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基于均匀圆阵矢量传感器的DOA和极化参数联合估计

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北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1325-1335页

作者：时春鹏何华锋何耀民李震闫少强张孝宇火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 火箭军工程大学作战保障学院西安710025

针对极化敏感阵列中非完备电磁矢量传感器多参数联合估计问题,提出一种基于三维电磁矢量传感器平面圆阵模型的波达方向(DOA)和极化参数联合估计方法。利用阵列流型矩阵的特性将四维谱函数进行解耦,严格证明DOA搜索与极化参数估计的不相... 详细信息

针对极化敏感阵列中非完备电磁矢量传感器多参数联合估计问题,提出一种基于三维电磁矢量传感器平面圆阵模型的波达方向(DOA)和极化参数联合估计方法。利用阵列流型矩阵的特性将四维谱函数进行解耦,严格证明DOA搜索与极化参数估计的不相关性,将四维谱搜索优化为仅与DOA相关的二维谱搜索,提出DOA谱峰搜索二级比较策略,可使雷达自动识别谱峰坐标,有效提高信号处理的实时性;提出一种基于精英反向学习和Lévy飞行的改进粒子群算法对极化参数进行估计,提高极化参数的收敛性能。通过与同类算法进行仿真对比,结果表明:所提算法在牺牲少量时间的条件下可提高估计精度。

关键词：参数估计波达方向搜索策略粒子群算法精英反向学习 Lévy飞行极化敏感阵列

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

基于Hamilton方法的风电参与电网调频控制策略

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中国电机工程学报 2024年

作者：聂永辉王浩宇孙灵芳曲广强陈腾东北电力大学电气工程学院东北电力大学自动化工程学院东北电力大学教务处

随着电力系统中风电占比不断提高，导致系统频率调节能力日益恶化，这对系统频率稳定性构成了巨大挑战。针对上述问题，本文提出基于Hamilton方法的风电参与电网调频控制策略。首先，基于风电机组通过有功出力变化参与系统频率响应原理... 详细信息

随着电力系统中风电占比不断提高，导致系统频率调节能力日益恶化，这对系统频率稳定性构成了巨大挑战。针对上述问题，本文提出基于Hamilton方法的风电参与电网调频控制策略。首先，基于风电机组通过有功出力变化参与系统频率响应原理，构建包含风电在内的系统频率响应模型；其次，根据Hamilton系统控制理论将上述模型转换为耗散Hamilton系统模型标准形式，并利用稳态频率偏差表达式得到随负荷扰动自适应调整的期望平衡点；最后，结合系统当前及期望状态，利用能量成型方法构建能量匹配方程，从而得到输出反馈控制率，在此基础上根据系统控制变量进行逆向推导可得到风机有功控制率。通过MATLAB/SIMULINK 搭建含风电系统进行仿真验证，结果表明，Hamilton方法控制策略能够有效改善系统频率响应特性，提高了系统的频率稳定性。

关键词：风电机组一次调频 Hamilton系统能量成型控制系统频率稳定性

基于双自适应扩展粒子滤波器的锂离子电池状态联合估计

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电工技术学报 2024年第2期39卷 607-616页

作者：刘旖琦雷万钧刘茜高乙朝董明西安交通大学电气工程学院西安710049

为了更好地优化电池的能量管理,提高电池的利用效率,加强电池的安全性能,有必要对锂离子电池的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)进行精确估计。为解决噪声协方差取值和粒子采样分布问题,该文首先提出自适应扩展粒子滤波(AEPF)算法,根据状... 详细信息

为了更好地优化电池的能量管理,提高电池的利用效率,加强电池的安全性能,有必要对锂离子电池的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)进行精确估计。为解决噪声协方差取值和粒子采样分布问题,该文首先提出自适应扩展粒子滤波(AEPF)算法,根据状态向量预测的准确度自适应调整噪声协方差,并利用扩展卡尔曼滤波实现粒子分布函数的局部线性化。随后利用双自适应扩展粒子滤波(DAEPF)算法进一步实现电池SOC和SOH的联合估计,避免电池使用过程中模型参数变化对SOC估计的影响,并结合多时间尺度的方法节约所需的计算资源。最后在动态工况条件下对不同电池模型与算法进行对照实验,结果表明,改进后的算法收敛速度明显提升,且能够显著地提高电池的SOC与SOH的估计精度。

关键词：锂离子电池分数阶模型荷电状态健康状态自适应扩展粒子滤波

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

计及出行行为调整的综合能源系统双层博弈优化策略

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西安交通大学学报 2024年第4期58卷 54-63页

作者：贾士铎康小宁田博文崔金旭萧淑文李昕盈西安交通大学电气工程学院西安710049

针对园区综合能源系统中各个主体的利益难以兼顾及新能源汽车出行计划临时变动会对系统运行带来不利影响的问题,提出了考虑车主出行行为调整的电热氢综合能源系统双层博弈优化运行策略。首先,建立以能源运营商(IESO)、负荷聚合商(ULA)... 详细信息

针对园区综合能源系统中各个主体的利益难以兼顾及新能源汽车出行计划临时变动会对系统运行带来不利影响的问题,提出了考虑车主出行行为调整的电热氢综合能源系统双层博弈优化运行策略。首先,建立以能源运营商(IESO)、负荷聚合商(ULA)和新能源汽车负荷聚合商(NEVLA)为主体的Stackelberg-Shapley双层博弈框架;其次,将双层博弈框架嵌入两阶段模型预测控制滚动调度模型中,并在第1阶段引入惩罚博弈机制,抑制车主按照个人意愿无序改变充电计划的行为;最后,联合沙丘猫优化算法与CPLEX求解器对博弈模型进行求解。仿真结果表明:所提策略与无惩罚博弈机制的滚动优化运行策略及考虑惩罚博弈机制的单断面优化运行策略对比,能源运营商的收益分别提高了4.43%、7.75%,负荷聚合商的剩余价值分别提高了6.48%、12.18%,电动汽车负荷调度成本分别减少了13.64%、4.43%,验证了所提策略具有更好的系统运行经济性。

关键词：出行行为调整双层博弈电热氢综合能源系统滚动优化运行新能源汽车

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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

基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测稳定性研究

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高电压技术 2024年第2期50卷 561-569页

作者：柯伟袁欢刘佳琪王小华杨爱军荣命哲西安交通大学电气工程学院西安710049

基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响... 详细信息

基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响了等离子体成像,对等离子体成像稳定性的影响需要进行更加深入的研究。为此采用相对标准偏差研究了等离子体成像平均次数、激光能量和等离子体测量延迟时间等对等离子体图像和等离子体辐射强度积分稳定性的影响。结果显示,多次成像平均得到的等离子体图像和辐射强度积分不随平均次数发生明显变化,可用于表征真空度。更重要的是,等离子体辐射强度积分的相对标准偏差随平均次数和激光能量的增加而单调下降,随延迟时间的增加而增大,这意味着对等离子体进行多次成像平均,增加激光能量,减小等离子体成像的延迟时间可以提高等离子体辐射强度积分的稳定性,有利于提高真空度检测精度。该研究为基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法的参数优化提供了指导,为该方法的实际工程应用奠定了实验基础。

关键词：真空开关真空度检测激光诱导等离子体等离子体辐射强度积分等离子体稳定性

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电力系统小干扰稳定性评估的多重谱变换方法

西安交通大学学报 2024年第1期58卷 208-216页

作者：曹玉磊李崇涛何劲捷西安交通大学电气工程学院西安710049

针对电力系统小干扰稳定性分析过程中遗漏不稳定特征值的问题,提出了一种求解大规模系统不稳定特征值的多重谱变换方法。该方法首先利用所提出的多重谱变换将全部不稳定特征值映射为主导特征值;在利用Krylov-Schur方法收敛得到全部主导... 详细信息

针对电力系统小干扰稳定性分析过程中遗漏不稳定特征值的问题,提出了一种求解大规模系统不稳定特征值的多重谱变换方法。该方法首先利用所提出的多重谱变换将全部不稳定特征值映射为主导特征值;在利用Krylov-Schur方法收敛得到全部主导特征值之后,通过逆变换得到相应的不稳定特征值;该方法还揭示了指数变换与位移逆变换以及凯莱变换之间的内在联系。相较于位移逆变换和凯莱变换,多重谱变换方法由于具有类似于指数变换的良好谱特性,从而有利于特征值收敛;同时其又避免了指数变换引起的指数矩阵与向量的乘积,从而具有更高的计算效率和计算精度。在Xingo6u和Xingo3012这两个源于巴西互联电网上的算例分析结果表明,所提出的多重谱变换方法不仅保证了不遗漏不稳定特征值,而且相较于指数变换方法,计算精度提升了约3个数量级,计算耗时减少了90%以上。

关键词：小干扰稳定性 Krylov-Schur方法谱变换大规模系统