《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊,报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任,兼《学报》主编。
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电力系统与综合能源
作者:高洪超;康重庆;李嘉宇;崔勇;李磊
摘要:近年来,虚拟电厂技术不断发展、应用场景日渐多元、示范成效日益显著,作为新型电源,其已经成为新型电力系统中灵活资源的重要组成。得益于电力+物联网技术的融合发展,虚拟电厂的技术形态推动了分布式资源可测、可观、可调、可控“四可”运行能力的构建,但立足聚合视角信息-物理-社会多维耦合下的供需互动技术体系尚未全面突破,物理可信、信息可信、价值可信的“三信”运营模式亟待确立,以推动虚拟电厂由随机性资源向确定型资源转变,继而实现常态化运营与规模化应用。基于此,该文统计分析了国内虚拟电厂的研究热点,研判了虚拟电厂关键技术的变化趋势和演进方向,并探究了我国电力市场环境下虚拟电厂的发展潜力和技术瓶颈。同时,面向新型电力系统的构建需求,结合国内典型虚拟电厂示范工程的市场运营现状,从核心价值、角色定位、需求导向以及技术体系四个方面对其所面临的问题进行分析并给出建议,旨在为虚拟电厂的理论创新与技术发展提供参考。
作者:郭昊;刘崇茹;吕懿澎;苏晨博;郑乐
摘要:在风电并网规模日益扩大的背景下,电力系统暂态仿真需要具有高精度的风电场站动态等值模型,而等值前需要先将机组根据动态特性异同划分为不同机群,现有研究存在有效性与实用性难以兼顾的问题。为此,该文首先提出通过单机扫描仿真方法获取聚类数据同时建立稳态点与动态特性间的联系,并在此基础上结合聚合等值过程。然后提出一种基于相关系数与改进K-Means的时间序列聚类方法,忽略稳态数值影响有效捕捉形状差异,所提分群方法兼具有效性与实用性。最后进行分群效果对比和故障仿真分析,结果表明该方法的分群结果与理论分析相符,且等值模型的误差在不同故障下均明显低于经典的风速聚类等值模型。
作者:贾焦心;李豪迈;邵晨;杨世芳;颜湘武 等
摘要:随着分布式能源的高比例接入,部分中高压配电网出现潮流分布不均和馈线过载等问题。该文针对中高压配电网潮流难以精准调控的问题,首先提出一种基于“Sen”变压器(ST)和旋转潮流控制器(RPFC)的新型电磁式混合潮流控制器(EHPFC)拓扑,推导了ST和RPFC的容量配合关系并建立了EHPFC稳态电压源模型;然后构建了基于瞬时无功理论的EHPFC功率解耦模型,研究了EHPFC的两阶段控制策略,包括ST的抽头控制及RPFC的双转子角控制方法;最后搭建EHPFC的仿真模型,在功率解耦和功率均衡工况下分别对其控制效果进行了验证,并研究了线路参数对EHPFC功率解耦的影响。结果表明,相对于ST单独调节,EHPFC的接入能够有效提高线路潮流控制精度,且调节误差低于3%。
作者:陈胜;陈明健;卫志农;孙国强;臧海祥
摘要:高比例新能源并网与管道掺氢为配电网灵活运行带来了巨大挑战。为定量评估配电网运行的灵活性,该文以电-气-氢耦合为载体,提出了一种电-气-氢混联综合能源配电网灵活运行域模型。首先,考虑配电网管道掺氢的准动态运行过程,建立了电-气-氢混联综合能源配网运行模型;其次,考虑光伏预测误差和系统多断面时域耦合特性,提出了考虑管道掺氢的配电网机会约束灵活运行域模型;然后,提出了一种径向自适应重构算法获取灵活运行域边界运行点,并基于运行点构建灵活运行域空间;最后,在由33节点配电网和20节点配气网构成的电-气混联系统中开展测试,基于可视化灵活运行域空间准确、直观地刻画了光伏不确定性和灵活资源调控特性对于配电网灵活调控能力的影响,验证了所提模型的有效性。
作者:段师琪;余娟;杨知方;陈涛;朱晟毅
摘要:运行方式调整是确保电力系统安全稳定运行的关键措施之一,目前工业界仍以人工调整为主。但随着大量新能源接入和电力电子设备应用,电网规模和复杂程度不断增加,导致依靠人工经验以试凑法进行反复调整的人工调整方法面临效率低下、理论指导欠缺的问题。对此,该文提出了基于N/N-1潮流内嵌图卷积神经网络的电网运行方式智能调整方法。首先,以N/N-1潮流物理模型推导设计图卷积模块前向传播表达式,提出了基于N/N-1潮流内嵌的图卷积前向传播策略,高效地提取了电力系统复杂拓扑特征和潮流物理特征;其次,以电力系统N/N-1状态下潮流特征作为输入/输出特征,构建了基于多层图卷积和卷积神经网络模块协同的运行方式N/N-1潮流耦合关系模型,表征N/N-1状态下的数据驱动潮流耦合关系;然后,针对N/N-1状态下潮流越限的运行方式,提出了基于N/N-1潮流耦合关系的运行方式智能对抗调整方法,以获得运行方式精准调整策略,确保其满足静态N-1安全校验;最后,在IEEE 30节点和某实际大电网341节点系统上进行算例分析,结果验证了所提方法可智能调整N/N-1状态下潮流越限的运行方式至满足静态N-1校验。
作者:赵文瑞;秦倩倩;王彤;黄晓明;徐群伟
摘要:海上风电场群经高压交流输电(HVAC)并网的谐波问题已成为制约海上风电规模化发展的重要因素之一。为保障新能源高占比复杂工况下系统的安全稳定运行,亟须对海上风电场群HVAC并网系统的谐波安全域进行刻画。为此,该文建立了海上风电HVAC并网系统的谐波频域模型,基于模型生成谐波节点导纳矩阵;考虑陆网侧和海风侧谐波源,基于谐波节点电压方程量化背景谐波作用下的谐波水平;利用逆矩阵微分法设计了海上风电并网系统的谐波阻抗灵敏度分析流程,定义了用于安全域刻画的谐波综合评价指标,该指标在计及各次谐波电压和电流安全约束的情况下可以有效评估系统的谐波风险程度和安全裕度;利用我国某1100 MW海上风电送出工程开展仿真实验,结果表明所提方法可实现多谐波约束下海上风电HVAC并网系统安全域的精确刻画。
作者:王增平;曹辰;王彤
摘要:针对我国冻雨灾害频发,极易引发区域电网大规模长时停运事故的实际情况,该文首先建立覆冰增长及风冰荷载模型,精细刻画覆冰线路的荷载变化情况;其次,搭建110 kV导线和不同塔型铁塔的有限元模型,深入分析覆冰导线及铁塔动力响应与断线和倒塔故障之间的映射关系,并基于脆弱性理论推导结构故障的概率表达式;然后,在此基础上,基于对历史冰灾数据的分析,生成刻画区域性冰灾统计特征的风冰联合分布函数,从模型与统计双驱动的角度将仅反映结构因素影响的单一线路停运模型拓展至考虑冰灾统计特征的区域电网层面,实现对覆冰区域电网线路停运事故的科学合理评估,并进一步展开结构和区域气象因素对故障特性的影响分析;最后,结合实际区域电网和真实冰灾气象数据搭建仿真场景,验证所提双驱动评估方法的有效性和适用性。
电工理论
作者:王青于;田淞铂;曾强;吴泽华;程建伟
摘要:为提升变压器在线抗短路分析评估的效率,该文提出了一种基于本征正交分解(POD)和离散经验插值(DEIM)的变压器磁场及短路电磁力快速计算方法。在基于伽辽金有限元的变压器电磁力非线性瞬态控制方程的基础上,利用POD建立了有限元方程降阶模型,结合DEIM算法处理了有限元方程中的非线性项,缩短了每一个迭代步中非线性刚度矩阵的形成时间,进一步提升了POD方法在求解非线性问题时的效率。通过220 kV变压器绕组短路电磁力计算模型进行了降阶算法和商业仿真软件计算结果的对比验证,结果表明:降阶方法的计算结果相比于全阶模型和商业仿真软件的误差不超过3.5%,计算效率提升至原先的9.8倍,验证了该方法的有效性和可行性。研究结果可为变压器磁场与在线抗短路分析评估提供重要参考。
作者:李湖胜;高兵;赵能桐;何志兴;罗安
摘要:大功率超磁致伸缩电声换能器具有能量密度高、输出力大等优越性能,在主动声呐探测、资源探测等领域广泛应用,构建其瞬态模型是装备优化设计的关键。但因超磁致伸缩换能器具有电-磁-机-声多场耦合的特点,其输出呈现复杂的非线性动态滞后行为,且现有模型难以描述换能器的非线性瞬态特性。因此,该文在考虑超磁致伸缩材料非线性磁滞的基础上,提出能快速准确表征换能器瞬态特性的“场-路”耦合模型构建方法。基于“模块化”建模思想,构建计及非线性滞后影响的电-磁-机等效电路子模块和机-声瞬态场子模块,以表征换能器的电流-位移动态滞后响应和瞬态声压特性。最后,研制谐振频率为500 Hz、最大声源级大于206 dB的换能器样机,并进行了实验测试,结果表明:模型在400~600 Hz范围内声源级最大误差仅为4.34%,能够有效刻画换能器的瞬态电-声输出特性和发射电流响应等特性。
电机及其系统
作者:史婷娜;徐奕扬;谭本慷;颜冬;陈浩 等
摘要:近年来,智能机器人已成为全球的研究热点,其硬件系统的优化高度依赖高性能的关节执行器。伺服电机因具有高控制精度、高动态响应的性能以及成熟的商用市场,目前已成为机器人关节执行器的主流驱动部件。随着机器人类型的衍拓、智能化的提升,机器人关节用伺服电机面临诸多新的需求和挑战。该文全面梳理了机器人关节用伺服电机的特点、产业现状、关键设计技术和前沿发展方向。首先,基于机器人的上层需求,将关节执行器按传动部件类型和传动部件与电机的组合架构进行分类。在此基础上,分析不同机器人类型中伺服电机的特点,归纳不同拓扑结构的伺服电机在机器人中的适用场景和产业现状。然后,从概念设计、电磁分析与优化设计、热分析与冷却设计、机械分析与可靠设计四个方面总结机器人关节用伺服电机设计的关键技术。最后,总结机器人关节用伺服电机设计的技术难点,并探讨前沿技术的发展方向。
作者:姬军鹏;王瑞娜;杨惠;路景杰;骆鹏
摘要:提取电机驱动系统的噪声源阻抗对设计其电磁干扰(EMI)滤波器及评估其工作状态至关重要。针对电机驱动系统EMI噪声对源阻抗提取存在影响的问题,该文提出一种可消除EMI噪声影响的源阻抗提取方法。基于对电机驱动系统EMI噪声源特性的分析,建立考虑EMI噪声源影响的源阻抗提取模型。基于所建立的模型,提出一种可以消除EMI噪声源影响的源阻抗提取方法,该方法在不需要获取电机驱动系统EMI噪声的情况下,通过两次测量即可提取电机驱动系统的噪声源阻抗。最后,以一台变频器驱动电机系统为测试对象,对该方法的有效性和适用性进行了验证。实验结果表明,所提出的电机驱动系统噪声源阻抗提取方法可以消除电机驱动系统EMI噪声对源阻抗提取的影响。
作者:毕贵红;李玉洪;赵四洪;陈仕龙;张靖超
摘要:针对永磁同步电机(PMSM)早期同相匝间短路和绕组间短路故障信号特征微弱、故障程度难以区分,以及基于深度学习的故障诊断模型参数量大、计算成本高、难以挖掘深层次隐藏特征等问题,该文提出一种基于小波散射变换(WST)和轻量化卷积网络Shuffle模块与并行多尺度注意力机制(PMDA)组合的新型故障识别方法。WST能够增强匝间短路和绕组间短路故障信号的微弱特征,并在一定程度上减少数据维度,同时保持各故障程度的可区分性。轻量化卷积网络Shuffle模块与PMDA组合模型能够深入挖掘和学习输入样本的故障信息特征,通过引入多尺度注意力机制对特征进行权重划分,重点关注重要信息,实现特征的重要性区分。实测数据实验表明,所提方法在故障特征最微弱的不同程度绕组间短路故障情况下仍取得了显著的识别效果,为实现高效轻量化、可现场部署的实时故障诊断模型提供了基础。
电力电子
作者:杜金鹏;王康;汪光森;刘著
摘要:在电力电子系统电磁暂态仿真中,电力电子开关模型是影响仿真精度和效率的关键。L/C恒导纳开关模型具备导纳矩阵恒定、实时仿真效率高的优势,但特有的暂态误差与虚拟功率损耗问题会影响仿真精度。为减小虚拟损耗、提高仿真精度,提出一种基于高阶数值积分的恒导纳-双值电流源开关模型。首先,以Z变换下传递函数的极点分布规律判断开关结构稳定性,确定开关等效结构。其次,提出一种高阶隐式积分作为模型离散方法,并以导纳恒定、稳态特性、暂态特性为约束条件确定模型最优参数。此外,为减少高阶积分计算量,进一步减小虚拟功率损耗,提出一种稳态恒定化技术用于历史电流源的求解。最后,以两电平变换器为实验对象,搭建实时仿真硬件平台进行仿真验证。仿真结果表明,与传统L/C恒导纳及改进模型相比,所提开关模型的虚拟功率损耗可减小83%~98%,持续振荡时间可减少33%~36%,大幅提升了仿真精度。稳态恒定化技术能缩短开关暂态收敛过程,减小虚拟功率损耗,且能够独立应用于一般恒导纳模型,具有很强的通用性。
作者:芮涛;冯壮壮;胡存刚;孙晓磊;陆格野
摘要:为解决传统三矢量模型预测电流控制(MPCC)中矢量作用时间和电流预测计算对并网逆变器参数较为敏感的问题,该文提出一种基于自适应超局部的三矢量无模型预测电流控制(MFPCC)策略。首先,分析参数失配对三矢量MPCC中矢量作用时间以及预测电流计算的影响;其次,建立并网逆变器超局部模型,通过扩张状态观测器对超局部模型中系统扰动进行估计,并设计自适应增益,结合梯度下降法,对自适应增益进行实时更新;再次,结合三矢量合成方式以及超局部模型,实现三矢量MFPCC,所提方法可以实时观测系统扰动,消除了参数对三矢量MPCC的影响,并通过强化增益进一步提高噪声抑制能力;最后,通过仿真和实验验证了所提三矢量MFPCC方法的有效性。
作者:刘宿城;栾李;李龙;洪涛;刘晓东
摘要:直流微电网集群由多个小型直流微电网(子网)互联而成,以提高供电系统的弹性、可靠性和经济效益。然而,由于分布式能源的高渗透率和间歇性、电力电子设备的大量接入以及系统灵活多变的工作特性,导致直流微电网集群面临严峻的大信号稳定性问题。同时,现有分析方法主要通过模型降阶得到系统整体简化模型,以此借助非线性工具进行大信号稳定性分析,但并未充分考虑互联子网之间的耦合动态及其对稳定性的影响。为此,提出针对直流微电网集群的分布式大信号稳定性强度评估及反馈控制设计方法。首先建立直流微电网集群的分布式大信号模型;其次基于向量Lyapunov函数得到系统大信号稳定性判据,并定义稳定性强度和连接性强度,便于评估耦合动态对于系统稳定性的影响,以导出满足稳定性的反馈控制设计;再次通过对比分析,进一步明确所提方法在保守性方面的优势;最后通过硬件在环实验验证了该方法的有效性。
高电压与放电
作者:林智勇;李荣华;邓东平;吴勇海;林仁杰
摘要:该文首先针对混联等效电路模型基于智能优化算法的参数辨识结果不唯一和精度欠佳等问题,构建去极化电流二次微分时域谱线,分析其子谱线特性及其与对应极化支路参数的内在联系;其次利用解谱法分解各个子谱线,并根据子谱线参数进一步辨识混联等效电路参数;最后通过实例验证该方法的可靠性。研究结果表明:基于混联等效电路模型的时域谱线解谱法能够有效且准确地判定各个子谱线参数,以及混联型极化支路和串联型极化支路的极化支路数、极化支路参数等信息;基于解谱法的混联等效电路参数辨识过程简单,辨识结果准确且唯一,避免了传统参数优化过程中的随机性和多解性问题。采用该文微分解谱法所对应的拟合度最低为0.96,平均为0.97,比传统法平均提升0.10。
作者:蒋安昊;邓瑾;吕浩楠;张欣冉;张潮海
摘要:分解组分分析(DCA)是监测SF6气体绝缘电气设备绝缘状态的有效手段之一。然而,现有的检测方法大都无法兼顾实用性和检测精度,难以满足现代电力工业生产的要求。因此,该文设计了一套基于腔衰荡光谱(CRDS)原理的气体浓度检测系统,利用集成光学元件和嵌入式微处理系统搭建了SF6特征分解产物高精度检测装置。通过调制激光器输出中心波长,实现了20×10-6量程内H2S及200×10-6量程内CO和CO2的准确测量,目标气体吸收系数与浓度的线性回归拟合优度均高于0.999。利用Allan方差分析,系统的检测限分别可达到4.25×10-9(H2S)、10.4×10-9(CO)、24.8×10-9(CO2)。并且研究了多特征产物混合气体的光谱特性,通过多元线性回归的方法解决了H2S和CO2的交叉干扰问题,校正后平均检测误差小于标气浓度的5%。该研究结果可为气体绝缘电气设备的潜在性绝缘故障诊断提供一种有效的方法。
作者:王昊天;王宇昂;颜林;韩旭涛;李军浩
摘要:气体绝缘组合电器(GIS)是变电站现场的关键设备,其安全运行直接关系电网的安全运行和供电可靠性。该文首先设计了一种用于GIS的暂态电压-局部放电融合传感器,能够实现对于GIS电压及局部放电特高频、光学信号的一体化测量,并设计了径向基函数网络代理的自适应差分进化(RBFN-SaDE)方法对传感器结构进行优化。测试结果表明,融合传感器电压测量频率响应在50 Hz~100 MHz的偏差小于0.3 dB,且传感器在300~1500 MHz频率范围内的特高频平均有效高度为13.25 mm,能够有效地测量GIS电压及局部放电信号。然后,基于实体GIS搭建了测试平台,围绕绝缘子沿面放电开展了融合传感器的有效性测试,结果表明传感器可准确地测量工频及工频叠加电压,局部放电特高频与光学信号互补,能够有效地对GIS状态开展在线监测。最后,围绕融合传感器设计了在线监测系统,并将该系统应用至现场变电站的在运设备,实现了对GIS合闸过程及运行工况的电压-局部放电融合在线监测,对GIS在线监测装置的设计与应用具有一定的指导意义。
作者:杨文英;潘宇航;鲍家璇;刘兰香
摘要:航天电磁继电器必须具备良好的抗振性能,才能保证在温度-振动多应力叠加环境条件下仍能可靠动作。为了深入研究航天电磁继电器在温振多维应力下的动态特性和抗振性能,该文建立了温振交互作用下航天电磁继电器整机的多物理场耦合数字样机模型,采用间接耦合的方式通过预应力和温度两个变量耦合时域的动态特性仿真和频域的随机振动仿真。将电磁继电器动态特性和失效频率的试验测量结果与仿真数据进行对比,验证了该文建立的多物理场耦合数字样机模型的有效性。建立的三维数字样机模型可以动态展示航天电磁继电器在不同温度下的吸合过程,获取继电器的固有频率和随机振动的加速度响应。将数字样机模型与试验方法相结合可分析航天电磁继电器在温度-振动多维应力叠加环境下的动态特性和抗振性能,综合考虑温振多维应力作用下的评价方法更贴近继电器的实际工况,且更能反映航天电磁继电器的失效机理和失效模式。
作者:李静;高万瑞;段薇;刘树鑫;于龙滨
摘要:直流塑壳断路器广泛应用于直流配电网中,随着开断容量的提升,大电流开断下的飞弧现象时有发生,对设备和人身安全造成隐患。该文通过实验研究恒定驱弧磁场作用下塑壳断路器在不同开断电流下的电弧运动过程,利用高速摄像机拍摄捕捉到大电流开断过程中的飞弧现象。基于磁流体动力学理论,建立考虑阿基米德力(浮力)的改进电弧磁流体动力学(MHD)模型,对飞弧现象进行数值分析,发现在塑壳断路器灭弧室中,高温电弧导致跑弧道拐角处产生反向气流涡旋将抑制弧柱向上运动,高能量电弧所受浮力无法充分发挥,导致上半部电弧无法进入栅片,栅片利用率低,下半部电弧由于能量较大,进入栅片后飞出,造成飞弧现象;另外由于大能量电弧所受洛伦兹力较大,电弧被切割后与栅片进行热量交换时间短暂,无法及时散热,运行至栅片尾部的电弧仍具有较高能量,易飞出栅片产生飞弧现象。根据仿真结果,采用双出气口结构灭弧室,改变气流场分布,减小了气流漩涡,充分发挥大能量电弧浮力作用,提高栅片的利用率;采用改进绝缘产气栅片,限制弧根的运动速度,增加灭弧室内栅片与电弧的热交换时间,减小飞弧能量。通过实验与仿真对改进灭弧室进行分析,验证其合理性,对两种抑制措施进行结构优化,得到两种改进结构下的最优解。结果表明,两种措施在一定程度上抑制了飞弧现象的发生,有利于电弧的开断。
电能存储与应用
作者:全睿;程功;周宇龙;章国光;全琎
摘要:为了进一步提高传统深度学习方法预测燃料电池剩余使用寿命(RUL)的精度,该文提出了一种综合卷积神经网络(CNN)、双向门控循环单元(BiGRU)和注意力机制(AT)的混合模型。利用奇异谱分析对燃料电池衰减数据进行预处理、消除噪声并获取有效信息,CNN- BiGRU提取其时空特征、历史和未来信息,AT进一步探索时空相关性,并采用增强型鲸鱼优化算法(EWOA)对模型超参数进行优化。结果表明,与长短期记忆(LSTM)网络、CNN、GRU、CNN-GRU、CNN-BiGRU、BiGRU-AT、CNN-BiGRU-AT和其他算法优化的CNN-BiGRU-AT相比,在40%训练数据下,EWOA优化的CNN-BiGRU-AT模型其方均根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和相对误差(RE)均最小,最小值分别为0.202 1%、0.127 8%、0.033%和0.027%。此外,该模型在缺失数据达60%的情况下仍能保持较强的鲁棒性,其最小RMSE、MAE、MAPE和RE分别为0.3879%、0.2559%、0.0811%和0.32%,具有较好的燃料电池剩余使用寿命预测性能。
作者:江银锋;宋文祥;施语
摘要:准确地估计电池健康状态(SOH)对锂离子电池储能系统的安全高效运行十分重要,围绕电池老化特征提取依赖特定工况和实际电池充放电过程存在随机性的问题,该文提出一种基于分段特征提取和稀疏高斯过程回归(GPR)的电池健康状态估计方法。首先,按照荷电状态对数据进行分段,针对每一段数据分别提取了30种特征,并基于充放电过程数据各训练了10种模型;其次,对部分特征计算Shapley值,解释充放电模型的差异性;然后,分析对比了五种高斯过程回归模型的核函数的预测性能;最后,与其他四种机器学习模型进行对比。测试结果表明,在高倍率工况下,基于60%~70%荷电状态的放电数据片段的模型预测效果最佳,所有测试集的平均方均根误差为0.26%。利用充电数据估计SOH时,基于马特恩核函数的GPR模型取得了最佳的预测结果,而利用放电数据估计SOH时,基于有理二次核函数的GPR模型取得了最佳的预测结果。
作者:彭自然;王顺豪;肖伸平;肖利君
摘要:针对现有电动汽车动力电池估计荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)估计方法存在运算效率低、实时性差以及估算准确率低的问题,该文提出一种基于网络模型KA Informer精确估计电动汽车动力电池SOC&SOH的方法。首先,依据Kolmogorov-Arnold理论将原始堆叠降噪自编码器(SDAE)内部权重W优化为可自主学习的激活函数B-spline,并采用网格扩展技术细粒化B-spline,组成KASDAE新模型,使得堆叠降噪自编码器能够对传感器采集到的电压、电流、温度数据进行清洗。其次,提出傅里叶混合窗口注意力机制(FMWA)替换稀疏多头注意力机制(MPPSA),优化Informer模型结构,增强Informer模型捕获电池长序列数据局部信息和全局信息的能力。最后,将清洗后的数据输入FMWA Informer网络模型实现荷电状态和健康状态的精确估计。实验结果表明,所提模型估计SOC的平均绝对误差和方均根误差分别达到0.24%和0.37%,估计SOH的平均绝对误差和方均根误差分别达到了0.5%和0.62%。与传统Informer、Transformer、长短时记忆(LSTM)、门控循环单元(GRU)、极限学习机(ELM)模型相比,该模型预测SOC和SOH的速度更快,估算准确度得到有效提升。
作者:毛路;赵文元;王越;朱瑞;商云龙
摘要:目前传统电池充电方法中,充电效率与安全运行矛盾显著,且电池组充电过程缺乏单体不一致性控制,导致容量浪费。为此,该文提出一种锂离子电池快充-均衡双层优化控制方法。首先,建立模型描述电池的电气特性和热学特性。其次,基于细分混合启发式鲸鱼优化算法对单体电池充电曲线进行优化,以最大电压、电流、温度为约束,以充电速度为优化目标,实现安全快速充电。与传统充电方法相比,充电时间可减少124 s,充电速度提高6.84%,且工作温度小于安全温度。再次,结合被动均衡拓扑提出电池组充电-均衡一体化方法,并基于强化学习对充均策略进行优化,以能量损失、充电速度、不一致性为约束条件,实现电池组快速充电与高效均衡的综合最优。最后,与传统方法相比,可降低70%~90%电压差,并提高电池组2%~4%可用容量,有效解决了电压不一致性带来的容量浪费问题。
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