Abstract ：

随着电力电子行业的发展，电力设备逐渐趋向高端与精密，对电能质量要求越来越高，电压暂降对设备的影响也越来越大。掌握电压暂降对设备的危害，通过试验研究量化电压暂降对各类敏感设备的影响，是用户提升其电压暂降耐受能力、采取高效治理措施的重要依据。现有的试验方案均基于人工的读取测试结果，人工的绘制暂降耐受曲线耗用人力和时间成本巨大。文章在现有标准测试项目与实验方案的基础上，综合考虑电压暂降特征、敏感设备类型、敏感设备属性及负载状态，提出电压暂降耐受特性自动测试方法，首次实现自动生成电压特征向量，对设备自动测试，实现设备自动复位，自动绘制电压暂降耐受曲线，极大地减少测试时间和人工成本，显著提高测试效率。

Keyword ：

电压暂降 可编程电压源 敏感设备 自动测试系统 自动复位

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配电网公用变压器(以下简称“公变”)是电力系统中数量庞大且又关键的设备,由于电力需求波动等条件影响,其负载情况变化较大。为能够快速地对公变的负载状态进行准确评价,文中介绍了基于Hadoop CDH的大数据分析平台,基于用电信息采集大数据提出了公变负载状态的评估方法。此方法在合理运用综合评价法的同时,通过历史统计数据确定模糊判断矩阵进而求解权重,克服了主观因素的影响,在评估公变重过载、轻空载、负载波动状态的基础上,进行变权重加权求和,最终确定公变的负载状态。此方法计算结果合理,过程清晰,在公变精准投资、运行监控检修、投资后评估等方面具有重要的辅助决策作用。

Keyword ：

HADOOP 大数据 负载状态 公变 模糊判断矩阵 综合评价法

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配电网公用变压器(以下简称"公变")是电力系统中数量庞大且又关键的设备,由于电力需求波动等条件影响,其负载情况变化较大。为能够快速地对公变的负载状态进行准确评价,文中介绍了基于Hadoop CDH的大数据分析平台,基于用电信息采集大数据提出了公变负载状态的评估方法。此方法在合理运用综合评价法的同时,通过历史统计数据确定模糊判断矩阵进而求解权重,克服了主观因素的影响,在评估公变重过载、轻空载、负载波动状态的基础上,进行变权重加权求和,最终确定公变的负载状态。此方法计算结果合理,过程清晰,在公变精准投资、运行监控检修、投资后评估等方面具有重要的辅助决策作用。

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Hadoop 大数据 负载状态 公变 模糊判断矩阵 综合评价法

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电动负载模拟系统是一种重要的半实物仿真系统，为伺服系统的性能测试提供接近真实负载状态的动态加载试验条件，在航空航天、汽车制造和工业控制等领域有着不可或缺的作用。在电动负载模拟系统运行过程中，加载系统在跟随被试系统运动的同时主动加载，会因为位置或转速的扰动产生多余转矩而影响加载性能。永磁同步电机具有功率密度高、力矩波动小、响应速度快、位置分辨率和定位精度高等优点，因此，本文采用永磁同步电机对电动负载模拟系统进行研究和设计。 首先，根据永磁同步电机数学模型和矢量控制原理，在复频域建立了永磁同步电机的转速控制系统和转矩控制系统模型，将之分别作为被试系统和加载系统。对于机组轴系不同，分别建立了直驱式加载系统模型和带转矩传感器的加载系统模型。 其次，分别分析和设计了被试系统控制器和加载系统控制器，采用转矩-电流双闭环对加载系统进行控制。对加载系统多余转矩的产生机理和影响因素进行了分析，基于结构不变性原理设计了前馈控制器以抑制多余转矩。 然后，利用MATLAB/Simulink软件搭建电动负载模拟系统的变步长时域仿真模型，分别对直驱式加载系统和带转矩传感器的加载系统进行仿真，验证了控制器设计的正确性与合理性。完成了前馈控制器对多余转矩抑制效果分析，验证了前馈控制器设计的正确性。在此基础上，对加载系统和被试系统进行了联合仿真，验证了电动负载模拟系统整体控制的可行性，并对经典负载特性进行模拟仿真。 最后，针对样机参数和实验要求，完成了控制系统的硬件设计和软件设计，建立了基于永磁同步电机的电动负载模拟系统实验平台。在实验平台上，完成对被试系统的加载实验，分析了前馈控制器对多余转矩抑制效果，并实现了对特定负载特性的模拟。

Keyword ：

电动负载模拟系统 多余转矩 前馈补偿 矢量控制 永磁同步电机

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随着社会对电器能耗标准的不断提升，制冷压缩机制造业面临着更多挑战。直线直驱式结构给活塞式压缩机带来了新的曙光。本文在现有的动磁式直线振荡电机的基础上，以应用了Halbach阵列磁体结构的动磁式直线振荡电机为设计目标。设计并优化了一台小型压缩机用高效直线振荡电动机。 本文所研究的动磁式直线振荡电机，定子仍采用单线圈结构，动子则应用了Halbach永磁体阵列结构。Halbach磁体阵列产生的磁场具有良好的正弦性，降低了动磁式直线振荡电机工作中的推力波动。为方便下文优化设计工作的展开，本文基于磁网络法详细推导了本文设计的动磁式直线振荡电机的各项静态参数，包括电机比推力、磁链及电感等。通过此模型分析了对电机性能影响较大的结构参数。为计算其负载能力，在仿真中压缩机负载根据Cadman线性等效法，将摩擦力及压缩气体做功转化为系统的振荡阻尼。简化电机动力系统中的各项非线性力，从而建立了方便有效的动力学模型，分析了其受迫振动的运动关系。根据电机设计经验以及压缩机的安装条件完成了电机基础设计，并以此建立了动磁式直线振荡电机的有限元模型，通过参数化分析对电机各项结构参数进行更为细致有效的优化。基于有限元模型验证了电机磁路均匀且利用率较高，并针对电机的静态平衡电感，比推力，反电动势等重要性能一一进行了分析比较。仿真结果验证了本文建立的数学模型的有效性。 结合实际设计要求，本文希望通过电机优化来使直线振荡系统可在两种工作频率下均较为高效的运行，以此贴合压缩机运作过程中的不同工况。利用非常适用于复杂非线性模型预测的kriging 代理模型优化方法，对所研究的电机进行关于在不同工作频率下综合效率的多目标优化。选取高频工作时电机效率、额定频率工作效率、电机动子质量以及恒压条件下的电机比推力这四个影响电机振荡性能的参数作为目标函数的四个元素。采用线性加权法平衡电机优化的各项评判标准。优化算法采用了改进EGO算法，增加初始采样点以达到尽快收敛。在MATLAB环境中利用DACE工具箱完成Kriging模型建立，使用等效磁路模型来快速计算采样点的目标函数值来作为优化评鉴依据。目标函数建立时充分考虑了工程实际应用中存在的各类约束，限制了优化空间以保证优化的可行性。通过对比优化得到的各样本点所对应的目标函数值，确定在此优化方向的最优值。对优化后电机进行有限元建模与优化前进行比较，其性能指标得到明显上升，验证了优化工作的有效性。 根据电机优化设计结果制造了一台原理性样机，仿照压缩机应用环境建立了直线振荡电机的性能测试及控制系统。通过改变气体压力实现空载与负载状态的切换，测试不同状态下的电机振动性能。考虑到电机一直呈感性负载，添加串联电容实验，以验证减低电路阻抗提高功率因数对电机性能的影响。

Keyword ：

Halbach阵列 电机设计 多目标优化 改进EGO 直线振荡电机

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随着电机设计手段和制造工艺的改进，对电机电磁设计的精准度要求也更高。然而，在笼型异步电动机中，一些损耗的实际值和电磁设计的计算值往往会有较大的差别，这将导致电机设计方案的可信度降低。本文针对YJ260B1笼型牵引异步电动机，研究其铁心损耗、杂散损耗以及转子铜耗的测取方法，以期为电机设计提供参考。 考虑到实际生产加工工艺后，电机铁心单位铁耗值和磁化性能与硅钢片原始数据相比会有差异，对整体加工完成的定子铁心展开单位铁耗实验和Maxwell 2D仿真分析，实验测取了多个运行频率下的B-H磁化曲线和B-p0单位铁耗曲线，实验值与硅钢片原始数据对比表明，整体加工后的定子铁心更容易达到饱和，而同样的磁密下，单位铁耗值偏低；相同工况下的仿真结果表明，定子铁心轭部沿径向向外的磁密分布并非均匀，而是呈现降低的趋势，说明选择轭部中线作为计算磁路的实验数据处理方法，将导致磁场强度比其真实值小。通过常规空载实验测取的电机铁心损耗，包含少量的转子铜耗和杂散损耗，采用有限元分析方法进行了相同工况的空载电磁仿真，计算了纯粹的空载铁心损耗。 阐述了杂散损耗的产生机理和分布，分析了影响杂散损耗的因素。采用“取出转子法”测取了多种运行频率、不同定子电流下的基频杂散损耗，拟合出基频杂散损耗与负载电流及频率的二元关系式，由此可以定量计算任意频率、任意负载电流下的基频杂散损耗；“取出转子法”的电磁仿真结果显示，额定电流下的铁耗值大约占基频杂散损耗实验计算值的2.6%，说明国家标准中“取出转子法”的数据处理，忽略铁耗虽不精确但工程上是可以接受的。采用“反转法”测取了额定频率、不同定子电流的高频杂散损耗。保证定子电流相同的前提下，计算反转状态以及额定负载状态下的高频铁耗仿真值，分析了两者不同的原因。 分别通过传统计算方法、等效原则和Maxwell 2D电磁仿真三种不同的手段，求取了额定负载工作状态下的转子铜耗。特别地，分析了传统计算方法的缺陷，提出采用等效原理，通过低频堵转实验，折算出额定负载工作状态下的转子铜耗。 针对电机额定负载运行状态，采用损耗分离方法计算出了各项损耗值，并将其损耗之和与直接输入输出法的总损耗进行对比。结果表明，由损耗分离法计算的总损耗比较大，且两者的相对误差为6.4%，分析了造成此误差的原因。

Keyword ：

损耗分离法 铁心损耗 杂散损耗 转子铜耗

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由于化石燃料的储量有限并且其使用会造成环境污染，开发利用绿色环保能源成为未来各国的发展趋势。汽车产业作为国民经济的支柱产业之一，我国在《中国制造2025》中将“推动节能与新能源汽车发展”作为重点发展领域，因此电动汽车在最近几年得到了飞速发展，对于锂离子电池的需求量也随之高速增长。而锂离子电池正极材料超细粉体的制备工艺作为锂离子电池生产中的关键环节，严重影响着锂离子电池的生产成本和使用性能并制约着锂离子电池更广泛地推广和应用。目前工业生产中普遍采用机械冲击式磨机制备锂离子电池电极材料超细粉体，现有机械冲击式磨机采用交流异步电机经皮带传动驱动研磨转子和分级轮，传动效率低，皮带工作寿命短，并且研磨转子转速受限于结构其粉碎效率难以进一步提高，需要从传动系统和结构等多方面进行改进研究。为了解决上述问题，本文基于伺服直驱的驱动原则，采用外转子交流伺服电机及两层行星轮系驱动三级研磨转子两两反向旋转，可有效提高物料粉碎效率及加工性能，研制出了一种交流伺服驱动的多级行星反向回转的新型机械冲击式磨机。 分析了国内外现有机械冲击式磨机系统的特点，结合本课题技术参数要求，通过理论分析和研究确定了伺服驱动机械冲击式磨机的总体结构，包括粉碎装置、分级装置和喂料装置的结构设计；确定了采用两层行星轮系驱动三级研磨转子两两反向旋转的传动方案；完成了行星轮系的设计计算和校核；确定了集尘系统方案，并对伺服驱动机械冲击式磨机的机身进行了有限元分析。 对冲击粉碎和分级工艺原理进行了理论分析，运用离散元软件EDEM对冲击粉碎工艺进行了仿真研究，设置正交实验分析了研磨转子转速、研磨转子刀片形状、刀片高度和刀片数量对于粉碎效果的影响；并研究了研磨转子旋转方向、进料口位置对于颗粒运动的影响；对机械冲击式磨机的工作过程进行了仿真确定了磨机的运行功率；利用Fluent对粉碎区域以及分级区域进行了流场仿真，揭示了机械冲击式磨机工作过程中的流场分布规律，验证了机械冲击式磨机设计的合理性，对磨机粉碎性能的优化具有指导意义。 由机械冲击式磨机的参数确定了研磨转子驱动电机的额定输出功率为5.5kW，额定输出扭矩为10.5N•m，额定转速为5000rpm。对电机的主要结构尺寸进行计算，确定电机转子表贴式磁路结构，永磁体尺寸以及电枢绕组的形式；完成了电机的机械结构设计；分别从定子槽口宽、极弧系数和气隙长度三个方面对电机的输出转矩波动进行了分析优化，根据优化后的参数对最终电机的二维瞬态场进行有限元分析，分析了电机的磁场分布、反电动势、磁链、损耗及效率等情况，验证了电机设计的合理性。 根据机械冲击式磨机的实际使用工况确定了机械冲击式磨机总体控制系统，完成了机械冲击式磨机样机所有零部件的加工和整机的装配，搭建了机械冲击式磨机研磨转子驱动电机的实验控制平台。对自制研磨转子驱动用外转子交流伺服永磁同步电机进行了实验测试，对电机进行反拖实验，并对空载、负载状态下速度响应和稳态性能进行分析，验证了电机设计的合理性；最后搭建了机械冲击式磨机实验平台，完成了机械冲击式磨机整体样机粉体制备性能测试，获得了不同分级轮转速下该新型机械冲击式磨机的粉体制备性能。

Keyword ：

超细粉体 冲击式磨机 离散单元法 锂离子电池 永磁同步电机

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公用变压器是电力系统中数量庞大且又关键的设备，受电力需求增长及波动等条件影响，其负载情况复杂多变，重过载现象日趋严重，导致在管理上存在着规划改造不合理、监控检修不主动的业务“痛点”。论文以此为背景，依托公用变压器的运行数据，开展负载数据分析和预测方法的研究应用，旨在解决公用变压器负载的业务问题。 论文主要开展公用变压器区域负载的多维分析、个体负载的状态评估以及重过载预测的研究。针对区域负载分析不透彻的问题，提出了负载的多维分析方法，将负载划分为负载率、重过载、轻空载维度，从行业性质等多个角度深入分析区域负载的现状。针对个体负载状态缺乏量化评价的问题，提出了负载的状态评估方法，该方法在合理运用综合评价法的同时，通过历史统计数据确定模糊判断矩阵进而求解权重，克服了主观因素的影响，在评估公变重过载、轻空载、负载波动状态的基础上，进行变权重加权求和，最终确定公变的负载状态。针对重过载预警准度不高的问题，构建了基于XGBOOST的重过载周预测方法，从负载状态等五个维度提取重过载台天的特征变量，采用XGBOOST算法进行模型构建，在重过载台天预测明细的基础上提取公用变压器是否发生重过载现象的预测结果。在研究的基础上，本文设计了公用变压器负载分析预测系统，该系统针对海量数据分析的问题，构建以Hadoop为核心的用电信息大数据分析平台，实现了负载多维分析、负载状态评估以及重过载预测方法的应用。 研究结果表明，通过公用变压器负载的多维分析，能有效支撑投资规划决策；运用负载状态评估的结果，能有效辅助改造治理方案制定；应用公用变压器重过载预测明细，能有效缓解故障被动检修情况；论文成果具有推广应用价值。

Keyword ：

负载分析 负载状态评估 公用变压器 重过载预测

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针对软件定义网络中控制器管理的交换机流量分布不均衡问题,提出一种基于奇异值分解性能预测(PSVD)的交换机动态迁移算法.首先结合当前负载以及过去相似时刻的负载来预测未来时刻的控制器负载信息,然后将目前具有最大资源占用率的交换机迁移至低负载且未来时刻仍然处于低负载状态下的目标控制器.实验结果表明,该算法提高了控制器的资源利用率,实现了控制器的负载均衡,同时缩短了控制器的响应时间.

Keyword ：

负载均衡 交换机迁移 奇异值分解性能预测 软件定义网络

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本发明公开了一种测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法，包括：首先将待测鼠笼型异步电机转子堵住，施于定子绕组转差频率的三相对称电压，使得堵转电流与某种负载状态下的定子电流相同，记录输入功率，定子电压，定子电流；堵转试验的转子铜耗等于输入功率减去定子铜耗、铁耗和杂散损耗，此结果即为负载状态下电机同样的转子频率和转子电流对应的等效转子铜耗。本发明的测取鼠笼型异步电机等效转子铜耗的方法采用等效的思想来测取鼠笼型异步电机负载运行工况下的转子铜耗。

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