沈阳工业大学学报

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电气工程

基于共模电压抑制的六相电机空间矢量调制

张志锋,叶思聪

2020, 42(1): 1-6. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.01

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为了解决双Y移30°六相电机与逆变器组构成的系统中存在共模电压的问题,提出一种新的六相电机空间矢量脉宽调制方法以有效降低共模电压的幅值和变化频率.利用三相解耦PWM(pulse width modulation)算法将六相电压源逆变器的电压矢量分解到两个三相电压源逆变器中,得到和六相矢量空间解耦(vector space decomposition,VSD)方法近似的控制效果,再利用无零矢量PWM调制方法分别进行合成.对仿真结果的分析表明,保证了较好的电流、转矩和转速性能情况下,共模电压峰值为直流母线电压的1/6,共模电压的变化频率也显著降低.

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电气工程

基于改进型P/Q控制的多源微电网功率脉动抑制

董鹤楠,苑舜,李闯,韩子娇,丁惜瀛

2020, 42(1): 7-11. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.02

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针对微电网三相不对称负载引起的功率脉动严重影响供电质量的问题,提出基于正负序信号解耦的改进型P/Q控制策略.利用叠加原理将并网点采集的实时信号分解,提取出各自独立、三相平衡的正负序分量,设计陷波器实现正负序分量的解耦控制,通过抑制负序电流分量降低功率脉动.仿真结果证明:提出的控制策略能够准确地对脉动电流正负序分量进行解耦控制,在保证正序分量有效输出的同时,将负序分量降到最低,改进后功率脉动降低了50%.

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电气工程

针对电力监控系统的改进页面交换算法

虢韬,杨洋,杨恒,沈平

2020, 42(1): 12-16. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.03

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为了解决电力监控系统信息高效交互和传输的问题,提出了一种改进的最久未使用页面交换算法.通过对不同电力监测终端节点需要传送的信息进行事件建模,总结不同场景的页面交换特点,得到能够反应监测节点对不同事件场景的概率模型.通过设定具体的场景阈值,结合对应的概率模型和最久未使用页面交换算法制定新的页面交换策略,从而提高整体系统的运行效能和稳定性.结果证明,所提出的算法可以比同类其他算法提高至少10%的性能.

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电气工程

基于变电站三维设计模型的进度造价管理

林立鹏,郭晋芳,唐继朋,李盛伟,韩晓罡

2020, 42(1): 17-22. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.04

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为了进一步优化变电工程项目中的进度造价管理,参考了工程项目的标准管理规定,吸取了具体的管理经验,在变电站的三维设计模型的基础上,通过添加时间和造价等变量的方法,提出了具有5D管理功能的新型进度造价管理模型.该模型可以直观地展示变电工程的进度造价管理过程,极大地减小了施工过程中的信息传递误差,提高了变电工程的项目管理水平.结果表明,与传统BIM模型相比,提出的模型需要消耗更少的人力和资金,具有一定的应用和推广价值.

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电气工程

500 kV直流电阻标准分压器迭代正交实验设计

高帅,赵林,徐占河,袁瑞铭,周丽霞

2020, 42(1): 23-28. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.05

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针对安装均压环可以提高分压器的测量精度,但其尺寸和安装位置的不同会直接影响电场畸变效果的问题,搭建了500 kV直流电阻标准分压器有限元模型,并基于迭代正交实验法分析不同尺寸和安装位置的均压环对直流电阻标准分压器周围电场分布的影响.计算出均压环圆心到地面的距离、内环半径、圆心到对称轴的距离等最优尺寸与最佳安装位置.结果表明,迭代算法使分压器周围的最大电场强度从4 212.5 V/mm降低到820.719 V/mm.

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风力发电技术

基于ANFIS的超短期风电出力预测模型及仿真

高骞,程霄,沙宇恒,于海波

2020, 42(1): 29-33. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.06

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针对短期风电出力预测精度不足的问题,在分析目前各基本预测方法的基础上,提出一种基于自适应神经模糊推理系统的短期风电出力组合优化方法.结合模糊C均值算法来调整系统前进参数和结论参数,提高系统参数寻优的效率.结果表明,该方法能够很好地处理非线性组合规划问题,从而有利于风电消纳.所提方法能够很好地克服单一方法在风电出力预测精度上的不足,更好地满足风电实际运行环境下的精度要求.

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风力发电技术

信息物理系统架构下集群风电自适应控制方法

朱文红,刘新展,陈佳鹏,郑全朝,谢敏

2020, 42(1): 34-39. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.07

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针对传统集群风电有功控制模式中安全裕度偏于保守的问题,基于信息物理系统架构提出了一种面向集群风电的运行断面自适应控制方法.基于风电场功率响应特性,提出了断面裕度动态计算的实现方法.根据断面裕度动态计算结果和风电场的发电状态,动态调整风电场运行方式,实现集群风电与运行断面间的自适应.基于某地区电网实际数据构造的算例表明,所提出的方法在降低断面越限时间33.3%的同时,能减少弃风约21.4%.该方法对提升运行断面传输利用率、降低运行断面越限时间具有促进作用.

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材料科学与工程

PEK-C膜热解交联过程反应机理

潘艳秋,刘易杭,徐瑞松,王同华

2020, 42(1): 40-46. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.08

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为了研究PEK-C膜热解交联过程的反应机理,通过制备PEK-C膜进行热解交联实验来确定该过程的分子结构变化,并以此为基础构建模型并对PEK-C热解交联过程进行分子模拟,通过拟合实验与分子模拟结果来探究反应截断半径、反应温度与交联度间的变化规律.结果表明:交联温度介于643~748 K之间且交联度随温度的升高而增加;截断半径为0.3~0.6 nm且交联度随截断半径的增加而增加;交联反应截断半径随反应温度的增加而增加且二者呈线性关系,热解交联过程最适反应温度为658~743 K.

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材料科学与工程

工艺因素对铜-铝-铜复合板界面结合的影响

黄宏军,李雪琪,左晓姣,郑文涛,袁晓光

2020, 42(1): 47-51. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.09

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为了减轻导电材料的结构质量,在铝板两侧放置铜带制备出一种铜-铝-铜复合结构,采用冷轧工艺进行轧制成形.系统研究了轧制压下率和轧前表面处理对轧制复合效果的影响,对铜-铝-铜复合板结合界面进行了观察,分析了退火对结合界面的影响.结果表明,随着压下率的增加,复合板的剥切力增加.改变铜带厚度时,复合板的剥切力随铜铝厚度比的减小而增大.当铝板厚度为12 mm、铜铝厚度比为0.06时,轧制复合效果最佳.冷轧复合前处理影响因素中,刷拭处理对复合效果影响最大,铜铝软化退火处理次之,酸碱洗处理影响最小.复合板结合界面在轧制后发生了互扩散.在250 ℃下进行不同时长退火时,复合板中形成了明显的扩散层.当退火时间为50 h时,复合板中出现了两层扩散层,扩散层厚度随退火时间的增加而增加.

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材料科学与工程

药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B合金组织及耐磨性

贾华,李萌,刘政军

2020, 42(1): 52-56. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.10

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为了提高堆焊合金的耐磨性,利用明弧堆焊方法将自保护耐磨堆焊药芯焊丝熔覆在Q235基体金属表面,制备得到Fe-Cr-C-B耐磨堆焊合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计和磨料磨损试验机对堆焊层的组织、硬度和耐磨性进行了分析.结果表明,堆焊层主要由马氏体、少量残余奥氏体、M₃(C,B)、M₂₃(C,B)₆和M₇(C,B)₃相组成.随着B质量分数的增大,基体组织转变为马氏体,共晶硬质相增多,并呈连续网状分布在基体组织周围.当B的质量分数为3%时,堆焊层的耐磨性达到最佳,其硬度为61.5 HRC,磨损量为0.362 9 g.

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材料科学与工程

激光3D打印工艺对钛合金质量的影响

刘占起,徐国建,王蔚,唱丽丽,邱晓杰,郑文涛

2020, 42(1): 57-62. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.11

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为了解决传统锻造方法锻造TC4钛合金时容易造成的生产效率低且锻造形状简单等问题,对TC4钛合金进行了激光3D打印,并确定了最佳激光3D打印工艺参数.利用金相显微镜和扫描电子显微镜对TC4钛合金单道打印层的成形质量、显微组织与相组成进行了分析.利用显微维氏硬度计和万能拉伸试验机测量了打印层的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳工艺参数下TC4钛合金打印成形良好,其打印层组织主要由片层状α固溶体组成.打印层的Z向拉伸强度指标低于XY向,而Z向拉伸塑性指标高于XY向,且Z向强度和塑性指标均超越了TC4锻件国家标准(GB/T 25137-2010).同时Z向和XY向拉伸断口形貌均为塑性断口.

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机械工程

基于VMD-PARAFAC的轴承故障欠定盲源分离

李志农,杨晓飞,陈长征

2020, 42(1): 63-68. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.12

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针对传统的轴承故障欠定盲源分离方法需要施加约束的问题,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和平行因子(parallel factor,PARAFAC)分析的欠定盲源分离方法.利用VMD算法将振动信号分解为多个带限本征模态函数(band-limited intrinsic mode functions,BLIMFs),将这些BLIMFs构造成三阶张量作为PARAFAC模型的输入,利用三线性交替最小二乘算法对模型分解,从而在宽松条件下实现复合故障信号的分离.仿真和实验结果表明,提出的方法是有效的,与传统的故障盲源分离方法比较,提出的方法在多故障盲源分离中更具有适应性和实用性.

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机械工程

切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律

赖曲芳,付鹏,胡淑芬

2020, 42(1): 69-73. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.13

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为解决当前传统钛合金的切割加工过程只考虑单一性能,导致加工功能较差的问题,以Ti6Al4V合金为研究对象,研究切削进给速度、刀具前角角度等对切屑尺寸及形貌的影响.设定不同的切削速度、进给速度和刀具前角度,对锯齿金相的齿距、自由表面、带倾角以及带宽进行测量,根据测量结果分析切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律.结果表明:随着进给速度的增加,锯齿间距和自由表面尺寸增加显著,剪切带倾角随着切削厚度的增大而减小;当刀具前角为0°时,剪切带倾角从63.21°降至50.80°,刀具前角为8°时,剪切带倾角从68.93°降至最低时为49.8°,刀具前角的变化对剪切带倾角的影响不大.

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信息科学与工程

静态磁场谐振磁传感器设计

李铭,卞雷祥,夏诗明,吴一凡

2020, 42(1): 74-78. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.14

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为了解决磁致伸缩/压电复合磁传感器测量静态磁场时需要交变激励磁场以及磁电电压输出低等问题,提出了一种改进结构的磁致伸缩/压电/音叉复合谐振磁传感器,采用COMSOL有限元仿真软件对传感器的应力与应变分布以及音叉的振动模态进行仿真.结果表明,传感器的谐振频率随着磁场强度的增加近似线性递增;在0~1 000 Oe磁场范围内,灵敏度达1.750 5 Hz/Oe,是改进前的7倍,验证了传感器改进结构的有效性.

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信息科学与工程

不同方法构建建筑能耗模型比较

何春华,刘秀云,杨从斌,卢宁

2020, 42(1): 79-83. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.15

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为了能够准确预测建筑能耗,以人工神经网络中的前馈神经网络和物理原理建立的建筑模型作为能耗方案进行预测分析,并建立了从外部和内部获得热量的系统方程.以办公楼为例,对比两模型对能耗预测结果的准确性,并且输入实际参数值,将计算结果与实际值进行对比分析.采用EnergyPlus进行了参数分析,以评估不同参数对预测结果的影响.结果表明,两种模型均适用于能耗预测,内部负荷对能耗预测的影响更为显著.

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信息科学与工程

磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈设计与优化分析

谭菊华,李晓芳,郭小春

2020, 42(1): 84-89. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.16

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针对现有的电动汽车充电桩充电效率低、充电不方便等缺点,提出了磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈的设计和优化方案.通过分析空间载流线圈的磁场分布,为抵消线圈自感的影响,建立了串联谐振充电和并联谐振充电两种电路模型,并对其进行了理论与仿真分析.基于串联电容谐振充电方式,提出了采用中继线圈的方法进一步提高线圈充电的效率和传输距离.仿真结果表明,采用中继线圈方式的充电效率可达95%.

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信息科学与工程

管道漏磁图像的卷积核信息熵相似度约束方法

王竹筠,杨理践,高松巍,刘斌

2020, 42(1): 90-95. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.17

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为了提高卷积神经网络中卷积核对管道漏磁图像的特征学习能力,提出一种基于信息熵相似度约束的卷积核优化方法.建立一种信息熵相似度约束规则,通过判定条件对权值相近或相似度过高的卷积核进行优化.搭建实验平台并建立样本数据库进行实验,该方法可优化其特征提取能力,得到具有区分目标和背景语义信息能力的优化卷积核.结果表明,优化卷积核对目标具有较强的特征提取能力,能提高网络分类准确率和工作效率,实验结果与理论分析具有很好的一致性.

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建筑工程

风灾致村镇建筑损失评估及台风灾害管理系统

王国新,李明鑫

2020, 42(1): 96-102. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.18

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为了对风灾作用下村镇建筑的损失进行评估,提出了风灾损失评估方法.分析了结构类型、保存完好程度、建筑面积密度、不同构件间相互作用等因素对建筑损失的影响程度,对围护结构及主体承重结构分别建立风速和风向的破坏矩阵,定义了群体低矮民居建筑的破坏等级,并建立了相关的建筑直接损失评估模型.为了将风灾评估方法应用到实际情形中,对ArcGIS进行二次开发,建立了台风灾害管理系统,模拟结果与相关灾情统计对比结果表明,提出的建筑损失评估方法综合全面,管理系统具有一定的可行性.

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建筑工程

上埋式高填土涵洞模型地基应力分布数值模拟分析

范鹤,庞垚

2020, 42(1): 103-108. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.19

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针对涵侧填土高度对高填土涵洞地基土中应力影响的问题,提出了采用数值模拟来探讨地基土中典型部位的土压力分布.分析不同涵洞结构形式、基础类型和涵洞侧面填土高度对地基土中应力的影响,研究地基土中典型部位的土压力分布.结果表明:涵洞结构形式对地基土中应力分布影响甚微;在距涵洞基础底部第一层土的中心点处,整体式基础较分离式基础相比地基应力增大约17%;随着涵侧填土的增加,地基土中应力的提高率先增加后减少,在涵侧填土为0.3 m时,地基土中应力提高率达到最大值.

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建筑工程

强震下钢筋混凝土Y型桥墩的抗震性能评估

李艳凤,罗威力,梁力

2020, 42(1): 109-114. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.20

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为了研究城市高架桥墩的非线性动力行为特点,在有限元模拟的基础上,对典型的钢筋混凝土Y型桥墩抗震性能进行了评估.分别从桥墩截面性能和桥墩整体构件性能两个层次进行评估,结果表明,在桥墩截面抗震性能评估中得到了桥墩截面在不同轴压比下的弯矩-曲率曲线,推导出截面抗震性能评估公式,绘制了轴压比和曲率延性系数曲线;在桥墩构件抗震性能评估中分析了桥墩位移延性能力,并选取墩高和轴压比为控制变量对比分析了Y型桥墩构件的整体耗能特点.

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建筑工程

基于物元分析理论的盾构井施工方案评价

张军,陈欢,张玉丽

2020, 42(1): 115-120. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2020.01.21

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针对地下管廊盾构井施工方案优选中存在影响因素多、施工条件复杂和现场环境变化难以预测等问题,将物元理论和层次分析法相结合,运用Matlab等辅助工具,建立了一种新型的物元分析模型.通过对地下管廊盾构井施工方案进行研究,结果表明,该模型可以有效地处理复杂多样的指标系统,将定性与定量分析有机结合起来,弱化人为因素的影响.由于物元要素具有多样性和发散性,该模型还可以应用到建筑结构形式优选和滑坡灾害风险预测等多种领域,具有一定的实际意义.

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