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电工技术学报 2025年第2期40卷 544-558,573页

作者：刘宿城褚勇智刁吉祥张前进刘晓东安徽工业大学电气与信息工程学院马鞍山243000 安徽工业大学电力电子与运动控制安徽省重点实验室马鞍山243000

直流微电网集群由地理上毗邻的多个直流微电网灵活互联而成,代表了未来配用电系统的重要发展方向。然而,高阶、强耦合、非线性以及动态变化等复杂系统特性使得直流微电网集群的大信号稳定性分析面临巨大挑战。传统集中式建模方法需要获... 详细信息

直流微电网集群由地理上毗邻的多个直流微电网灵活互联而成,代表了未来配用电系统的重要发展方向。然而,高阶、强耦合、非线性以及动态变化等复杂系统特性使得直流微电网集群的大信号稳定性分析面临巨大挑战。传统集中式建模方法需要获取系统整体动态模型,随着微电网单元个数的增加,会导致系统大信号稳定性分析无法求解且不具备可扩展性等问题。为此,将直流微电网集群统一描述为包含多个子系统互联的大系统,提出基于输入-状态稳定条件的分布式大信号稳定性分析方法。首先,根据系统拓扑和控制结构建立分布式大信号降阶模型;然后,借助输入-状态稳定条件导出直流微电网集群的分布式大信号稳定性判据,并根据具体算例得到稳定区间,分析关键参数对稳定性的影响趋势;最后,通过硬件在环实验结果验证分析方法的有效性。

关键词：直流微电网集群分布式建模大信号稳定性输入-状态稳定

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微波瑞利散射法测定空气电火花激波等离子体射流的时变电子密度

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物理学报 2020年第7期69卷 152-161页

作者：吴金芳陈兆权张明张煌张三阳冯德仁周郁明安徽工业大学电气与信息工程学院安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室马鞍山243032

大气压空气电火花激波等离子体射流的电子密度在亚微秒时间尺度上瞬变,其电子密度的测定很难.基于微波瑞利散射原理,本文测量了空气电火花冲击波流注放电等离子体射流的时变电子密度.实验结果表明:测量系统的标定参数A为1.04 × 105... 详细信息

大气压空气电火花激波等离子体射流的电子密度在亚微秒时间尺度上瞬变,其电子密度的测定很难.基于微波瑞利散射原理,本文测量了空气电火花冲击波流注放电等离子体射流的时变电子密度.实验结果表明:测量系统的标定参数A为1.04 × 105 V·Ω·m–2;空气流注放电等离子体射流的电子密度与等离子体射流的半径和长度有关,结合高速放电影像展示的等离子体射流的等效半径和等效长度,测定的电子密度在1020 m–3的量级,且随时间先快速增长至峰值再成指数衰减.此外,本文还探讨了等离子体射流的不同等效尺度对测定结果的影响;分析结果表明,采用时变等效半径和时变等效长度的计算结果最有效,且第1个快速波峰是由光电离的电离波导致的.

关键词：微波瑞利散射电子密度测量流注放电空气等离子体射流电离波

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直流微电网集群的大信号稳定性分析

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电工技术学报 2022年第12期37卷 3132-3147页

作者：刘宿城李响秦强栋夏梦宇刘晓东安徽工业大学电气与信息工程学院马鞍山243000 安徽工业大学电力电子与运动控制安徽省重点实验室马鞍山243000

直流微电网集群通常由多个直流微电网互联而成,通过灵活的功率流动控制实现区域能源共享和优化利用,以充分发挥直流分布式发电系统的优势。然而,小规模直流微电网具有低惯性和高阻抗的“弱电网”特性,“弱-弱”互联会降低集群系统的阻尼... 详细信息

直流微电网集群通常由多个直流微电网互联而成,通过灵活的功率流动控制实现区域能源共享和优化利用,以充分发挥直流分布式发电系统的优势。然而,小规模直流微电网具有低惯性和高阻抗的“弱电网”特性,“弱-弱”互联会降低集群系统的阻尼,甚至出现振荡或系统崩溃等严重后果。同时,直流微电网集群的高阶、强耦合以及非线性动态特性也对其稳定性分析带来了巨大挑战。为此,基于Brayton-Moser混合势理论,提出针对直流微电网集群的大信号稳定性分析方法。建立集群的大信号降阶模型,详细推导用于系统大信号稳定性判据的混合势函数,并分析关键参数对稳定区间的影响,最后通过实时仿真结果验证了该分析的正确性。

关键词：直流微电网集群大信号稳定性恒功率负载 Brayton-Moser混合势理论

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基于R2指标和目标空间分解的高维多目标粒子群优化算法

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控制与决策 2021年第9期36卷 2085-2094页

作者：李飞吴紫恒刘阚蓉葛二千安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243032 安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室安徽马鞍山243032

基于R2指标和分解策略的多目标粒子群优化算法(R2-MOPSO)在求解2、3个目标优化问题时具有较好的收敛性和多样性,但在求解高维多目标优化问题时难度较大.对此,提出一种基于R2指标和目标空间分解的高维多目标粒子群优化算法(R2-MOPSO-II)... 详细信息

基于R2指标和分解策略的多目标粒子群优化算法(R2-MOPSO)在求解2、3个目标优化问题时具有较好的收敛性和多样性,但在求解高维多目标优化问题时难度较大.对此,提出一种基于R2指标和目标空间分解的高维多目标粒子群优化算法(R2-MOPSO-II).首先借鉴R2指标和目标空间分解策略综合权衡选择过程的收敛性和多样性,设计双层档案维护策略;然后设计一种新的向导选择策略来连接目标空间和决策变量空间,进而提出一种基于双层档案的速度和位置更新策略以权衡粒子群优化算法的勘探和开采能力;最后通过引入高斯学习策略和精英学习策略防止粒子陷入局部最优前沿.数值仿真结果表明,所提出算法在求解DTLZ和WFG测试问题时具有较好的收敛性和多样性.

关键词：高维多目标优化粒子群优化算法双层档案局部最优 R2指标目标空间分解

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基于脉冲阻塞原理的三相AC/AC系统等脉宽斩波控制

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电力自动化设备 2011年第3期31卷 62-65,70页

作者：郑诗程陈玲曹小虎安徽工业大学电气信息学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学电力电子与运动控制安徽省重点实验室安徽马鞍山243002

针对传统的三相AC/AC变频电路特点,提出了一种新的电路拓扑,仅用6个功率器件即可实现三相AC/AC变频功能。提出基于脉冲阻塞原理的等脉宽斩波控制策略,取代传统的移相控制策略施加于该电路拓扑,实现了三相输出电压幅值、频率分别可调或... 详细信息

针对传统的三相AC/AC变频电路特点,提出了一种新的电路拓扑,仅用6个功率器件即可实现三相AC/AC变频功能。提出基于脉冲阻塞原理的等脉宽斩波控制策略,取代传统的移相控制策略施加于该电路拓扑,实现了三相输出电压幅值、频率分别可调或同时可调。对等脉宽斩波控制策略进行了详细的理论分析,根据期望输出电压的不同频率和幅值,利用面积等效原则,推导出相应占空比的数学表达式。在PSPICE环境下根据脉冲阻塞原理,对三相AC/AC系统进行等脉宽斩波控制仿真,并设计了三相AC/AC系统主电路和基于FPGA的控制电路,完成了相关实验。仿真和实验结果一致,与文中的理论分析结果也完全一致,验证了该AC/AC变频控制策略的正确性及可行性。

关键词：脉冲阻塞 AC/AC变换面积等效等脉宽斩波控制

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基于深度神经网络Lyapunov函数的直流微电网大信号稳定性分析

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电力自动化设备 2024年

作者：刘宿城李龙栾李洪涛刘晓东安徽工业大学电气与信息工程学院安徽工业大学电力电子与运动控制安徽省重点实验室

针对直流微电网的大信号稳定性，现有以Lyapunov函数法为代表的分析方法因计算复杂、分析保守性较强以及通用性不高而无法准确刻画系统的吸引域。为此，提出了一种深度神经网络和Lyapunov函数相结合的分析方法。首先考虑直流微电网主电... 详细信息

针对直流微电网的大信号稳定性，现有以Lyapunov函数法为代表的分析方法因计算复杂、分析保守性较强以及通用性不高而无法准确刻画系统的吸引域。为此，提出了一种深度神经网络和Lyapunov函数相结合的分析方法。首先考虑直流微电网主电路及控制环路参数，建立系统降阶电路模型的状态空间方程和代表Lyapunov函数主体结构的深度神经网络模型，然后根据Lyapunov函数直接法的稳定性条件构造指引网络优化方向的损失函数并选取合适的激活函数。其次估算了电路参数对吸引域的影响并以此分析直流微电网的大信号稳定性，然后将所提方法和现有分析方法包括Takagi-Sugeno模糊模型和平方和规划方法进行了对比分析。最后通过时域仿真和硬件在环实验验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：直流微电网大信号稳定性分析深度神经网络 Lyapunov函数

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直流微电网集群的分布式大信号稳定性强度评估及反馈控制设计

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电工技术学报 2024年

作者：刘宿城栾李李龙洪涛刘晓东安徽工业大学电气与信息工程学院安徽工业大学电力电子与运动控制安徽省重点实验室

直流微电网集群由多个小型直流微电网(子网)互联而成，以提高供电系统的弹性、可靠性和经济效益。然而，由于分布式能源的高渗透率和间歇性、电力电子设备的大量接入以及系统灵活多变的工作特性，导致直流微电网集群面临严峻的大信号稳... 详细信息

直流微电网集群由多个小型直流微电网(子网)互联而成，以提高供电系统的弹性、可靠性和经济效益。然而，由于分布式能源的高渗透率和间歇性、电力电子设备的大量接入以及系统灵活多变的工作特性，导致直流微电网集群面临严峻的大信号稳定性问题。同时，现有分析方法主要通过模型降阶得到系统整体简化模型，以此借助非线性工具进行大信号稳定性分析，但并未充分考虑互联子网之间的耦合动态及其对稳定性的影响。为此，提出针对直流微电网集群的分布式大信号稳定性强度评估及反馈控制设计方法。首先建立直流微电网集群的分布式大信号模型；其次基于向量Lyapunov函数得到系统大信号稳定性判据，并定义稳定性强度和联接性强度，便于评估耦合动态对于系统稳定性的影响，以导出满足稳定性的反馈控制设计；再次通过对比分析，进一步明确所提方法在保守性方面的优势；最后通过硬件在环实验验证了该方法的有效性。

关键词：直流微电网集群分布式建模大信号稳定性向量Lyapunov函数稳定性强度

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一种优化的光伏全局最大功率点追踪方法

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电力系统保护与控制 2021年第22期49卷 152-160页

作者：宁平华张庆丰冯德仁丁鑫龙夏兴国潘小波马鞍山职业技术学院电气工程系安徽马鞍山243031 安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002

当前的光伏最大功率点追踪技术存在以下不足:在局部阴影工况下,易陷入局部功率峰值;在负载波动时,系统容易出现振荡甚至失稳。针对上述问题,提出一种自适应的光伏全局最大功率点追踪设计方案。该方案将光伏输出端电压-功率扫描电路与Zet... 详细信息

当前的光伏最大功率点追踪技术存在以下不足:在局部阴影工况下,易陷入局部功率峰值;在负载波动时,系统容易出现振荡甚至失稳。针对上述问题,提出一种自适应的光伏全局最大功率点追踪设计方案。该方案将光伏输出端电压-功率扫描电路与Zeta斩波电路有机结合,通过单开关管的简单电路拓扑,既可实现光伏输出端电压−功率特性快速扫描,定位全局最大功率点位置,又能根据后级电路需要,实现升降压斩波直流调节。在光照等输入或负载发生突变后,所述系统均能进行开关管占空比自适应调整,确保稳定工作在全局最大功率点附近,避免出现大幅振荡与失稳。经过PSCAD-EMTCD仿真与样机实验验证,结果表明该方案能在包括局部阴影等各种复杂工况下自适应地快速追踪与锁定当前光伏全局最大功率点。

关键词：自适应光伏 Zeta斩波电路最大功率点跟踪技术 PSCAD-EMTCD

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柔性基体光纤光栅脉搏波传感器特性

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光子学报 2021年第12期50卷 285-294页

作者：葛子阳王彦赵慧金萍范保存安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243000 安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243000 山东华宁矿业集团有限公司山东泰安271400

针对强电磁干扰环境下,压电、光电类脉搏波传感器易受干扰的缺点,提出一种柔性材料封装的光纤布拉格光栅脉搏波传感器,用于测量人体桡动脉脉搏信号。首先使用comsol有限元仿真软件,探究最优的封装厚度和光纤在基材中的位置。根据仿真结... 详细信息

针对强电磁干扰环境下,压电、光电类脉搏波传感器易受干扰的缺点,提出一种柔性材料封装的光纤布拉格光栅脉搏波传感器,用于测量人体桡动脉脉搏信号。首先使用comsol有限元仿真软件,探究最优的封装厚度和光纤在基材中的位置。根据仿真结果,结合应变传递效果和传感器的灵活性,优化选择传感器厚度为5 mm,光纤封装在距离基体下表面1 mm处。以此制作了柔性光纤布拉格光栅脉搏波传感器,对十名测试者的人体桡动脉脉搏进行采集,采用改进的阈值小波方法去噪,去噪后的信号能很好的保留脉搏波信号的特征点,信噪比均达到了40以上,且峰值点、潮波点和重搏波点识别率分别达到100%,100%和90%。本文设计的柔性基体FBG脉搏波传感器能有效获取及识别脉搏波信号,为进一步的应用提供了理论基础及应用支撑。

关键词：光纤布拉格光栅应变传递脉搏波小波去噪

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一类非线性非最小相位系统的神经网络逆控制

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系统仿真学报 2009年第4期21卷 962-964页

作者：李生权裘进浩季宏丽朱孔军张绍德南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室安徽工业大学电气信息学院安徽省电力电子与运动控制重点实验室

基于对象的逆动力学模型,提出一种RBF神经网络逆控制的在线自学习控制方案。辨识器采用RBF神经网络和最近邻聚类学习算法,实现对象逆模型的动态辨识。并引入优化策略对聚类半径进行自动调整,以保证聚类的合理性。为克服逆控制对非最小... 详细信息

基于对象的逆动力学模型,提出一种RBF神经网络逆控制的在线自学习控制方案。辨识器采用RBF神经网络和最近邻聚类学习算法,实现对象逆模型的动态辨识。并引入优化策略对聚类半径进行自动调整,以保证聚类的合理性。为克服逆控制对非最小相位系统的不足,利用构造伪系统的方法,构成一种对非最小相位系统仍然有效的神经网络逆控制器。仿真实验证明该控制策略不仅能使非线性非最小相位系统具有良好的动态跟踪性能,而且具有较好的抗干扰能力。

关键词：非线性非最小相位系统最近邻聚类算法神经网络逆控制在线自学习

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