上海交通大学学报

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基于改进无源性控制的三相LCL并网逆变器输出导纳重塑方法

王晗, 张建文, 施刚, 朱淼, 蔡旭

2023,57 (9): 1105-1113.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.120

摘要 ( 275 )

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PDF(3313KB) ( 842 )

基于能量函数的无源性控制(PBC)被广泛研究并用于并网变换器以获得更好的控制性能.然而,传统的PBC方法依赖并网变换器的精确数学模型,且已有研究较少考虑数字控制的延迟效应以及电容性电网或复杂弱电网下电网阻抗的不确定性对系统稳定控制的影响.鉴于此,针对三相LCL并网逆变器提出一种改进PBC方法以实现导纳重塑,通过增加电容电流前馈将系统无源区域扩展到奈奎斯特频率,在电网阻抗宽范围变化下实现LCL谐振频率的有源阻尼控制,并提出改进PBC控制参数设计方法.在3 kW并网逆变器样机平台上开展仿真和实验研究,验证了理论分析的正确性.

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省间-省内两级市场协调下两阶段分布鲁棒经济调度模型

陈熠, 王晗, 徐潇源, 胡友琳, 严正, 曾丹, 冯凯

2023,57 (9): 1114-1125.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.121

摘要 ( 699 )

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PDF(2373KB) ( 98 )

为促进全国范围内资源优化配置,我国积极开展跨省电力交易,并将逐步形成省间-省内两级电力市场运作的模式.在此背景下,提出一种考虑省间-省内两级市场协调运行的日前-日内两阶段经济调度框架.在日前调度阶段,构建省间-省内双层日前经济调度模型;在日内调度阶段,建立考虑源-荷预测偏差的日内经济调度模型.进一步,为应对源-荷预测偏差不确定性对经济调度的影响,提出日前-日内两阶段分布鲁棒优化模型及其求解方法,实现随机场景模糊集表征下日前-日内两阶段经济调度.最后,利用IEEE 39节点和118节点系统构建多送端-多受端互联的测试系统,利用算例仿真验证了所提模型及方法的有效性.

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考虑碳配额引导需求响应的微电网能量管理策略

姜恩宇, 陈宇, 施峥靖, 吴哲城, 林顺富, 李东东

2023,57 (9): 1126-1136.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.378

摘要 ( 749 )

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PDF(2823KB) ( 119 )

为了减小微电网运行中可再生能源随机性和波动性造成的预测出力误差,提出考虑碳配额引导需求响应的微电网能量管理策略.构建两层模型预测控制(MPC)的能量管理模型,上层利用长时间尺度模型预测控制构建碳排放配额机制,引导电动汽车参与微电网的需求响应,实现微电网经济运行,降低碳排放量;下层使用MPC滚动优化和反馈校正来实现预测域与控制域之间的耦合,利用短时间尺度模型预测控制平抑可再生能源预测误差造成的功率波动.算例分析结果表明:所提能量管理策略能够有效引导电动汽车或其他可控负荷参与需求响应,实现微电网低碳经济调度和稳定运行.

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基于模糊场景聚类的微电网两阶段优化配置

米阳, 李海鹏, 陈博洋, 彭建伟, 魏炜, 姚艳

2023,57 (9): 1137-1145.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.090

摘要 ( 683 )

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PDF(7524KB) ( 126 )

针对极端天气会对微电网的稳定运行造成一定影响的问题,提出一种基于模糊场景聚类的微电网优化配置策略.利用历史天气数据,采用模糊场景聚类方法处理源侧天气的随机性导致新能源出力波动的问题;并在负荷侧建立鲁棒优化模型,处理一定范围内的负荷波动.利用一年中8 760 h的场景,区分模糊场景聚类所特有的隶属特征,得到典型场景和极端场景.考虑极端场景对微电网优化配置的影响,建立以综合成本最小的两阶段鲁棒模型,运用列和约束生成算法进行分解,最后用Cplex求解器迭代求解.仿真分析验证了所提优化配置策略的有效性与可行性.

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面向高比例清洁能源消纳的含灵活性资源电力系统规划方案优选

郭咏涛, 向月, 刘俊勇

2023,57 (9): 1146-1155.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.269

摘要 ( 166 )

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PDF(2433KB) ( 771 )

高比例清洁能源具有波动性及间歇性等特点,其大规模接入给电力系统灵活性带来巨大挑战.为提升系统可再生能源消纳能力,考虑火电灵活性改造、投建燃气机组和投建储能的多种灵活性资源,建立一种计及多类型灵活性资源功率特性的电力系统规划方案优选模型.通过改进的IEEE 24节点电力系统和12节点天然气互联系统进行仿真分析,验证所提模型的有效性,并从经济性、消纳能力、低碳性等角度对灵活性规划方案进行优选以满足不同的规划需求.

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双馈风电场抑制电网低频振荡的自适应附加控制策略

刘新宇, 王森, 曾龙, 原绍恒, 郝正航, 逯芯妍

2023,57 (9): 1156-1164.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.135

摘要 ( 671 )

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针对大型风电场跨区输送电能时引起的弱或负阻尼低频振荡问题,提出一种基于李雅普诺夫稳定性理论的快速终端滑模附加阻尼控制策略.研究双馈风力发电机(DFIG)灵活的功率调控特性和快速响应阻尼调节能力,根据DFIG转子外加电压与磁链之间的关系和滑模变结构控制方法设计转子磁链控制器.在系统发生低频振荡时,期望磁链值与实际磁链值产生偏差,附加阻尼控制器输出一个自适应控制信号到转子侧功率控制环节,提高风电场有功出力,抑制系统的低频振荡.在MATLAB/Simulink中建立风电并网系统仿真模型进行离线仿真实验,并搭建基于实时数字仿真系统的大型风电场跨区输电模型进行实时仿真验证.离线仿真和实时仿真结果均表明:当系统发生低频振荡时,应用所提控制方法能够快速调节DFIG发出有功功率,增强系统的阻尼水平,有效抑制系统低频振荡抑制.

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考虑地震攻击交通网影响的配电网韧性评估及提升策略

颜文婷, 杨隆, 李长城, 罗伟

2023,57 (9): 1165-1175.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.152

摘要 ( 768 )

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严重的地震灾害不仅会造成配电网大面积停电,还会损坏交通网,阻碍配电网恢复资源的运输,进而减缓配电网恢复.考虑地震攻击交通网的影响,提出地震灾害下配电网的韧性评估方法及韧性提升策略.首先,基于地震动峰值加速度建立反映地震灾害与交通-配电网故障概率关系的地震攻击模型,量化地震灾害对交通-配电网的影响,并生成交通-配电网故障场景.其次,引入配电网抢修队等待道路修复疏通时间,提出配电网韧性评估指标.再次,构建考虑故障线路抢修、道路修复疏通以及应急资源调度的配电网恢复双层优化模型并求解,上层优化模型以最小失电负荷量为目标,下层优化模型以最短配电网抢修队等待道路修复疏通时间为目标.最后,采用12节点交通网与IEEE33节点配电网耦合算例,验证所提韧性指标的可行性以及恢复方法的有效性.结果表明:考虑地震攻击交通网影响的配电网韧性评估指标更准确,所提的恢复策略能有效提升地震灾害下配电网韧性.

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基于多光谱阵列的C₄F₇N/CO₂混合气体局部放电光学特征分析与诊断

李泽, 钱勇, 臧奕茗, 周小丽, 盛戈皞, 江秀臣

2023,57 (9): 1176-1185.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.299

摘要 ( 132 )

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局部放电(PD)的光学检测是反映设备绝缘状态的重要方法.C₄F₇N/CO₂混合气体是目前最具有潜力的SF₆替代气体,但是缺乏针对该混合气体光学PD特性和诊断方法的研究.构建了一个可采集7个特征波段的PD多光谱阵列检测平台,制作了4种PD缺陷,分析了5种不同比例的C₄F₇N/CO₂混合气体和纯SF₆气体条件下多光谱PD特征在相位分布、能量分布和特征堆叠图的异同,提出了一种基于多光谱特征(MF)和最近邻算法(KNN)的PD诊断新方法.实验结果表明,纯SF₆故障识别准确率可达96.2%;C₄F₇N/CO₂混合气体的识别率在88%以上,最高准确率为91.1%.该方法对环保型气体绝缘设备的PD诊断具有指导意义,也为传统的PD检测和诊断提供了新思路.

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电子束物理气相沉积热障涂层隔热性能的磷光寿命在线测量

刘郑红, 余亚丽, 程伟伦, 李牧之, 杨丽霞, 赵晓峰, 彭迪, 牟仁德, 刘德林

2023,57 (9): 1186-1195.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.252

摘要 ( 122 )

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精确在线测量热障涂层(TBCs)在热梯度环境下的真实隔热效果对热障涂层的设计以及开发具有重要意义.采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备了含Eu掺杂的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ:Eu)表层、YSZ中间层与Dy掺杂YSZ(YSZ:Dy)底层的磷光传感热障涂层.利用磷光信号的热淬灭特性对温度梯度环境下YSZ涂层表面以及黏结层/YSZ层界面温度进行在线测量,对EB-PVD YSZ热障涂层的真实隔热效果进行评估.结果表明:平均厚度为113 μm的YSZ涂层在高温温度梯度下能够实现的平均温降为66.5 ℃,在温度区间为400~700 ℃内的平均热导率为(0.87±0.15) W/(m·K),略小于传统激光脉冲法的测量值 (0.95±0.02) W/(m·K).上述结果证实了磷光在线测温技术用于热障涂层隔热效果测量的可靠性,为热障涂层隔热效果的实时监控提供了一种有效方法.

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一种分区温控的实时荧光PCR快速热循环系统设计

陈尔东, 高孜航, 王坤东, 雷华明

2023,57 (9): 1196-1202.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.361

摘要 ( 119 )

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PDF(7673KB) ( 73 )

热循环系统是实时荧光聚合酶链式反应(PCR)仪的关键组成部分,决定了核酸检测效率和结果准确性.针对传统PCR检测系统的热循环耗费时间长、温度控制复杂的问题,设计了一种分区温控的实时荧光PCR热循环系统,包括热循环系统硬件电路和机械结构,通过控制试液在不同恒温区切换实现快速热循环,采用增量式比例积分微分算法控制恒温区温度,控制精度达到 ±0.1 ℃.使用Fluent建立传热模型,分析试液热延迟现象预估试液变化规律.通过搭建PCR样机进行实验验证,试液升降温速率分别为3.8和4.4 ℃/s,证明了所提出PCR热循环系统能有效提高检测效率.

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融合MobileNetV3特征的结构化剪枝方法

刘宇, 雷雪梅

2023,57 (9): 1203-1213.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.077

摘要 ( 379 )

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传统的深度神经网络由于计算量和内存占用庞大,难以部署到嵌入式平台中发挥实用价值,所以轻量级的深度神经网络得到快速发展.其中,谷歌提出的轻量级架构MobileNet具有广泛的应用.为了进一步提高性能,MobileNet的模型由MobileNetV1发展到MobileNetV3,但模型变得更为复杂,导致其规模不断扩大,难以发挥轻量级模型的优势.为了在能保持MobileNetV3性能的前提下,降低部署于嵌入式平台的难度,提出一种融合MobileNetV3特征的结构化剪枝方法,对MobileNetV3-Large模型进行裁剪,得到一个更加紧凑的模型.首先对模型进行稀疏正则化训练,得到一个较为稀疏的网络模型;然后使用卷积层的稀疏值和批量归一化层的缩放系数的乘积判别冗余滤波器对其进行结构化剪枝,并在CIFAR-10和CIFAR-100数据集上进行实验.实验结果表明:提出的压缩方法可以有效压缩模型参数,并且压缩后模型仍然能保证良好性能;在准确率不变的前提下,CIFAR-10上模型的参数量减少44.5%,且计算量减少40%.

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热塑性复合材料的电弧附着特征

谢敏骐, 肖慈恩, 卞嘉鹏, 刘亚坤, 范寅, 陈秀华, 刘力博

2023,57 (9): 1214-1220.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.146

摘要 ( 133 )

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碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)作为一种潜力巨大的结构材料逐步在航空器上获得应用,然而该种材料的雷电电弧附着特征还尚不清楚.因此,通过模拟雷击的试验方法,研究了CFRTP的电弧附着特性,同时,开展了基于有限元方法的CFRTP对空间电场的改变效应分析,并与金属材料进行了对比.研究得到,航空器结构中,在同时包含CFRTP和金属材料情况下,CFRTP是雷电电弧的可能附着点,但电弧附着概率较金属材料低22.5%.雷电电弧附着过程中CFRTP表面出现了单个上行先导、多个上行先导的情况而产生对应的单个或多个电弧附着点情况,存在雷电电弧同时附着于金属和CFRTP的现象.仿真计算得到的空间电场分布结果与试验结果相符.研究为CFRTP的雷击特性和损伤响应提供基础.

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不同参数对带粗糙冰翼型绕流流场结构影响的实验研究

郑诚毅, 杜旭之, 东乔天, 杨志刚, 熊兵, 徐毅, 吴凌昊, 金哲岩

2023,57 (9): 1221-1230.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.149

摘要 ( 113 )

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粗糙冰会改变翼型前缘轮廓从而影响翼型整体的气动特性.研究过冷大水滴结冰条件下产生的粗糙冰对翼型绕流流场结构的影响可以为飞机的防/除冰设计提供参考.利用粒子图像测速技术在低速直流风洞内对表面覆盖粗糙冰的翼型模型的绕流流场结构开展了详细的实验测量研究,主要探究了粗糙冰对涡量和标准化雷诺应力分布的影响.研究参数包括雷诺数、粗糙冰的粗糙度和翼型的攻角.结果表明:随着雷诺数增大,带冰翼型尾流处的涡量范围和数值增大,标准化雷诺应力值略微减小;粗糙冰的存在降低了翼型近壁面处气流速度,增加了尾流的涡量并严重影响切应力分布;与光滑翼型相比,粗糙冰会使气流提前分离,且分离泡内的气流速度波动更剧烈.

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