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IEEETrans|电机状态监测与故障诊断综述

故障诊断和保护的历史和机器本身一样古老。电机的制造商和用户最初依靠简单的保护，如过流、过压、接地故障等来确保安全可靠的运行。然而，随着这些机器所执行的任务越来越复杂，人们也在故障诊断领域寻求改进。现在，在故障发生之初就进行诊断已经变得非常重要;由于计划外的机器停机时间可能会打乱最后期限并造成严重的经济损失。

  • 2024-10-31
  • 阅读65

【CILS】解锁卓越运营：深入研究用于工业过程优化的通信驱动多策略状态转换算法

工业过程的优化对于提高操作安全性、生产率和能源效率至关重要。然而，工业过程日益复杂，对点代理优化算法的适用性提出了挑战，如状态转移算法。“主要挑战包括有限的个体多样性、复杂的局部最优解逃逸任务以及超出预定义边界的解利用不足。”为了克服这些挑战，本研究提出了一种新的智能随机优化算法，称为通信驱动的多策略状态转移算法（CDMS-STA）CDMS-STA结合了三种自行设计的策略：通信、自学习和跨境解决方案处理。具体而言，沟通策略通过促进个人之间的信息交流和共享来增强候选解决方案的多样性。自学习策略有助于根据历史信息进行自适应调整。跨境解决方案处理策略最大限度地利用了超出定义边界的解决方案。为了评估所提出算法的有效性，在一个数值样本案例和两个化学过程案例上进行了广泛的实验实验结果表明，CDMS-STA在寻找最优解方面优于几种最先进的优化方法，这也验证了所提出的算法在工业过程优化中的实际应用潜力。

  • 2024-10-31
  • 阅读50

IEEETrans|超高速旋转球形电机中的转子损耗

1）研究对象：超高速无轴承电机新概念，致力于将转速限制推向超过2500万转/分钟的超高转速。2）文章亮点：所采用的亚毫米级尺寸球形实心钢转子通过固体转子感应电机的原理进行加速。本研究对产生的涡流损耗进行了分析，并建立了转子的热模型。转子材料的温度是关注的重点，因为它会影响转子因离心载荷而发生故障时的可实现转速。

  • 2024-10-30
  • 阅读59

IEEETrans|基于机器学习的永磁同步机械公差分类

（1）针对问题：在电机出厂测过过程中，机械公差问题难以在前期测试中被发现，然而却会在后面长期运行中带来问题。（2）文章亮点：研究了在产线末端测试验台和状态监测中对机床质量进行分类的方法。通过瞬态驱动仿真，模拟了随机分布的公差，分析了相关的频率阶，并与试验台的测量结果进行了比较。机器学习（ML）应用于模拟数据并评估生产线末端测试过程以及偏心分类，其中大部分测试用例被正确分类。如果将ML模型应用于测量数据，则结果分类稍微过高，但与测量分析相比，机器的分级保持不变。如果没有可用于训练的故障案例，则可以使用自动编码器来识别故障案例。

  • 2024-10-30
  • 阅读39

【JPC】非平稳过程性能监测的流形约束跟踪比优化

数据驱动的控制性能监测（CPM）在评估和诊断复杂工业过程的变化方面变得越来越重要，这些过程很难用精确的知识进行调查。现有的数据驱动CPM方法大多设置协方差或其他自相关指数，旨在反映与基准的全局偏差，并随后诊断导致这些变化的循环或变量。然而，由于这些方法假设序列是平稳的，因此只评估和诊断稳态波动。这限制了应用于瞬态过程可以忽略不计的工业过程。本文定义了一个综合瞬态性能和稳态性能的综合性能指标。研究了流形约束来挖掘瞬态特征，以便将其合并到基于方差的评估框架中。此外，为了解决大多数现有方法中存在的非正交方向上的信息冗余问题，我们提出了一种跟踪比率驱动的框架，以提高评估和诊断的准确性。通过一个数值例子和模拟的工业级联连续搅拌槽加热器过程，对评估结果进行了测试，并证明了所提出的诊断策略的有效性。

  • 2024-10-30
  • 阅读44

冯俊杰：大规模新能源超远距离送出的柔性直流系统集成设计方案

沙漠、戈壁、荒漠等地区大规模新能源输送负荷中心是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要举措。介绍了基于常规直流和柔性直流的大规模新能源超远距离送出方案，从适用场景、过电压、电压与无功功率调节能力、经济性等方面对比了两种方案的优劣，柔性直流送出方案具有较好的技术经济优势。提出了适用于千万千瓦级新能源基地超远距离送出的柔性直流系统集成设计方案，包括±800 kV/10 GW四端柔性直流输电系统的电气主接线、主回路参数、协调控制策略、交直流卸荷装置配置等。研究了双极单阀组和高低阀组方案选择、送端多阀组交流电压协同控制、高低阀组直流电压平衡控制等关键技术，提出了交直流卸荷装置的配置方案及投切策略。基于电磁暂态仿真验证了所提柔性直流设计方案的有效性。

  • 2024-10-21
  • 阅读52

余冰高工：MMMC两侧电流基于Lyapunov函数的控制策略

分频传输系统（fractional frequency transmission system，FFTS）是一种海上风电电能传输方案，FFTS中最为关键的装置为大功率AC/AC变换器，而模块化多电平矩阵变换器（modular multilevel matrix converter，MMMC）是一种高电压、大功率AC/AC变换器。针对MMMC输入输出两侧的电流控制，目前一般都采用传统PI控制，其控制参数多且控制效果不理想，而基于Lyapunov函数的控制策略的控制器数量、控制复杂程度和效果都优于PI控制，因此提出了MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制策略。根据MMMC的拓扑结构，推导出MMMC输入输出两侧电流解耦模型，再结合Lyapunov函数控制理论，推导出MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制的数学模型，证明了所提控制具有全局渐进稳定性，讨论了Lyapunov函数控制的不精确以及参数选择问题。最后在MATLAB仿真平台上针对MMMC输入输出两侧电流控制采用所提控制策略和传统控制策略分别在不同工况下进行实验比较，仿真结果验证了所提控制策的正确性与优越性。 关键词海上风电；模块化多电平矩阵变换器；输入输出两侧电流；Lyapunov函数控制；PI控制 0引言由于环保、可再生性、可靠性和经济性等显著优势，海上风电越来越受到重视，而我国海上风电资源丰富［1-2］，但如何将海上发电厂并入主电网中成为亟待解决的关键问题。当前输电方式为50 Hz高压交流输电（high voltage AC transmission，HVAC）和高压直流输电（high voltage DC transmission，HVDC）两种方式［3-4］。其中HVAC因其价格低廉、使用方便而广受欢迎，但随着传输距离与电机容量的增大，海底电缆充电电流过大，使其使用受限。HVDC可以解决这个问题，但需要大量费用来建设和维护一个海上换流站。针对以上不足，近年来提出了分频传输系统（fractional frequency transmission system，FFTS）［5］。FFTS又称低频交流传输系统，其原理是利用较低的电网频率（一般为50/3Hz），以改善传输电缆的性能。与HVDC相比，FFTS只需一个陆上AC/AC变换器就可以显著降低成本［6］。在FFTS系统中，AC/AC变换器是最重要的设备。为更好实现AC/AC变换，R. Erickson等采用模块化多电平矩阵变换器（modular multilevel matrix converter，MMMC）这种直接AC/AC变换器拓扑结构［7-9］。它采用了级联H桥子模块，使其具备高电压、大容量的特点，但MMMC系统拓扑复杂，需要同时对9个桥臂多个子模块进行电压平衡和循环控制。为了实现上述控制，目前已有部分学者对MMMC的控制方案进行了研究。目前大部分文献主要研究对MMMC输入侧［10-12］、输出侧［13-15］、电容电压和桥臂环流［11］进行控制。其中关于电容电压和桥臂环流的研究较多，例如文献［16］提出了桥臂电流再生策略。文献［17］提出了交叉SRF解耦算法以处理输入输出两侧不同频率的循环电流之间的紧密耦合。文献［18-19］提出了基于支路能量平衡的控制策略。文献［20］提出注入最优循环电流与共模电压实现MMMC全频域电容电压平衡。文献［21］提出了新的能量平衡控制方法，其在平衡各子模块电容器电压的同时允许变换器四象限运行。但目前对于MMMC输入、输出两侧控制大都采用传统PI控制［11-12］，例如文献［22］提出了MMMC双αβ0变换方法，实现了输入、输出两侧的电流和桥臂电流的解耦控制，但输入、输出两侧电流仍用传统PI控制，其控制性能并不理想。目前MMMC输入输出两侧控制存在问题的根源在于采用传统的PI控制，而传统的PI控制仅适于线性、定常、单变量的被控对象，而MMMC输入、输出两侧的被控对象具有非线性、时变、多变量的特点，因此，当传统的PI控制用于MMMC输入、输出两侧控制时，首先须对MMMC输入、输出两侧对象进行多变量解耦，并对非线性对象在小范围内进行线性化处理，从而把多变量、非线性的MMMC输入、输出两侧对象变为多个单变量的线性对象，最后才能采用多个PI控制器进行控制。但是，这样的解耦、线性化处理过程会带来解耦不彻底、系统大范围变化时系统稳定差（即难以确保系统全局稳定性，仅能在小范围局部稳定），且多个PI控制器的参数整定及自适应变化困难等问题，因此，传统的PI控制用于MMMC这种复杂对象控制难以取得理想的控制效果。从本质上讲，非线性、多变量的MMMC输入、输出两侧对象应该采用非线性、多变量的控制方法，这样才能达到理想的控制效果，且可以根本解决传统的PI控制用于非线性对象控制的问题。

  • 2024-10-21
  • 阅读70

梅生伟教授：基于深度学习的新型电力系统建模、感知和调控

清华大学教授、青海大学副校长梅生伟教授作了题为“基于深度学习的新型电力系统建模、感知和调控”的技术报告，征得梅教授同意，特与您分享！

  • 2024-10-16
  • 阅读691