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Cr/Zr涂层环向压缩表面裂纹识别研究

机械工程学报 2024年第8期60卷 1-10页

作者：郑杰权伟刘洋卢学民刘晓红岳雅楠周腾蔡振兵西南交通大学电气工程学院成都611756 西南交通大学机械工程学院成都610031

针对Cr/Zr涂层表面裂纹图像存在的视野暗、噪声高及人工识别效率低等问题,建立Cr涂层表面裂纹自动精确识别与关键参数提取的技术和方法,并开展相关分析。在Cr/Zr涂层包壳管上进行环向压缩试验,采集裂纹图像,对采集到的图像数据设计了一... 详细信息

针对Cr/Zr涂层表面裂纹图像存在的视野暗、噪声高及人工识别效率低等问题,建立Cr涂层表面裂纹自动精确识别与关键参数提取的技术和方法,并开展相关分析。在Cr/Zr涂层包壳管上进行环向压缩试验,采集裂纹图像,对采集到的图像数据设计了一种Cr涂层表面裂纹识别与分析算法—CSCRA算法,该算法基于U2-Net神经网络对裂纹进行语义分割,从而获得Cr涂层表面裂纹的位置信息,然后设计了一种中轴线提取算法并结合连通域分析和距离计算对识别出的裂纹进行统计分析(包括数量、密度、长宽等)。相比于传统的边缘检测算法、阈值分割算法,设计的CSCRA算法能够准确有效识别多种形态的Cr涂层表面裂纹,自动完成识别裂纹的数量、密度、长宽等信息分析,得到了裂纹数量、密度、宽度信息与环向压缩形变量的对应关系。CSCRA算法能够解决传统识别算法连续性差、噪声高的问题。从裂纹数量、密度、宽度与环向压缩试验形变量之间的联系中,发现Cr涂层表面裂纹的数量和宽度随着环向压缩形变量的增大呈现出增大趋势,但两者在不同阶段增加速率不一致。

关键词： Cr/Zr涂层环向压缩裂纹识别 CSCRA算法神经网络

考虑车钩力约束的重载列车运行优化分层框架与迭代求解方法

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铁道学报 2024年第9期46卷 38-44页

作者：魏咪王青元孙鹏飞冯晓云饶煜王开云西南交通大学电气工程学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

重载列车具有超长编组、超大载重、运行线路复杂等特点，不合理的操纵易引起车钩力过大，甚至造成断钩或脱轨。为实现重载列车操纵在线优化，保障列车安全平稳运行，提出一种考虑车钩力精细化解算的速度曲线优化分层框架与迭代寻优算法... 详细信息

重载列车具有超长编组、超大载重、运行线路复杂等特点，不合理的操纵易引起车钩力过大，甚至造成断钩或脱轨。为实现重载列车操纵在线优化，保障列车安全平稳运行，提出一种考虑车钩力精细化解算的速度曲线优化分层框架与迭代寻优算法。框架顶层基于等效的列车运行线性模型，将列车运行多目标优化问题转化为二次规划问题，实现操纵工况序列的快速求解；框架底层采用纵向动力学模型，刻画列车运行中的车钩力分布特征。迭代寻优算法将列车纵向冲动作为迭代终止判断条件，针对不满足车钩力约束的局部区段，对多目标优化模型中的牵引/电制动力约束进行动态调整，最终得到列车优化操纵曲线。采用实际线路2万t重载列车数据进行仿真分析，验证了本文所提分层框架和迭代算法可实现重载列车运行多目标优化问题的有效求解。

关键词：重载列车车钩力约束分层框架迭代寻优多目标优化

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一种用于磁悬浮汽车的永磁电动轮的优化策略

哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 162-170页

作者：李凯文郑珺向雨晴邓自刚石洪富祝翰林西南交通大学电气工程学院成都611756 牵引动力国家重点实验室(西南交通大学) 成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031

为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对... 详细信息

为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对的永磁体数量增加外围磁场强度,并利用等效面电流法推导得出更简洁的解析计算公式,分析得到了永磁电动轮与导体板之间的结构关系、磁场特性和涡流分布特点;然后在三维电磁仿真优化方面,从磁场、悬浮力、驱动力、浮重比和浮驱比等多个性能参数对比传统的永磁电动轮和改进的永磁电动轮。结果验证了改进后的永磁电动轮结构对其悬浮-驱动一体化功能具有有益提升,并从解析计算和实验分析两个角度共同验证三维电磁仿真的准确性和可靠性,为后续设计优化工作提供了可靠手段。这种Halbach阵列永磁电动轮的优化方案有助于磁悬浮概念车的基础性能提升,为“碳达峰、碳中和”背景下新型绿色环保交通工具的形成提供了可行的技术选择。

关键词：永磁电动悬浮永磁电动轮磁化角度悬浮驱动优化策略

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基于事件逻辑的PUFs认证协议形式化分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 69-76页

作者：钟小妹肖美华杨科罗运先华东交通大学软件学院江西南昌330013

提出两个事件时序概念与相关规则,用于分析事件关联消息类型为挑战数的时态性质,形式化抽象物理不可克隆函数(PUFs)随机会话秘钥生成功能,扩展事件逻辑(LoET)用于形式化分析PUFs安全协议的理论.以一个基于SRAM PUFs(基于静态随机存取存... 详细信息

提出两个事件时序概念与相关规则,用于分析事件关联消息类型为挑战数的时态性质,形式化抽象物理不可克隆函数(PUFs)随机会话秘钥生成功能,扩展事件逻辑(LoET)用于形式化分析PUFs安全协议的理论.以一个基于SRAM PUFs(基于静态随机存取存储器的PUF类型)的安全双向认证协议分析为例,形式化规约了协议基于PUFs随机秘钥生成和双向认证过程,基于扩展的事件逻辑,采用定理证明方法推理证明了该协议在合理假设下满足双向强认证性质.研究表明扩展的事件逻辑理论可用于设计和分析基于PUFs安全协议.

关键词：形式化方法事件逻辑(LoET) 物理不可克隆函数(PUFs) 双向认证协议定理证明

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平板式永磁电动悬浮系统设计与实验研究

电工技术学报 2024年第5期39卷 1270-1283页

作者：石洪富邓自刚柯志昊向雨晴张卫华西南交通大学信息科学与技术学院成都610031 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031

该文提出一种以汽车为载体的平板式永磁电动悬浮系统,并从结构设计、等效实验、原理样机测试三方面对电磁特性开展研究。首先,阐述系统的结构及原理,依托自主研制的最高时速600 km的动轨实验台,分析在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳... 详细信息

该文提出一种以汽车为载体的平板式永磁电动悬浮系统,并从结构设计、等效实验、原理样机测试三方面对电磁特性开展研究。首先,阐述系统的结构及原理,依托自主研制的最高时速600 km的动轨实验台,分析在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳定能力,并验证有限元模型的准确性。其次,对悬浮磁体、导向磁体、导体板进行计算分析。最后,改装汽车,加装间隙调节机构、简易悬浮架、车载磁体及测试系统,并搭建长50 m的铜制导体板轨道,开展原理样机测试。整车约为1500 kg,最高实验速度为70 km/h,最大悬浮间隙约为35 mm。实验结果验证了导向磁体的有效性,展现出平板式永磁电动悬浮系统较强的载重能力。

关键词：永磁电动悬浮等效实验原理样机高速实验台导向磁体

宽增益高效率级联式四开关Buck-Boost LLC变换器

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电工技术学报 2024年第4期39卷 1103-1115页

作者：周国华邱森林张小兵西南交通大学电气工程学院成都611756

为了解决变频控制的桥臂共用型四开关Buck-BoostLLC级联变换器磁性元件设计和优化困难的问题,提出一种二次侧为特殊全桥整流结构的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器。通过控制二次侧开关管的交叠导通时间以拓宽变换器的电压增益。该变... 详细信息

为了解决变频控制的桥臂共用型四开关Buck-BoostLLC级联变换器磁性元件设计和优化困难的问题,提出一种二次侧为特殊全桥整流结构的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器。通过控制二次侧开关管的交叠导通时间以拓宽变换器的电压增益。该变换器可根据不同的输入电压范围工作在交叠模式和整流模式;在不改变变换器参数的条件下将增益显著提高,能够适应更宽范围的输入电压,同时保持了变换器较高的工作效率。在两种工作模式的基础上,采用移相控制使变换器所有开关管实现零电压导通(ZVS),二极管实现零电流关断(ZCS)。结合状态平面轨迹分析法,对定频控制的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器进行模态分析,并推导两种工作模式下的输入-输出表达式和开关管的软开关实现条件。最后,通过研制一台70~280 V输入、240 W/28 V输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。

关键词：宽输入电压范围四开关Buck-Boost LLC变换器移相控制软开关

含分布式光伏接入的三相牵引供电系统电压协调控制方法

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高电压技术 2024年第4期50卷 1645-1654页

作者：王翰林黄小红李昊洋彭友任桃李群湛西南交通大学电气工程学院成都610031

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分... 详细信息

牵引供电系统中光伏并网逆变器普遍处于弱可控状态且缺乏多机间协调配合,为了使分布式光伏在实现牵引能耗优化的同时,主动参与牵引网电压调控,提出了用于三相牵引供电系统的电压协调控制策略。针对含光伏的新型三相牵引供电系统拓扑,分析了系统电压-有功和无功定量关系。结合分布式光伏无功裕度及协调关系,设计了3阶段分布式电压协调控制策略,根据电压灵敏度判定各节点补偿与削减优先度,实现了分布式光伏无功协调补偿及有功优化削减,达到牵引网电压主动控制。最后,通过对系统多工况下仿真,验证策略有效性。仿真结果表明,所提协调控制策略在三相牵引供电系统复杂的运行工况下,能够在兼顾光伏能量利用率的同时,增强系统电压调控能力,解决牵引网电压越限问题,并有效降低牵引网损耗。研究通过有效利用光伏支撑牵引网电压,为机车的安全、高效运行提供保障。

关键词：三相牵引供电系统分布式光伏电压灵敏度电压协调控制光伏逆变器电压越限

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宽增益高效率CLLLC变换器的变频双移相调制策略

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2511-2522页

作者：周国华王淇邓伦博西南交通大学电气工程学院成都611756

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通(ZVS)。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、... 详细信息

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通(ZVS)。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、一次侧全桥和二次侧全桥之间的移相角,拓宽CLLLC变换器的增益并提高其效率。采用时域分析法求解变频双移相调制CLLLC变换器的电压增益与谐振电感电流有效值,并分析频率以及移相角对电压增益和谐振电感电流有效值的影响。最后,通过搭建一台100~300 V输入、48 V/400 W输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。

关键词：变频双移相调制宽输入电压 CLLLC变换器时域分析零电压导通

基于周期组合序列调制的三电平双有源桥均压策略

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电工技术学报 2024年第2期39卷 514-524,540页

作者：李林柘邹旻洋吴京驰费跃舒泽亮西南交通大学电气工程学院成都611756

应用在双极性直流微电网(BDC-MGs)的三电平双有源桥(TL-DAB)变换器,在匹配多类型不平衡负载运行时,输出侧正负母线电压的不平衡将影响系统稳定运行。该文首先分析不平衡负载工况时TL-DAB变换器输出侧上、下端口分电容电压的不均衡原因,... 详细信息

应用在双极性直流微电网(BDC-MGs)的三电平双有源桥(TL-DAB)变换器,在匹配多类型不平衡负载运行时,输出侧正负母线电压的不平衡将影响系统稳定运行。该文首先分析不平衡负载工况时TL-DAB变换器输出侧上、下端口分电容电压的不均衡原因,并提出一种基于功率传输与电压均衡的周期组合序列调制策略。该均压策略无需附加额外电路和储能器件,仅通过改变功率传输的周期数及单周期内端口电平脉宽占比,便可实现输出侧上下端口传输功率的差额分配以达到分电容电压的均衡。仿真和实验结果表明,在上下分电容负载极不平衡工况下,相对于传统对称调制策略,该文所提均压策略可以将电压不均衡度从12%降低至1%以下。

关键词：双极性直流微电网母线电压三电平双有源桥(TL-DAB)变换器周期组合序列调制