关键词： 电气化铁路   可再生能源   电能质量  

摘要： 电气化铁路具有安全性好、舒适度高及单位能源消耗低等优势，但随着铁路电气化率的不断提升，其消耗的电能持续增加，给电网带来了电能质量问题。本文在分析铁路电气化发展需求的基础上，梳理总结了牵引供电系统的建设情况及应用现状。为助力实现“碳达峰、碳中和”目标，在保证电气化铁路安全性和可靠性的同时，从能源利用率及环保性等方面总结了电气化铁路供能系统的关键技术与发展趋势，以期为相关领域的建设和发展提供参考。

关键词： 永磁同步电机   参数敏感性   自抗扰控制   无感控制  

摘要： 随着全球能源危机、环境污染和气候变化等挑战的不断升级,发展新能源是推动经济可持续发展和能源转型的关键。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)由于其所具有的宽高效区间、低铜耗和铁耗、优越的动态性能、平稳转矩输出等特点,在新能源领域中发挥着至关重要的作用。在新能源汽车辅助系统中,常使用低扭矩电机进行控制。为确保辅助系统能够在多变工况中稳定运行,需要对低扭矩电机控制算法进行改进。传统磁场定向控制算法(Field Oriented Control,FOC)因其内环快速性的不足,在应对复杂工况时,可能因响应速度不够而使控制系统性能下降。在此基础上,采用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)可以改善内环快速性,但仍具有参数敏感性过高的问题。此外,虽然传感器可以直接测得转子位置进行转速环控制,但考虑到成本、体积及可靠性问题,发展无传感器控制算法也是十分必要的。本文主要针对以下方面研究: (1)针对传统PMSM控制算法电流内环快速性不足的问题,为确保系统能够快速稳定地作出响应,并降低参数敏感性带来的负面影响,设计了基于无差拍电流预测控制(Deadbeat Predictive Current Control,DPCC)的鲁棒性改进方法。由DPCC控制器的时序图出发,考虑到采样、计算以及脉宽调制的固有延迟,增加一步延迟补偿,提升电流内环快速性;结合传统DPCC算法的电流预测方程,引入补偿因子对电压预测方程进行改进,提高电流内环的参数抗扰性能;设计电流矫正跟踪注入算法,减小失配下的稳态电流误差;通过进行仿真及实验验证理论可行性。 (2)针对PMSM在依赖传统霍尔传感器获取位置信息所带来的设备体积增加、成本上升以及对环境工况适应能力较差等问题,设计了基于超局部模型的无参数无传感器龙伯格观测器(Luenberger Disturbance Observer,LDO),实现多变工况下参数偏移标定值时的反电动势精确观测,显著降低了对电机参数的依赖性;引入锁相环对所得到的反电动势观测值进行信息提取,确保无传感器下的精确控制;通过进行仿真及实验验证理论可行性。 (3)针对PMSM在启动阶段采用无感控制易发生失稳的问题,设计了基于扰动抑制PID的前置滤波器,有效降低了启动转速预测误差;设计了自抗扰控制器取代传统转速外环中的PID控制器,在应对外环转速噪声、转矩噪声影响时抗扰性能更佳;通过进行仿真及实验验证理论可行性。

关键词： 虚拟现实技术   风力发电   综述   研究现状   技术应用  

摘要： 虚拟现实（Virtual Reality,VR）技术是一种融合仿真技术和传感技术等多种技术手段，利用现实世界构造虚拟世界，协助解决工程实际问题的创新技术。该文以研究VR技术在风力发电领域的应用为目的，着重讨论分析国内外VR技术在风力发电系统发展现状，并对VR技术在风力发电领域应用的技术难点与应用前景进行讨论与分析。

关键词： 永磁同步电机   故障检测   深度学习   图神经网络   状态空间模型  

摘要： 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其高效能和良好的控制性能,在牵引列车等工业领域得到广泛应用。然而,在长期运行过程中,永磁同步电机可能出现隐性故障,这类故障通常不易被察觉,虽然短期内不会引发严重后果,但会对电机的性能和系统的长期可靠性造成潜在威胁。 传统的故障检测方法多基于模型方法,如自适应观测器和系统辨识模型。然而,随着永磁同步电机系统结构的复杂化和集成化程度提升,准确建模变得愈发困难,导致基于模型的方法在永磁同步电机隐性故障检测中的适用性下降。 针对永磁同步电机长时间工作情况下存在的隐性故障检测效果不佳的问题,结合深度学习,实现对永磁同步电机的隐性故障检测。主要完成的工作如下: 1)针对现有的基于图神经网络的故障检测方法的不足,提出了一种将图注意力神经网络GAT(Graph Attention Networks,GAT)和Transformer结合的故障检测方法。该方法通过编码器(Encoder)结构融合时序特征与空间图结构特征,同时提取时域特征和空域特征,实现时空融合建模,可以有效提升了隐性故障检测的准确率与模型的泛化能力。 2)针对实际工业中,设备的计算资源受限,当输入序列过长时,基于Transformer模型的计算效率较低和计算高成本,阻碍了在现实场景中的部署。进一步提出了一种将图注意力神经网络GAT和状态空间模型(State Space Model,SSM),Mamba模型结合的轻量化方法。该方法能够在保留长期依赖建模能力的同时显著降低计算开销,提高推理效率,适用于长序列场景下的隐性故障检测。

关键词： 永磁同步电机   超螺旋滑模控制   终端滑模控制   幂次趋近律   扩展干扰观测器  

摘要： 永磁同步电机(PMSM)因振动噪声低、弱磁范围广、效率高、可靠性强等优点为推动新能源汽车产业的兴起注入活力。然而,时变的内部系统参数和外部干扰会影响PMSM转速系统控制性能。因此,滑模控制(SMC)因其对系统内外部扰动不敏感及鲁棒性强等优点在PMSM中得到良好应用。本文主要内容围绕以下三个部分: 第一部分,详细介绍了 PMSM工作原理及经典滑模控制方法。首先,基于坐标变换理论,同时分析PMSM在实际运行中会受到的干扰因素,分别建立其在理想状态和受扰动状态下的数学模型。其次,介绍了经典滑模控制原理、四种经典趋近律方法及经典终端滑模控制理论。接着,详细阐述了经典超螺旋算法(STA)的工作原理,并系统性地设计了经典超螺旋滑模控制律的完整实现流程。最后,介绍了本文用到的基本引理,为后续的理论分析与算法优化提供重要的理论支撑。 第二部分,针对受到外部扰动的PMSM转速系统,提出一种改进的积分型快速终端超螺旋滑模控制(IFTSTSMC)策略。首先,设计了一种积分型快速终端滑模面,在此基础上得到滑模控制律,并且引入改进的超螺旋算法(STA)得到辅助控制律来增强系统鲁棒性。其次,基于李雅普诺夫理论证明了滑模面的可达性及整个闭环系统的稳定性。所提控制策略不仅可以在有限时间内使系统状态变量全局快速收敛,同时通过改进算法有效降低了经典滑模控制固有的抖振现象,提升了系统的动、稳态性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台进行对比实验,进一步证实该策略的有效性和其在性能上的优势。 第三部分,针对受到内部摄动和外部扰动的PMSM转速系统,提出一种基于扩展幂次滑模扰动观测器(EESMDO)的自适应超螺旋积分滑模控制策略(ASTISMC)。首先,设计了一种扩展幂次滑模扰动观测器,改进了经典的幂次趋近律,实现对集总扰动进行精确估计并前馈补偿。其次,设计了自适应超螺旋积分滑模控制器,通过积分滑模面得到滑模控制律,并且结合改进的自适应超螺旋算法得到辅助控制律增强系统鲁棒性。同时对整个闭环系统构建类二次型李雅普诺夫函数进行稳定性证明。所提策略可在线自动调整增益大小,具有更快的响应速度、更佳的控制精度与更强的抗干扰能力。最后通过Matlab/Simulink仿真平台进行对比实验,证实该策略的有效性与优越性。

关键词： 智能电网   人工智能   调度优化   机器学习  

摘要： 随着智能电网技术的快速发展，电网调度优化作为其核心组成部分，正面临着前所未有的机遇与挑战。人工智能技术，尤其是机器学习和深度学习，在电网调度优化中的应用日益广泛，为提高电网运行效率、增强电网的稳定性和可靠性提供了新的解决方案。首先，本文介绍了智能电网的发展背景和人工智能技术的兴起，阐述了智能电网调度优化的重要性，包括对电网稳定性和能源效率的影响。其次，文章概述了人工智能技术在电网调度中的应用，包括预测负载需求的智能算法和优化发电资源分配的智能系统。还分析了人工智能技术在电网调度优化中面临的挑战，如数据安全与隐私保护、算法的实时性与准确性等。最后，文章展望了人工智能技术的发展趋势以及与智能电网融合的前景，为未来智能电网调度优化的研究和实践提供了参考。

关键词： 煤矿皮带机   外转子永磁电机   温度特性  

摘要： 为进一步探究煤矿皮带运输机永磁同步电机在运行过程中的发热问题，以一台自主研究设计的永磁同步电机为例，通过建模和仿真分析方法，对该永磁同步电机在稳态和动态变化下的温度场分布情况进行研究，结果显示，该永磁同步电机各部件的温度仍在合理范围内，能够满足F级绝缘和永磁体材料N38SH的温度要求，同时温升过程对电机性能亦不产生显著影响，因此可以认为该永磁同步电机整体设计较为合理。

摘要： 在国家大力推动能源技术自主创新、加快构建新型电力系统的战略导向下，国网冀北电科院以助力国网冀北电力有限公司争创“两个标杆”为导向，将电力装备国产化替代作为重点攻关方向，通过强化科研激励机制、整合跨专业技术力量，持续推动火电机组核心控制系统自主创新，为破解进口技术垄断、提升能源装备自主可控水平筑牢政策与机制基础。

关键词： 永磁同步电机   滑模控制   指数趋近律   级联扩张状态观测器  

摘要： 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motors,PMSM)具有高动态性能、高功率密度、高转矩电流比和高效率等优势,目前广泛应用于高精度伺服控制系统中,如机器人、数控机床、大口径望远镜等。论文的核心目标是探索一种高性能的转速和电流闭环控制算法。在对现有控制策略进行归纳与分析的基础上,发现响应速度快、抗干扰能力强的滑模控制算法具备较大的优势。然而,滑模控制的高频抖振问题成为其推广应用的主要限制因素。而传统的扩张状态观测器调节带宽时会对噪声更加敏感。针对这两个问题,论文从趋近律和级联扩张观测器入手,提出一种基于滑模和自抗扰的控制策略,具有一定的研究意义与工程价值。 首先,针对传统指数趋近律收敛速度慢的问题,提出一种基于非线性自适应函数的指数趋近律,基于该趋近律的滑模控制策略使系统具有更快的收敛速度和更小的抖振,引入的自适应函数解决了趋近律的指数项导数不连续的问题。针对传统的龙伯格观测器性能差的问题,提出一种自适应龙伯格观测器对系统的总扰动进行估计并补偿,该观测器具有更快的响应速度且不影响系统的稳态性能,进一步提升了系统的抗干扰能力和速度跟踪性能。 其次,为解决传统级联结构扩张状态观测器在动态观测过程中存在的观测延迟问题,提高系统对扰动和不确定因素的抑制能力,提出一种基于级联扩张状态观测器的电流环自抗扰控制策略。相比于传统扩张状态观测器,级联扩张状态观测器通过改进的级联结构优化了状态估计精度,使得观测信息更加准确,减少了滞后对控制性能的影响。 最后,为验证本文所提出的改进指数趋近律与级联扩张状态观测器算法的有效性,在Matlab/Simulink中搭建了仿真实验平台。仿真结果证明了所提出的速度环和电流环控制策略的优越性。此外,在双电机拖动伺服控制平台上,对电机转速的快速响应时间以及其对负载的抗扰性进行了验证。在电机转速响应时间实验中,开展了与传统滑模控制方法的对比实验,验证了改进指数趋近律算法的快速性。在负载扰动实验中,给电机施加不同的负载,并将控制效果与传统扩张状态观测器的控制效果进行对比。实验结果表明,本文提出的控制策略能够有效提升电机的快速性和抗扰能力,展现出一定的优越性。

摘要： 在新一轮科技革命和产业变革的背景下，以数字技术、网络技术为代表的新质生产力正在重塑城市发展格局。同时，5G、物联网等新一代通信技术的快速发展，为城市信息化建设提供了强大的技术支撑。新质生产力与通信技术的协同应用，已成为推动城市高质量发展的重要引擎。新质生产力是以数字技术、网络技术和智能技术为核心，通过数据、信息、知识的深度融合与创新应用，推动生产方式、组织形态和价值创造模式变革的新型生产力形态。它具有数字化、网络化、智能化和创新驱动的特征，正深刻影响着城市发展的方方面面。