基于欧氏距离最佳K均值聚类的超级电容组故障在线鉴别方法

为了提高超级电容组运行可靠性需要对故障电容进行在线鉴别,针对现有超级电容故障鉴别方法参数识别难度高和采集数据量大的问题,该文采用最佳K均值聚类方法在线检测故障超级电容器,并提出了最佳聚类的欧氏距离指标。该方法首先对在线电压信号数据进行预处理,采用奇异值分解提取特征值进行K-Means动态聚类并计算相应的欧氏距离指标,由最佳聚类结果鉴别出故障单体。针对该文提出方法设计了超级电容组充放电仿真试验进行验证。试验结果表明基于欧氏距离指标最佳K均值动态聚类的超级电容组故障在线鉴别方法可以根据串联单体电压信号进行故障检测。该文可为超级电容在线故障检测系统的开发与研制提供参考。     

超级电容动态容值测量与容值函数参数估计

针对目前的超级电容参数在线识别方法动态参数测量困难,通用性差,精度低的缺点,提出一种超级电容动态容值测量与参数识别方法。该方法中提出了动态电容值测量模型,通过电荷关系式与能量关系式联立推导动态电容值测量方程组,并采用限定记忆最小二乘法进行参数识别,应用时域仿真对该方法进行了验证。仿真结果表明,该文提出的电容值测量与参数识别方法适用于多种不同的容值函数。当测量信号存在噪声时仍可对电容测量,平均误差低于1%,参数估计相对误差低于20%,可以应用于超级电容动态容值测量。     

E类谐振逆变低频超声雾化喷头驱动电路研制

该文提出了一种E类谐振逆变低频超声雾化喷头驱动电路,以基本的E类谐振变换器为基础,结合超声喷头串联谐振时的等效电路,设计并制作了一款高功率、低成本的超声雾化驱动电路。介绍了电路结构、基本原理;分析了E类谐振逆变电路最佳工作状态下的电路特性;给出了最佳状态时理论分析、波形说明及公式推导。在理论参数设计的基础上,结合saber仿真软件对所求的理想参数验证,通过仿真波形图与实验波形图对比,结果表明,理论设计参数很好地符合仿真结果与实际结果。同时,详细分析了晶体管两端的并联电容的大小对电路的影响。     

小麦播种量电容法检测系统设计与试验

为实现小麦播种机播种量的精准检测,该文基于电容法设计了一套用于小麦播种量检测的系统,由检测分辨率和排种轮转速与采样频率约束关系确定传感器结构尺寸,建立了种子数量与电容变化量之间的线性关系。在采样周期为15 ms、排种轮转数20 r/min条件下,基于时间窗口建立了小麦播种量实时检测最小二乘回归模型。为了使检测系统适用于不同的排种轮转速,提出了一种通过改变采样周期的检测方法,即排种轮速度每增加5 r/min时,采样周期相应减少0.4ms,则上述建立的最小二乘回归模型仍适用,对不同的排种轮转速均具有较高的检测精度,相对误差介于-2.26%~2.17%之间。本文所设计的检测系统为实现小麦播种量的精准检测提供了一种有效途径,具有较好的实用性和经济性。     

高频电容式联合收获机谷物含水量在线监测装置研制

为实现联合收获机谷物含水率在线测量,使智能测产更加精确、收获速度更加合理,该文研制了高频电容式谷物含水率在线监测装置。利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,建立电容极板模型,针对电容极板的厚度、极板间距、相对面积对边缘效应的影响进行了三因素三水平正交优化仿真,根据仿真结果选择极板厚度0.15 mm、极板间距20 mm、极板间相对面积3 000 mm2的紫铜板作为电容极板。以STM32F103系列微处理芯片为核心构建了谷物含水率在线监测装置,设计了由电源模块、高频激励信号、交流小信号放大电路、电容极板、信号调理电路、均方根转换电路等组成的传感器检测电路。为了更加准确地监测出谷物含水率、简化电路结构、降低成本,分别对不同频率信号源进行了Multisim仿真和试验验证,最终选取10 MHz的高频信号为监测装置激励信号。该装置能对谷物含水率进行在线监测、实时显示以及存储。对谷物含水率在线监测装置分别进行了室内静态监测和田间在线监测试验,结果表明:室内静态监测试验的最大相对误差为1.57%,田间在线监测试验的最大相对误差为2.07%。     

电容法猪肉含水率快速检测的研究

猪肉的含水率检测对猪肉市场管理、贮藏和加工有很大的意义。为快速检测猪肉含水率,采用电容法设计并制作单一平面电容传感器探头和硬件电路,采用干燥法制作标准含水率样品,对传感器进行标定与验证试验。试验结果表明,利用电容法可以快速检测猪肉的含水率,含水率在60%～76.4%,测量误差±1.2%以内。温度特性试验表明猪肉的介电常数受温度影响很小,在常温范围内温度影响可以忽略。该研究可为猪肉市场管理、贮藏和加工提供参考。     

滴灌加压泵站离心泵并联总流量分析模型

为了在滴灌加压泵站设计中,给并联工作离心泵数量的确定提供帮助,该文以并联水泵工况点的求解原理为基础,建立了分析离心泵并联总流量随并联数量的变化模型。模型分析结果显示,单泵工作流量随并联数量的增多而减小,而且减幅降低;离心泵并联总流量随并联数量的增多而增加,但是增幅衰减;而且其衰减速度大于单泵流量减幅的降低速度。利用设计实例验证了该模型的应用有效性。该研究可为滴灌灌区泵站设计提供参考。     

开关电感型Z源逆变器拓扑结构的设计与仿真

该文在开关电感型Z源逆变器的基础上提出一种高电压增益的开关电感型Z源逆变器。与传统的开关电感型Z源逆变器相比,新型拓扑不仅保留了X型的基本结构,而且将二极管和逆变桥的位置互换,同时增加了2个电感和6个二极管,这样可以减小电容电压应力,增大直流链路峰值电压,使输入电流具有连续性;另外,新型拓扑的控制方法简单,采用直接升压控制方法,它以正弦波为调制波、三角波为载波,是一种基于正弦脉宽调制控制技术的一种控制方法。在理论分析的基础上,对新型拓扑进行仿真试验,结果表明：当直通占空比为0.139、调制系数为0.85时,新型拓扑直流链路峰值电压为127.95 V,电容电压应力为39.50 V,而传统拓扑的直流链路峰值电压为89.65 V,电容电压应力为68.40 V,新型拓扑在获得较大直流链路峰值电压的同时,可以保证电容上承受的电压应力较小。通过仿真试验,验证了新型拓扑的优点。     

基于正弦脉宽调制的三电平逆变器中LCL滤波器设计

三电平逆变器并网系统适应于高压大功率场合,宜采用LCL滤波器。相比L滤波器,LCL滤波器采用的滤波电感较小,能有效减小系统体积并降低损耗等。该文首先对基于正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)的三电平并网逆变器进行了详细的纹波分析。在保持同传统定义的三电平开关函数不变的基础上,将一个调制周期分4个时段,并对4个时段的纹波变化规律做具体分析,在忽略高频分量的开关模型下详细计算出桥臂侧电感与纹波电流幅值之间的关系;然后考虑网侧电感参数和电流衰减率之间的关系以及滤波电容参数的限制范围,计算网侧电感和滤波电容参数值;同时为抑制LCL谐振峰并兼顾系统损耗,采用无源阻尼法对电容串联电阻阻值进行选取。最后,通过仿真和试验证明了该方法的可行性。     

基于电容法的施肥量检测系统设计与试验

为了实现施肥机施肥量的在线检测,根据肥料与空气介电特性差异,设计了一种基于电容法的施肥量在线检测系统。采用电容转换芯片PCAP01和单片机STM32F103C8T6搭建电容检测电路,实现了差分电容传感器微电容信号输出的有效获取。研究了环境温度变化对流量传感器的影响规律,建立了氮磷钾肥料质量流量与电容输出的关系模型,并对模型进行了验证。试验结果表明,差分型肥料流量传感器对环境温度变化有很好的适应性,系统能够准确的对肥料质量进行在线检测,最大测量误差为3.75%。另外系统能够准确识别管路堵塞故障,识别准确率达到100%,最大识别响应时间为1.22 s。电容式施肥量在线检测系统为施肥机肥料流量的在线获取提供了有效途径,对于高精度变量施肥作业的实施具有重要的意义。     

微电网中蓄电池充放电非线性控制策略研究

为解决微电网控制策略复杂、各微电源与储能侧功率协调困难的问题,考虑风光输出功率与负荷变化提出一种带积分控制器与在线修正参数的蓄电池充放电非线性控制策略。在建立的风、光微电源和蓄电池模型的基础上,以负荷功率需求为基准结合微电源的出力情况,获得储能系统出力规律;在状态空间法的基础上引入带积分控制器与在线修正调节参数控制蓄电池充放电,以DC/DC变换器协调母线侧与储能侧的电能传递。通过仿真试验表明,相比于传统控制策略,在各种情况下的动态恢复时间平均缩短了0.2 s,直流母线电压暂态冲击平均降低了0.6%,提议的控制策略能有效调控微电源与储能系统的功率平衡,保证微电网系统供电的稳定性,为微电网储能系统的控制研究提供了一定的参考。     

中压配电网络低电压补偿调控技术及实现

电压是电能质量考核的一个重要指标。处于系统末端的农村中、低压配电网络在用电高峰期"低电压"现象频繁出现,严重影响了农民正常生产生活用电。该文结合辽宁西丰地区中压配电网络,基于线路调压器调压和无功补偿的基本原理,研究了线路调压器以线路末端远程监测电压为依据和无功补偿以线路首端无功潮流为依据的上位机远程控制的低电压协调控制治理方法。通过远程调控技术实现了在最大潮流下线路的功率因数由补偿前0.97提高到0.99,10 k V线路线损率比协调控制前下降了6%,配电变压器原边电压合格率由原有的22%达到了100%。该文集成应用无线通信技术和自动化综合补偿和调压技术,有效地改善了中、低压配电网络的电压合格率和电能损失率。     

液压机械无级传动全功率换段过程排量比调节模型

为了解决液压机械换段过程中存在的转速波动和瞬时动力中断等问题,该文以两离合器结合重叠的五阶段全功率动力换段方法为基础,分析了液压机械全功率换段过程变排量液压元件排量比调节规律。以某等差两段式液压机械为研究对象,建立了液压机械全功率换段过程变排量液压元件排量比调节模型,通过仿真分析和全功率换段过程试验,获得了换段过程液压回路压力从当前段到目标段随排量比变化的动态响应过程。结果表明,排量比变化量的仿真与试验结果基本一致,最大偏差为8.93%,验证了模型的正确性;排量比调节模型能够根据当前段状态参量和目标段压力预测出目标段排量值;阶跃排量比调节规律能有效缩短液压回路建压时间,建压时间为0.93 s,压力波动量较小,为0.64 MPa;按阶跃调节排量比至目标值,能在换段过程完成液压回路高低压侧压力平稳互换,换段前后输出转速几乎无波动、转矩连续传递。经增速机后的输出转矩为100和150N·m时,换段时间分别为1.00和1.10s,该转矩的最大波动量分别为6.80和6.84N·m,换段过程中功率连续且平稳传递。研究结果可为实现液压机械无级传动全功率换段控制及后续研究提供参考。     

重型拖拉机电液提升器插装式比例提升阀性能仿真与试验

为更准确地反映重型拖拉机电液提升器比例提升阀的本质特性,该文剖析了比例提升阀中各液压组件的内部结构和工作机理,并应用现代控制理论状态空间法建立了基于边界条件的比例提升阀非线性数学模型,应用MATLAB/Simulink搭建其仿真模型,基于四阶龙格库塔算法对其动、静态性能进行了仿真分析,揭示了其内部阀芯的运动规律。仿真结果表明:在静态性能方面,比例提升阀平均负载补偿压力约为1.5MPa,流量基本稳定在62L/min附近,具有良好的负载压力补偿和稳态调速特性;在动态性能方面,比例提升阀系统输出流量波动受负载变化影响小,且具有良好的动态调速性能。基于闭心式负载敏感液压系统试验平台,开展了比例提升阀稳态流量特性和动态性能试验,试验结果表明:比例提升阀静态流量输出平稳,回程误差小于5%,当负载阶跃变化时,比例提升阀可实时进行压力补偿,补偿压力约为1.5 MPa,液压冲击小,具有良好的稳态调速特性,满足重型拖拉机电液提升器田间作业需求,该研究可为拖拉机液压系统关键零部件建模仿真和试验分析提供参考。     

基于单片机的纯电动汽车电池管理系统设计

动力锂电池组的电源管理系统是延长电池循环寿命、维护电动汽车安全运行的关键。为延长电池的使用寿命,该文针对纯电动汽车,设计了一种以飞思卡尔单片机和电池管理芯片为核心的锂电池管理系统。实现对锂离子单体电池电压、电流等的检测及显示,对电池组充放电进行监控和保护,实现电池组的均衡及总电压、总电流、温度的检测,利用控制器局域网络CAN(controller area network)总线对其进行通讯设计。最后通过系统调试、精度试验和均衡试验等进行系统功能验证,证明了电池管理系统的有效性。该研究可为纯电动汽车电池管理系统设计与应用提供参考。     

计及配变无载调压分头位置的电压/无功优化方法

结合中国10kV配电系统结构和运行特征,提出了计及配电变压器无载调压分头位置的配电线路无功运行优化数学模型.根据配电变压器分接头位置只能在特定时期无载调节的特点,将实际配电负荷等值为多时段动态负荷.由该优化模型可以求得能够适应各时段负荷变化的最佳变压器分头位置和各时段最佳无功补偿容量及运行电压.介绍了采用遗传算法求解以网损最小为目标的该优化模型的主要步骤和处理方法,用实际10 kV配电线路的仿真计算验证了在电压/无功优化模型中计及无载调压分头位置优化必要性和可行性.     

可控整流缩短连续极永磁发电机电压恢复时间

连续极永磁型无刷直流发电机是具有梯形波电动势的混合励磁发电机。为了缩短电压恢复时间,该文提出可控整流方法,利用电机电枢绕组实现能量快速存储与释放,通过提高电枢绕组电动势加快电压恢复速度,并且不会增加硬件成本。采用状态空间平均法分析了超级电容储能的可控整流系统电压调节过程,完成了可控整流与二极管整流方式下电压恢复时间的理论计算和试验。试验结果表明:与二极管整流相比,可控整流能将电压恢复时间减少约一半。该研究对提高车载敏感电子设备工作的可靠性提供了参考。     

电磁振动料斗内玉米种子分散与排序输送仿真及试验

针对利用电磁振动料斗对成堆玉米种子进行分散与排序输送时无法保证工作效果和效率的问题,该文通过理论分析、EDEM仿真和实际试验对电磁振动料斗内成堆玉米种子分散与排序输送机理进行了研究,得到以下结果:1)成堆玉米种子的分散包含正向圆周运动、离心运动和滑落运动;2)当料斗直径和高度确定时,影响成堆玉米种子分散与排序输送运动状态和效率的因素有:底面倾角、轨道螺距和工作电压,表现为:底面倾角增大,只能提高分散效率;轨道螺距小于35 mm时,增大轨道螺距能够提高总效率,大于35 mm时,继续增大会降低总效率;工作电压小于220 V时,增大工作电压能明显提高总效率,大于220 V时,继续增大对总效率提升不明显;3)电磁振动料斗的最佳工作参数为工作电压220 V、底面倾角4°、轨道螺距35 mm,试验表明该参数下成堆玉米种子分散与排序输送运动状态稳定,且总效率较高。该研究为后续玉米种子定向包装及定向播种提供了参考。