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LLC谐振变换器简化时域算法及其频率前馈控制

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中国电机工程学报 2024年

作者：李佳昊陈捷邵志冲蔡璟珂佘焱王勇上海交通大学电气工程系

针对LLC谐振变换器使用传统线性控制器时动态响应不理想的问题，本文提出了一种基于LLC变换器简化时域分析的频率前馈控制。通过对欠谐振、过谐振且接近谐振点和过谐振且远离谐振点的三种工况下的LLC变换器时域方程进行简化，本文提出... 详细信息

针对LLC谐振变换器使用传统线性控制器时动态响应不理想的问题，本文提出了一种基于LLC变换器简化时域分析的频率前馈控制。通过对欠谐振、过谐振且接近谐振点和过谐振且远离谐振点的三种工况下的LLC变换器时域方程进行简化，本文提出了三种简化时域迭代算法，可以在数字控制器中实时计算LLC变换器的理想开关频率并前馈至线性控制器，从而改善LLC变换器的动态响应。本文提出的简化时域算法还可以实时计算电压增益、谐振电流和谐振电压的工作波形。仿真结果表明，所提出的简化时域算法计算得到的工作波形和电压增益曲线与时域分析接近，证明了算法的准确性。搭建了一台实验样机以验证所提出的前馈控制的动态响应。实验结果表明所提出的前馈控制可以实现对于LLC变换器各种动态过程的性能优化，且对于数字控制器的计算负担较小。

关键词： LLC谐振变换器简化时域方程泰勒展开前馈控制动态响应

基于绕组等效热参数的干式变压器温度场分布快速仿真方法

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高电压技术 2024年

作者：陈思盛戈皞张立静王丰华上海交通大学电气工程系

温度是反映干式变压器运行状态的重要指标，准确快速仿真温度场分布有利于提升干式变压器的运行可靠性。数值热模型可以准确仿真温度场分布，但存在仿真效率低的问题，难以满足实际运行需求。因此，根据绕组的周期性分布特征，提出基于... 详细信息

温度是反映干式变压器运行状态的重要指标，准确快速仿真温度场分布有利于提升干式变压器的运行可靠性。数值热模型可以准确仿真温度场分布，但存在仿真效率低的问题，难以满足实际运行需求。因此，根据绕组的周期性分布特征，提出基于等效热参数的干式变压器温度场分布快速仿真方法。选取绕组周期性代表单元，结合有限元方法和傅里叶定律计算其各向异性等效导热系数(equivalent thermal conductivity， ETC)，并根据绕组周期性代表单元的内部结构和材料参数推导等效密度(equivalent density， ED)和等效比热容(equivalent specific heat capacity， ESHC)。基于上述等效热参数建立了干式变压器的简化热模型。采用同一台计算机对简化热模型和精确考虑绕组导线和绝缘结构的完整热模型进行仿真并对比分析。结果表明：简化热模型与完整热模型所仿真的温度场及速度场的分布特征均一致；热点温度的仿真误差保持在±4K的范围之内；在最大网格尺寸相同的条件下，简化热模型的仿真速度是完整热模型仿真速度的193倍。验证了所提出的基于绕组等效热参数的干式变压器热点温度快速仿真方法的有效性。

关键词：等效密度等效比热容等效导热系数数值热模型温度场变压器绕组

氟化温度对双向拉伸聚丙烯薄膜直流击穿性能的影响

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武汉大学学报（工学版） 2024年第6期57卷 738-745页

作者：卓妙金王鑫安振连同济大学电气工程系上海201804

为提升双向拉伸聚丙烯(bi-axially oriented polypropylene,BOPP)膜的介电性能,在25℃、45℃和60℃下对BOPP膜进行60 min的直接氟化处理。通过直流击穿实验研究试样的直流击穿性能,采用红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜表征试样的... 详细信息

为提升双向拉伸聚丙烯(bi-axially oriented polypropylene,BOPP)膜的介电性能,在25℃、45℃和60℃下对BOPP膜进行60 min的直接氟化处理。通过直流击穿实验研究试样的直流击穿性能,采用红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜表征试样的表面物化特征。直流击穿实验表明:25℃、45℃和60℃氟化使BOPP膜的直流击穿场强相对氟化前分别提高了18.35%、22.75%和14.48%。表面物化特征分析表明:直接氟化改变了BOPP膜表层的化学组成和结构,形成了随着氟化温度升高而增厚的氟化层。另外,60℃较高温度氟化使试样表面出现了明显的微裂纹。击穿性能的提升主要是由于氟化引起的界面电场或电极电荷注入的降低及氟化层对电荷进入体内的阻挡,较高温度下氟化产生的试样表面微裂纹对氟化层的电荷阻挡效应有负面影响。

关键词：双向拉伸聚丙烯直接氟化氟化温度击穿场强氟化层界面电场电荷阻挡

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氟化温度对环氧绝缘直流闪络性能的影响

电气工程学报 2024年

作者：蓝海荃张成龙王鑫安振连同济大学电气工程系

为研究氟化温度对环氧绝缘直流闪络性能的影响，在实验室反应釜中使用F2体积分数为12.5%的F2/N2混合气于25℃、55℃或85℃下对环氧试样进行了30min的直接氟化，随后对其进行了物化特征的表征与电性能的测量试验。直流闪络试验表明，直... 详细信息

为研究氟化温度对环氧绝缘直流闪络性能的影响，在实验室反应釜中使用F2体积分数为12.5%的F2/N2混合气于25℃、55℃或85℃下对环氧试样进行了30min的直接氟化，随后对其进行了物化特征的表征与电性能的测量试验。直流闪络试验表明，直接氟化显著提升了环氧绝缘在SF6气体中的直流闪络电压，且直流闪络电压随氟化温度的升高而增大。衰减全反射红外分析和扫描电子显微镜观察表明，直接氟化改变了环氧试样的表层化学组成和结构，形成了随氟化温度升高而增厚、表面微观粗化的氟化层。表面电位衰减和表面电导率测量表明，直接氟化提高了环氧绝缘的表面电传导，且表面电导率随氟化温度的升高而增大。环氧绝缘直流闪络性能的提升主要归因于表面电传导的增加对表面电荷积累的抑制作用。

关键词：环氧绝缘直接氟化直流闪络表面电传导气体绝缘开关

激光粉末床熔融的熔道宽度与熔池温度的预测:一种新型数值模拟模型的提出与验证

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 997-1009页

作者：陈汉聪汪润泽司婧雯房淑晗姚锡禹严明南方科技大学材料科学与工程系深圳518055 南方科技大学电子与电气工程系深圳518055

为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型。在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、Al... 详细信息

为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型。在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、AlSi10Mg合金、316L合金和In 718合金,本模型对熔道宽度、熔池峰值温度的预测值的平均相对误差值±标准差值分别为4.8%±3.1%和7.9%±3.6%,说明模型预测值与实验值较为吻合。本研究提出的模型在保证较高模拟精度的情况下,可以大大降低激光粉末床熔融数值模拟的计算成本,具有很强的实用价值。

关键词：激光粉末床熔融合金数值模拟计算成本

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直接氟化对颗粒填充复合液体硅橡胶直流闪络性能的提升

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电气工程学报 2024年

作者：许靖涛葛张鑫王鑫安振连同济大学电气工程系

在0.1 MPa和85℃下使用氟气(F2)体积含量为12.5%的氟氮混合气(F2/N2)对填充有18 phr白炭黑和15 phr三聚氰胺氰尿酸盐的复合液体硅橡胶进行120 min直接氟化。采用指形电极/片状试样结构评价试样氟化前后的直流闪络性能。试验结果表明，... 详细信息

在0.1 MPa和85℃下使用氟气(F2)体积含量为12.5%的氟氮混合气(F2/N2)对填充有18 phr白炭黑和15 phr三聚氰胺氰尿酸盐的复合液体硅橡胶进行120 min直接氟化。采用指形电极/片状试样结构评价试样氟化前后的直流闪络性能。试验结果表明，氟化使复合液体硅橡胶试样的直流闪络电压提高了30.6%。衰减全反射红外分析(ATR-IR)表明氟化层中存在C—F键，X射线光电子能谱分析(XPS)表明直接氟化不仅形成了C—F键、还形成了Si—F键和N—F键。扫描电子显微镜(SEM)观察揭示了氟化使复合硅橡胶试样表面纳米结构化，形成了微米级厚度的氟化层。表面电导率和表面电位衰减的测量结果表明，氟化提高了复合液体硅橡胶的表面电传导，使电荷难以在试样表面积累，这是氟化改善其直流闪络性能的主要原因。

关键词：颗粒填充复合液体硅橡胶直接氟化直流闪络表面物化特性表面电学特性

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面向毫米波动作识别的视觉辅助信道仿真技术

雷达学报 2024年

作者：任振裕吉辰卿余潮陈万里王锐南方科技大学电子与电气工程系深圳技术大学

该文提出了一种利用计算机视觉技术辅助实现包含运动人体散射特征的毫米波无线信道仿真方法。该方法旨在为无线人体动作识别快速、低成本地生成训练数据集，避免当前实测采集数据集的巨大开销。首先利用基元模型将人体建模为35个相互连... 详细信息

该文提出了一种利用计算机视觉技术辅助实现包含运动人体散射特征的毫米波无线信道仿真方法。该方法旨在为无线人体动作识别快速、低成本地生成训练数据集，避免当前实测采集数据集的巨大开销。首先利用基元模型将人体建模为35个相互连接的椭球，并从包含人体动作的视频中提取出人体在进行对应动作时各个椭球的运动数据；其次利用简化的射线追踪方法，针对动作中基元模型的每一帧计算对应的信道响应；最后对信道响应进行多普勒分析，获得对应动作的微多普勒时频谱。上述仿真获得的微多普勒时频谱数据集可以用于训练无线动作识别的深度神经网络。该文针对“步行”、“跑步”、“跌倒”、“坐下”等4种常见的人体动作在60 GHz频段上进行了信道仿真及动作识别的测试。实验结果表明，通过仿真训练的深度神经网络在实际无线动作识别中平均识别准确率可以达到73.0%。此外，借助无标签迁移学习，通过少量无标签实测数据的微调，上述准确率可以进一步提高到93.75%。

关键词：无线信道建模无线动作识别无标签迁移学习毫米波计算机视觉

基于注意力机制残差神经网络的近红外芒果种类定性建模方法

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2262-2267页

作者：王书涛万金丛刘诗瑜张金清王玉田燕山大学电气工程学院仪器科学与工程系河北秦皇岛066004 河北大学质量技术监督学院河北保定071002

现代光谱检测技术的飞速发展与深度学习紧密相关,作为一种端到端的模型,深度神经网络可以从光谱中得到更多信息,从而提升模型鲁棒性。为探究近红外光谱结合深度学习对芒果种类定性预测的可行性,提出一种基于卷积注意力机制(CBAM)的一维... 详细信息

现代光谱检测技术的飞速发展与深度学习紧密相关,作为一种端到端的模型,深度神经网络可以从光谱中得到更多信息,从而提升模型鲁棒性。为探究近红外光谱结合深度学习对芒果种类定性预测的可行性,提出一种基于卷积注意力机制(CBAM)的一维残差神经网络(1D-AD-ResNet-18)模型。为降低光谱中冗余信息的干扰,在传统一维残差神经网络(1D-ResNet-18)中嵌入CBAM卷积注意力模块,该模块可重点关注光谱局部有用信息;为避免梯度消失、过拟合情况发生,使用解决网络“退化”问题的ResNet-18。对于186个芒果样本,采用70%的样本进行训练,30%的样本进行测试,采用准确度(Accuracy)、精确率(Precision)、召回率(Recall)、F1值(F1-score)、宏观平均值(Macro-average)以及加权平均值(Weighted-average)作为模型评价指标。建立传统1D-ResNet-18、SNV-SVM和PCA-KNN三种对比模型,与上述三种方法作对比,所建立的1D-AD-ResNet-18模型取得最优预测结果,四种定性分析模型的准确率分别为96.42%,80.35%,76.78%和67.85%。结果表明,1D-AD-ResNet-18模型实现了对芒果种类的准确识别与分类,为近红外光谱定性分析芒果种类提供了新思路。

关键词：芒果种类识别 CBAM注意力机制近红外光谱残差网络

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高dV/dt方波电压下高压功率模块封装绝缘局部放电特性研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：丁毅王亚林陈萌尹毅上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系

高dV/dt方波下封装绝缘发生的局部放电是高压功率模块失效的重要原因之一，然而方波上升下降沿产生的电磁干扰和位移电流严重干扰局放的检测，且现行功率模块局放检测标准规定的正弦电压与方波下测试结果存在差异。为解决上述问题，本... 详细信息

高dV/dt方波下封装绝缘发生的局部放电是高压功率模块失效的重要原因之一，然而方波上升下降沿产生的电磁干扰和位移电流严重干扰局放的检测，且现行功率模块局放检测标准规定的正弦电压与方波下测试结果存在差异。为解决上述问题，本文提出基于下混频原理的高dV/dt方波电压下局放检测方法，探究了不同频率单极性高dV/dt方波和工频正弦电压下封装绝缘的局放特性，并对封装绝缘固—固结构建模，考虑复合绝缘的电荷弛豫，进行了动态电场分布仿真计算。结果表明，由于界面电荷弛豫造成的局部电场差异，单极性方波下，封装绝缘的局放起始电压（partial discharge inception voltage， PDIV）高于正弦电压下，且方波下PDIV随频率升高略有增加。外施电压幅值相同时，方波下局放平均幅值高于正弦电压下。随频率升高，单极性方波上升沿处局放幅值分布相近，而下降沿处局放平均幅值降低，相位呈现滞后趋势。该研究分析了高dV/dt方波下封装绝缘的局放特点及其与正弦电压下的差异，为功率模块可靠性检测和评估提供了参考。

关键词：高dV/dt方波功率模块封装绝缘局部放电电场动态仿真