化方法已经成功应用到配电网中以降低网损、优化电压质量。该文提出一种基于自编码器-受限时序卷积网络的新型数据驱动配电网无功优化策略,该策略通过3个阶段来协调光伏逆变器、电容器组等多种多时间尺度的无功调节设备。首先,将无功优化问题建模为混合整数二阶锥规划问题,求解出历史最优无功调度策略;然后,使用历史运行数据和最优策略训练所提网络模型,并通过矫正层规避不合理结果;在实际运行中,训练好的模型依据系统测量值给出无功优化策略以应对配电网的波动。最后,通过改进IEEE 33节点算例仿真实验验证,所提方法能够达到混合整数二阶锥模型98.80%的准确度而仅消耗其7.14%的时间;与其他流行的深度学习方法相比,具有更佳的性能和更好的实用性。

关键词：无功优化受限时序卷积网络数据驱动二阶锥规划自编码器

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基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁–固双向耦合分析方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：徐晨期祝长生浙江大学电气工程学院

本文提出了一种基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁–固双向耦合分析方法，能够考虑转子轴向偏心和端部效应的影响。首先，建立了电机的磁–固双向耦合动力学模型，分析了耦合计算过程中的各类激励力。然后，提出了一种准三维电磁场... 详细信息

本文提出了一种基于准三维电磁场模型的电机电磁振动磁–固双向耦合分析方法，能够考虑转子轴向偏心和端部效应的影响。首先，建立了电机的磁–固双向耦合动力学模型，分析了耦合计算过程中的各类激励力。然后，提出了一种准三维电磁场模型，将转子轴向偏心问题轴向分段简化，并用修正函数来考虑端部效应的影响。其次，提出了一种结构场与电磁场的初始网格划分和网格节点标记方法，实现了不同物理场在双向耦合计算中的数据快速、精确传递，并通过循环迭代计算的方式实现了基于准三维模型的磁–固双向耦合计算。最后，利用本文提出的电机磁–固双向耦合电磁振动分析方法对一台MW级永磁同步电机的电磁振动特性进行了定量分析，并与试验结果进行了比较，验证了本方法的准确性。

关键词：电机电磁振动磁–固双向耦合准三维模型转子轴向偏心端部效应