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关键词： 拟变分H-半变分不等式   不动点定理   反问题   演化拟变分H-半变分不等式   最优控制  

摘要： 拟变分H-半变分不等式理论是变分不等式理论的推广,它被广泛应用于物理、金融、工业等领域,该理论具有重要的研究意义.本文主要研究自反Banach空间中的两类非线性拟变分H-半变分不等式组:强耦合拟变分H-半变分不等式组(简称,(QVHIs))和强耦合演化拟变分H-半变分不等式组(简称,(EQVHIs)). 结合变分选择、不动点定理等理论,我们证明了(QVHIs)解的存在性与弱序列紧性.我们研究了一类(QVHIs)反问题,并得到了(QVHIs)反问题解的存在性和弱紧性.最后,我们研究了静态弹性接触问题模型. 结合变分选择、不动点定理、满射定理、Minty技术、伪单调性和非光滑分析理论,我们证明了(EQVHIs)解的存在性与弱序列紧性.运用Weierstrass极小化定理,我们研究了一类关于(EQVHIs)的最优控制问题,得到了最优控制问题解的存在性和弱紧性.

关键词： HGC   EGC   回针   TDC   矢量控制  

摘要： 厚板精轧机采用电动压下加上液压压下的控制方式控制轧件厚度精度，压下位置的准确性就显得尤为重要，电动压下偏差过大液压压下补偿不到位会造成轧件的厚差不均，无法满足产品的合格标准。某钢厂因电动压下的位置回弹，导致产品的厚差偏大，无法满足产品合格标准。为了改善某钢厂精轧机电动压下位置偏移的情况，通过对设备做动作的曲线跟踪，对各运行数据进行收集；生产过程做录像跟踪，数据和实际情况对比等措施，对某钢厂厚板产线的精轧电动压下系统进行分析，并制定改善措施。

关键词： 空压机   电机控制参数   矢量控制   实时仿真   智能优化算法  

摘要： 随着工业自动化技术的迅速发展,对电机控制系统的性能要求日益提高,特别是在广泛应用于各行各业的关键设备空压机中。然而,传统的电机控制参数优化方法往往难以满足效率和精度不断增长的需求,尤其是在复杂的工作条件和负载变化的情况下。本研究通过集成Activate Flu Mold框架中的电机预测模型,并结合Python构建的实时仿真平台,对转速、扭矩等核心控制参数进行精细化优化,寻找最契合空压机电机运行需求的控制方案,确定最优的d轴和q轴电流配置,从而在满足给定扭矩和速度指令的同时,实现电机总损耗的最小化。此外,本研究还引入了群智能算法,对电机的PID控制参数进行调整与优化,通过整合五种被控对象函数模型,有针对性的对不同电机PID控制参数进行优化,旨在突破传统控制方法的限制,实现更高效率和性能的电机控制解决方案。 本文首先详细介绍了总体方案设计,包括群智能算法的原理、电机矢量控制的基本原理及相关评价指标,以提供控制参数优化的理论基础和技术支持。接着,文章详细阐述了空压机电机控制参数优化系统的算法设计与实施过程,讨论了智能优化算法在电机控制参数优化中的应用,包括算法选择、参数调整策略及优化过程的具体实现。通过整合先进的电机预测模型,并实时模拟电机运行状态,本研究为控制参数的动态调整提供了实验和测试的实时仿真,并设计了系统的可视化界面,验证了参数调优效果。 最后,通过在朗高电机上位机搭建测试环境,完成了仿真验证和上位机验证。群智能优化控制参数界面展示了PID参数优化效果,包括优化前后性能的对比分析。实时仿真界面不仅展示了对电机转速、扭矩和电流等控制参数进行优化,还展示了通过多电机实时仿真对群智能算法的验证,为空压机电机控制技术的发展提供了新的视角和方法,也为提升电机控制技术的性能和效率奠定了坚实的基础。

关键词： IGBT模块   功率模组   并联   均流   环流  

摘要： 随着石油、煤炭等能源的不断开采,化石能源逐步枯竭,以及人类对环保意识的觉醒,以光伏、风电和储能为代表的新能源深受人们的好评。同时近几年,新能源技术的不断发展,并网变换器在新能源发电领域广泛应用。针对变换器大容量、高可靠性及模块化设计等要求,以IGBT模块作为功率开关的三相功率模组并联运行成为了当前研究的热点,尤其是采用三相兆瓦级功率模组的并联,可成倍提高设备单机功率容量,提高大功率变换器设计的灵活性与可靠性,降低系统设计成本,具有重要的研究应用价值与意义。 首先,本文概述了三相兆瓦级功率模组的并联,概括了不同形式变换器的拓扑结构及其特点,进而确定所需研究功率模组并联系统的拓扑结构。通过介绍功率模组的主要组成部分及其功能,阐述了均流、环流的定义及联系,分析了功率模组并联的环流回路,并概括了均流、环流对功率模组并联的影响。同时分析了改善均流、抑制环流是三相兆瓦级功率模组并联所面对的关键问题。 以三相两电平电压型PWM变换器共直流侧的并联结构为基础,建立三相功率模组并联系统的平均值模型,以并联的平均值模型为基础,研究分析电感值、占空比、温度、驱动电压等因素对均流的影响,以及开关延迟与死区时间对环流的影响。研究表明功率模组间各因素参数的对称性、一致性是对功率模组并联应用中保持均流、抑制环流的理论依据。 在实际应用中无法保证各因素参数的一致性与对称性,通过仿真可更加直观的观测各因素参数的影响情况。为了建立仿真控制模型,在旋转坐标系下简化了并联控制的模型结构,分析SVPWM的原理及实现方法,并介绍了两种电流控制策略,搭建了2MW三相功率模组并联系统的仿真模型,以及IGBT的导通模型。仿真研究各因素参数对均流与环流的影响,仿真验证通过驱动电压的调节来实现电流的平衡,并指出驱动电压的调节对温度的调节最佳。 最后,本文以现有2MW变换器为基础,搭建了2MW的功率模组并联的试验平台。通过试验验证各因素对均流、环流的影响,试验结果表明,调节驱动电压可改善由于极端温差引起的不均流,解决了由于极端温差引起的不均流的问题。

摘要： Silicon-based insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are often regarded as the “CPU” of electrical systems due to their ease of control, high voltage, and high current capabilities. The IGBT is a unidirectional device and needs to be co-packaged with an anti-parallel diode for current freewheeling in inductive loads. They are widely used in power conversion and motor drive hardswitching applications because of their high current density and cost-effectiveness. Reverse conducting IGBTs (RC-IGBTs) incorporate both the IGBT and antiparallel diode into a single chip, offering low cost, compact size, high reliability, and low thermal resistance. However, the application of RC-IGBTs in hard-switching is limited due to the conflicting requirements in carrier distribution between the IGBT and diode modes of operations. To improve the reverse recovery characteristics of RC-IGBTs in the diode mode, it is crucial to lower the reverse recovery loss (Erec) to reduce switching power loss, decrease the reverse recovery time (Trr) to support higher switching frequencies, improve the softness factor (S)for effective electromagnetic interference control, and reduce the peak reverse recovery current (Irrm) to enhance device reliability. This thesis presents the design and characterization of a novel RC-IGBT with superior reverse recovery characteristics for hard-switching applications such as motor drive ***, the novel RC-IGBT incorporates critical structures such as a punch-through (PT) NPN and a JFET for electron extraction (EE). These structures were designed and experimentally validated by fabricating a discrete PT-NPN diode. Compared with a conventional Self-adjusting P Emitter Efficiency Diode (SPEED), the proposed PT-NPN diode provides a much larger S (+23%), a shorter Trr(-5%), and a much reduced reverse recovery charge Qrr(-20%) at a nominal current. Second, the analysis and characterization of the PT-NPN diode are further performed. Numerical analysis shows t

关键词： 双三相永磁同步电机   矢量控制   少位置传感器控制方法  

摘要： 为了实现双三相永磁同步电机高性能、高精度的电机控制,一般采用磁场定向控制算法进行控制。该算法需要实时获取电机的转子位置,电机转子位置的识别精度对电机的高性能、高精度控制有着十分重要的影响。光电编码器是常用的高精度位置传感器,可观测转子位置较多,因而成本高昂,且容易降低系统的可靠性,而霍尔位置传感器是常用的低精度位置传感器,可观测转子位置较少、结构简单,因而成本较低,可靠性相对较高。使用霍尔位置传感器获取电机转子位置的主要问题在于转子初始位置检测困难,调速区间受限等,因此如何在使用霍尔位置传感器的条件下得到高精度的转子位置信息是实现高性能永磁电机驱动的关键问题,具有重要的理论研究意义和工程应用价值。 本文以双三相永磁同步电机为研究对象,对电机数学模型、调制算法、控制策略、参数测试、少位置传感器下转子位置估计与转速估计等问题进行了研究。 首先,对双三相永磁同步电机的数学模型、逆变器调制算法和传统控制策略进行了研究。推导了六相静止坐标系下电机的数学模型、VSD变换下电机的数学模型、旋转坐标系下电机的数学模型;介绍了双三相永磁同步电机常用的逆变器调制算法;介绍了少位置传感器转子位置估计的基本原理。 其次,结合电机数学模型和调制算法,介绍了双三相永磁同步电机矢量控制中常用的控制方法,给出了电流环与转速环参数整定方法;研究了一种考虑积分饱和的双三相永磁同步电机混合矢量控制策略,该策略可以避免由于积分饱和效应带来的电机控制性能恶化的问题。分别对该策略中的抗饱和PI控制器、电流环抗饱和回路和转速环抗饱和回路进行介绍,并利用仿真软件对该策略进行了验证。 再次,针对少位置传感器双三相永磁同步电机转子位置估算方法展开了研究。针对传统方法存在的问题,研究了一种基于非线性磁链观测的位置矢量跟踪观测器。仿真结果表明,该观测器的转子位置估计性能与转速估计性能均优于传统方法,且可实现无位置传感器运行,进一步提高了转子位置估计与转速估计的可靠性。 最后,针对考虑实际运行参数的双三相永磁同步电机转子位置观测方法展开了研究。分析了基于非线性磁链观测的位置矢量跟踪观测器特性,以及转子位置估计与转速估计误差的主要影响因素。为了进一步提高转子位置与转速估计性能,研究了霍尔位置传感器位置与电感参数的离线测量方法,并对待测电机进行了参数测试。实验结果表明,考虑实际运行参数的基于非线性磁链观测的位置矢量跟踪观测器的转子位置与转速估计性能明显优于平均转速法等传统少位置传感器转子位置与转速估计方法。

关键词： 碳减排   动态定价   最优控制   不确定最优控制  

摘要： 随着全球经济的迅速发展,环境污染问题越来越突出,而大多数环境污染都是由二氧化碳的过量排放造成的.因此,碳减排成为目前国家和学术界关注的重点.在市场中,越来越多的消费者开始关注产品的碳含量并具有一定的绿色偏好,同时政府也通过制定限制政策来控制企业的碳排放行为.此外,减排过程本身也会受到诸如人口、经济、天气等外部因素的影响,表现出一定的不确定性.因此,本文将从消费者偏好和政府限制方面,在确定和不确定两种环境下,研究企业生产产品的最优控制策略,具体研究内容如下: 首先,建立确定环境下的企业最优定价与减排努力决策模型.此时销售周期为有限水平,但销售周期是作为控制变量存在的.企业的需求受到消费者绿色偏好的影响,同时与产品定价有关,库存受到需求的影响并存在一定比例的内部衰减.利用最优控制理论对模型进行求解,得到最优控制的解析表达式,再通过数值例子验证所得到的结论.最后,对模型中的主要参数进行敏感性分析,观察其对控制系统最优策略以及最优值的影响,从中得出相应的管理启示. 其次,研究基于Cap-and-Trade机制下的企业动态定价与生产库存管理策略.企业在Cap-and-Trade机制的限制下,可以在销售周期的末尾根据本企业的周期碳排放量进行碳限额交易,企业的需求受到产品定价与库存的影响,库存与生产水平和需求相关,并且库存内部有衰减.通过Pontryagin极大值原理求解出企业的最优控制策略和相应的状态变量的解析表达式.通过数值实验对比企业实施碳交易和不实施碳交易策略之间的差距,借助参数敏感性分析,最后得到管理性意见. 最后,探讨不确定环境下无限销售周期中企业生产低碳产品的最优定价与生产库存策略.由于外部不确定因素的干扰,产品减排水平与产品库存水平表现出一定的不确定性,因此,用不确定微分方程描绘状态变量的动态变化过程.借助不确定最优性方程,求解不确定最优控制模型,得到模型的最优值,并进一步讨论企业的长期稳态策略.通过数值实验观察参数的改变对初始值和稳态策略的影响.

关键词： 压接型IGBT   电-热-力场耦合   动态应力特性   额外应力差   寿命评估   机器学习  

摘要： 随着直流输电系统电压等级的逐步攀升,换流阀需承受更大的功率等级,压接型IGBT器件作为换流阀内主要的大功率器件,其可靠性直接决定了直流输电系统的运行可靠性。目前针对压接型IGBT器件的可靠性研究多以电气静态参数为测试对象,该参数需要从器件的破坏性实验中获取,导致一方面测试成本过高,另一方面无法反映出应力、结温等重要物理参数对寿命的影响关系。本文通过对所建立压接型IGBT有限元模型进行仿真计算,明确其在不同应力、结温条件下的物理特性及预测寿命影响规律,并提出一种基于机器学习的改进寿命预测方法。 首先,为解决在不同结温、压力条件下,压接型IGBT器件的稳态物理特性变化规律不明的问题,本文以单、7、9、36芯片IGBT器件为例,建立计及温度与接触效应的多物理场耦合压接型IGBT有限元稳态模型,通过改变夹具压力和水冷散热能力两个主要的外部条件,探究结温、应力变化对器件电气以及热力学特性的影响规律,明确IGBT器件存在合适的夹具压力与散热系数使器件处在最佳工作状态。 其次,以稳态模型为基础,引入瞬态电流激励并搭建7芯片IGBT瞬态有限元模型,进行秒级以及分钟级功率循环仿真模拟,得到IGBT芯片表面应力与结温随功率循环变化曲线,探究了不同循环周期大小下的应力变化规律,并首次发现功率循环过程中存在的额外应力差现象。在此基础上,深入分析并揭示了额外应力差的产生机理,同时探究了额外应力差对预测寿命的影响规律,为压接型IGBT寿命预测时所需考虑的应力参数提供了参考。 最后,在传统Coffin Manson-Basquin物理寿命预测模型计算得到的预测寿命基础上,以TG1500SW45YB-P200型IGBT器件等效有限元模型为研究对象,进一步探究了不同温度极值、温度分布以及应力分布对器件预测寿命的影响规律,并分析了其影响机理。此外,提出了一种以热力学特性参数为基础,增加惩罚项的改进XGBoost寿命预测模型,并对模型进行了测试,验证了模型在进行IGBT芯片寿命预测时具有良好的准确性与泛化能力,为压接型IGBT器件寿命评估方法研究提供了一种可靠的设计思路。