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基于双向交错并联变换器的电池模拟器研究

电气工程学报 2024年第2期19卷 279-287页

作者：孙向东李聪杨欢张琦西安理工大学电气工程学院西安710048

动力锂离子电池测试既要考虑安全性、便捷性,也要考虑测试时间和硬件成本等因素。在保证测试精度前提下,将非线性电池模型与电力电子开关器件相结合,基于三阶RC等效电路模型,采用交错并联Buck-boost变换器作为电池模拟器的主电路拓扑,... 详细信息

动力锂离子电池测试既要考虑安全性、便捷性,也要考虑测试时间和硬件成本等因素。在保证测试精度前提下,将非线性电池模型与电力电子开关器件相结合,基于三阶RC等效电路模型,采用交错并联Buck-boost变换器作为电池模拟器的主电路拓扑,实现对真实动力电池的替代测试。首先分析了电池等效电路模型及其参数辨识原理。其次研究了电池模拟器工作原理和双向交错并联Buck-boost变换器控制策略,并设计了控制器参数。最后搭建了电池模拟器试验平台,试验结果表明该电池模拟器可以较高精度地实现对电池伏安外特性的模拟,可以满足对动力锂离子电池的测试需求。

关键词：动力锂电池电池模拟器三阶RC电池模型交错并联Buck-boost变换器

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面向干涉包裹相位的多等级噪声抑制网络

光学精密工程 2024年第14期32卷 2299-2310页

作者：刘芸吴晓强康琦薛锦锋陈梦露张碧轩焦明星邢俊红西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

包裹相位是激光干涉测量获取相位信息的前提,为了减小测量过程中噪声对包裹相位条纹的干扰,提高重构图像的质量,提出了一种非对称融合非局部边缘提取神经网络(Asymmetric Fusion Non-Local and Verge Extraction Neural Network,AFNVEN... 详细信息

包裹相位是激光干涉测量获取相位信息的前提,为了减小测量过程中噪声对包裹相位条纹的干扰,提高重构图像的质量,提出了一种非对称融合非局部边缘提取神经网络(Asymmetric Fusion Non-Local and Verge Extraction Neural Network,AFNVENet)。该网络在FFDNet基础上,设计了非对称融合非局部块和边缘提取模块,通过融合不同级别噪声特征及反向引导去噪过程,在有效抑制多等级噪声的同时,保留了更多的图像细节信息。选择带有乘性散斑与加性随机噪声的包裹相位数据集用于训练,通过消融实验和对比实验结果表明,AFNVENet算法对不同等级的噪声都具有更好的噪声滤除效果,当噪声标准差在[0,2.0]范围内变化时,去噪后的PSNR、SSIM和SSI均值分别达到24.88 dB,0.97和0.95。此外,通过进一步解包裹结果表明,AFNVENet去噪后的解包裹相位均方根误差均值比SCAF,NLM,KSVD和DnCNN分别减小了87%,73%,79%和36%,验证了该方法的可行性。AFNVENet方法在抑制噪声时具有较好的鲁棒性,可适用于不同干涉测量环境下多等级噪声的包裹相位信息恢复。

关键词：激光干涉测量包裹相位噪声抑制 AFNVENet网络

一种应用于大尺寸测量系统的坐标系自动标定方法

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光子学报 2024年第3期53卷 167-179页

作者：张晓晖张嘉颖刘青李金童杨启航吕佳铭尚婷成鹏飞西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

针对现有方法在标定过程中过于繁琐的问题,提出了一种应用于大尺寸测量系统的坐标系全自动标定方法。该方法通过固定两个在测量单元局部坐标系已知坐标的测量节点作为标记靶,测量单元之间相互测量彼此的标记靶获得标记靶上的测量点在不... 详细信息

针对现有方法在标定过程中过于繁琐的问题,提出了一种应用于大尺寸测量系统的坐标系全自动标定方法。该方法通过固定两个在测量单元局部坐标系已知坐标的测量节点作为标记靶,测量单元之间相互测量彼此的标记靶获得标记靶上的测量点在不同坐标系下的坐标值,利用这些坐标值建立三维几何约束,从而自动标定不同坐标系之间的坐标转换关系。借助于精密激光定位系统平台进行实验验证,结果表明,所提方法可以实现测量单元局部坐标系之间的自动标定,降低了坐标系标定过程中的人工成本。在距离测量单元布站区域约2 m,大小为5 000 mm×5 000 mm×500 mm的测量空间中长度测量的精度在0.46 mm/m以内,测试点三维坐标测量的标准偏差在0.026 mm以内,可以满足绝大部分工业测量的需求。该方法极大的提高了系统的标定效率,有望为具有自动标定功能的大尺寸测量设备的产品化提供新的理论基础。

关键词：大尺寸测量系统自动标定标记靶几何约束工业测量

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大电流真空电弧中阳极熔化过程的实验与仿真研究

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2143-2152,2160页

作者：张在秦刘志远王闯耿英三王建华西安理工大学电气工程学院西安710048 电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049

大电流真空开断过程中,阳极触头在电弧作用下的熔化过程极大地影响着开断结果。目前对阳极熔化的研究集中于铜及铜基合金,所涉及的材料热特性参数较为局限。为了在更大物性参数范围下剖析阳极熔化机理,该文对W、Mo、Cr、Fe四种材料开展... 详细信息

大电流真空开断过程中,阳极触头在电弧作用下的熔化过程极大地影响着开断结果。目前对阳极熔化的研究集中于铜及铜基合金,所涉及的材料热特性参数较为局限。为了在更大物性参数范围下剖析阳极熔化机理,该文对W、Mo、Cr、Fe四种材料开展了阳极熔化实验研究,同时建立电弧磁流体动力学模型及阳极传热模型对熔化过程进行仿真模拟。结果表明,在固定阴极为Cu的大电流燃弧实验中,四种阳极材料的临界熔化电流分别为14.0、11.9、8.6、7.5 kA;在阳极热过程模拟中,确定了阳极输入能流密度的空间与时间分布,并得到了阳极表面温度。四种材料的阳极最高温度均出现在燃弧时刻7.0 ms附近,临界电流下计算得到的阳极最高温度与相应材料熔点误差小于150 K。

关键词：大电流真空电弧触头熔化阳极材料磁流体动力学仿真

基于连续激光器的侧向拉曼散射激光雷达无盲区探测大气温度技术

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光学学报 2024年第6期44卷 165-174页

作者：杨帆高飞高雄李晓莉汪丽闫庆石冬晨宋跃辉李仕春华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

提出一种新型的侧向纯转动拉曼散射激光雷达探测技术,其采用双基地的收发系统结构,利用侧向接收系统的俯仰扫描功能实现对与温度具有相反依存关系的高低量子数的侧向纯转动拉曼散射光谱的探测,该技术为从地表到特定高度大气温度的无盲... 详细信息

提出一种新型的侧向纯转动拉曼散射激光雷达探测技术,其采用双基地的收发系统结构,利用侧向接收系统的俯仰扫描功能实现对与温度具有相反依存关系的高低量子数的侧向纯转动拉曼散射光谱的探测,该技术为从地表到特定高度大气温度的无盲区探测提供了技术支持。侧向纯转动拉曼散射激光雷达的初步观测实验采用整段等距离分辨率和分段等距离分辨率两种云台转动方案,反演结果表明侧向纯转动拉曼散射激光雷达可实现1400 m高度范围内大气温度的精细探测,且分段等距离分辨率云台转动方案在近地表312 m高度范围内能够获得更为精细的大气温度空间分布特征。

关键词：大气光学激光雷达近地表大气温度侧向纯转动拉曼散射无盲区探测俯仰扫描

基于矢量分类的NPC型三电平双三相PMSM的改进模型预测电压控制

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中国电机工程学报 2024年

作者：袁庆庆步凡谢晓彤夏鲲上海理工大学电气工程系

多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。本文以二极管箝位型(neutral point clamped， NPC)三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor， PMSM)为研究对象，... 详细信息

多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。本文以二极管箝位型(neutral point clamped， NPC)三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor， PMSM)为研究对象，以电机谐波电流抑制和逆变器直流侧中点电位平衡控制为目标，提出一种基于电压矢量三角区域分类的改进模型预测电压控制策略。首先，以基波子平面大投影幅值为原则，对729个电压矢量进行初筛；接着，基于三角区域分类方法对筛选后的电压矢量进行分类，并对期望电压进行所属三角区域定位、确定候选矢量。设计满足电机定子电流谐波抑制及逆变器中点电位平衡控制的目标函数；根据电机数学模型和逆变器特征研究多目标控制权重因子的理论设计方法。不同工况下的有效性及对比实验表明，本文所研究的控制策略不仅能改善多电平多相电机驱动系统的多目标控制性能，还能有效降低控制器计算负担。

关键词： NPC型三电平六相逆变器双三相PMSM 矢量分类谐波电流中点电位模型预测电压控制权重因子

面向电力生产精细化风险解译的高度相似防护工具智能检测技术研究

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 971-980,I0010页

作者：马富齐王波董旭柱冯磊贾嵘西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710054 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072

电力生产通常面临高低电压、强弱电流等复杂工作环境转换,不同作业场景有严格的防护工具使用标准,因此,研究生产作业过程防护工具的精细辨识对保障人员安全及电网安全意义重大。已有研究可实现安全帽、工作服等基础着装类检测,而实际生... 详细信息

电力生产通常面临高低电压、强弱电流等复杂工作环境转换,不同作业场景有严格的防护工具使用标准,因此,研究生产作业过程防护工具的精细辨识对保障人员安全及电网安全意义重大。已有研究可实现安全帽、工作服等基础着装类检测,而实际生产中存在大量形态高度相似的实体防护工具,如绝缘手套与线手套、绝缘杆与验电杆等。为此,该文提出一种基于深度代表性度量学习的相似防护工具智能检测方法。将目标类别特征学习转换为以差异化表达不同目标特征距离为目的的嵌入式空间特征学习,得到表征不同目标的深度代表性特征向量,通过计算未知目标与代表性特征向量的距离进行类别判断,最后以现场图像进行试验验证。试验结果表明:所提方法实现了对形态相似防护工具的特征差异表达和精准辨识,相比于常见目标检测模型具有更优越的辨识性能,从而提高电力生产安全风险辨识的精细化水平。

关键词：生产安全防护安全影像解译电力深度视觉高度相似目标深度度量学习嵌入特征空间

基于双目立体感知和安全区域分割的大型施工机械近电安全距离智能预警方法研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：马富齐王嘉勋贾嵘王波马恒瑞西安理工大学电气工程学院武汉大学电气与自动化学院

大型施工机械是电力检修、改造等作业的重要工具，其近电作业过程的安全距离有严格要求，因此研究施工机械安全距离智能测量方法对保障本质安全生产意义重大。但其作业过程具有作业范围广、带电环境复杂等特点，现有方法表现出明显局限... 详细信息

大型施工机械是电力检修、改造等作业的重要工具，其近电作业过程的安全距离有严格要求，因此研究施工机械安全距离智能测量方法对保障本质安全生产意义重大。但其作业过程具有作业范围广、带电环境复杂等特点，现有方法表现出明显局限性。为此，本文提出一种基于双目立体感知和安全区域分割的施工机械安全距离智能测量方法。首先通过PSMNet立体感知模型获取作业场景的双目视差值，并基于坐标转换的三维重建方法得到作业场景的三维世界空间坐标信息，然后通过区域元素辨识和Canny边缘检测模型精确识别施工机械位置与安全区域边界，最后通过监测施工机械与安全区域边界间水平和垂直方向的最小欧式距离变化，实现对大型施工机械作业安全距离的量化及动态预警。实验数据表明，所提方法对于实际施工机械复杂场景的三维空间重建平均误差仅3.3%，对于该场景多元化作业元素的识别精确度达到94.5%，相比现有方法表现出更好的检测性能及实用价值。

关键词：近电作业电力深度视觉安全距离测量双目立体感知安全区域分割

适应于户外场景下低成像质量的指针式表计读数智能识别方法

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高电压技术 2024年

作者：刘萌王波罗鹏马富齐张迎晨王雷雄武汉大学电气与自动化学院西安理工大学电气工程学院

由于户外场景下智能巡视表计设备采集图像时会受光照条件影响，设备采集图像质量较低，从而难以实现表计的准确读数。为此，文中提出了一种户外场景下巡视表计的方法。该方法分为表盘检测与读数检测两部分，通过训练文中提出的表盘特征... 详细信息

由于户外场景下智能巡视表计设备采集图像时会受光照条件影响，设备采集图像质量较低，从而难以实现表计的准确读数。为此，文中提出了一种户外场景下巡视表计的方法。该方法分为表盘检测与读数检测两部分，通过训练文中提出的表盘特征高效检测模型进行表盘检测后，将检测到的候选框图像进行预处理以及基于轮廓检测的二值图重构，然后在上述二值图中依次进行起始刻度线检测、指针检测，最后使用角度法获得表计读数。经实验验证，文中方法可以克服户外场景下表计图像存在的图像模糊、反光以及存在阳光阴影等低成像质量影响，在5种常见光照场景下的表盘目标误检率与漏检率分别为1.005%与0.505%，单张图像检测平均耗时为28.1ms，读数检测准确率为93.91%，对于复杂光照场景下的变电站指针式表计读数具有适用性与有效性。

关键词：表计读数识别目标检测概率霍夫变换轮廓检测深度学习指针式仪表