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关键词： 变压器   故障诊断   轻量梯度提升机   特征变量   改进浣熊优化算法   卷积神经网络  

摘要： 为提高基于深度学习的变压器故障诊断精度，提出了基于油中溶解气体分析(Dissolvedgasanalysis,DGA)的LightGBM-ICOA-CNN变压器故障诊断方法。首先，基于变压器油中溶解气体含量对变压器特征变量进行丰富，利用轻量梯度提升机算法(Light gradient boosting machine,LightGBM)量化其重要性，实现特征变量优选；其次，引入改进浣熊优化算法(Improved coati optimization algorithm,ICOA)对卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)的学习率、卷积核大小与数量、全连接层神经元数量等超参数实现优化，提高模型诊断结果的准确率；最后，通过算例分析对建立的LightGBM-ICOA-CNN方法性能进行评估，验证了所提方法对变压器故障诊断的有效性，且收敛性较好，精度较高。

关键词： 短期风电功率   改进蛇优化算法   核极限学习机  

摘要： 为了对风电功率进行精确预测，基于互补集合经验模态分解（complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD）、改进蛇优化算法（improved snake optimization,ISO）和核极限学习机（kernel extreme learning machine,KELM）提出了一种混合短期风电功率预测模型.首先，利用CEEMD将非平稳的风电功率数据分解为若干相对平稳的分量，以降低原始数据的不稳定性；然后，引入改进蛇优化算法对KELM参数进行优化，并对各平稳分量和残差构建CEEMD-ISO-KELM预测模型；最后，将各分量和残差的预测结果进行重构，得到最终的风电功率预测结果.仿真结果表明，与现有预测模型相比，本文提出的预测模型能够很好地预测风电功率的变化趋势，在短期风电功率预测中取得了较好的精度.

关键词： 双馈风力发电机   扩张状态观测器   模型预测直接功率控制   鲁棒性  

摘要： 针对双馈风力发电机(DFIG)运行过程中因电机参数摄动以及电网电压突变等不确定因素对控制系统的影响，提出一种扩张状态观测器(ESO)与模型预测直接功率控制(MPDPC)相结合的控制策略。首先分析了传统MPDPC中存在的系统耦合项、模型误差及外部扰动等对控制系统的影响，为了减小此影响，应用ESO进行相关参数估计。在此基础上，结合模型预测控制理论建立了功率预测数学模型。在不同工况下进行了仿真实验并和传统MPDPC进行比较，结果表明所提控制策略具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

关键词： 油中溶解气体   互补集合经验模态分解   沙丘猫群优化算法   长短时记忆神经网络  

摘要： 油中溶解气体浓度的预测可为电力变压器状态评估与早期故障诊断提供重要的数据依据。由此，针对长短期记忆网络(Long short-term memory network,LSTM)预测模型参数选择困难的问题，同时为提高变压器油中溶解气体浓度预测的精度，提出一种基于CEEMD联合TGSCSO-LSTM算法的变压器油中气体浓度预测方法。利用互补集合经验模态分解算法(Complementaryensembleempiricalmodedecomposition,CEEMD)将原始气体浓度序列分解为一系列具有一定频率特征的分量，以提高原始序列的可预测性能；针对各分量分别建立LSTM预测模型，同时利用经Tent映射随机初始化种群与高斯扰动改进的沙丘猫群优化算法(Sand cat swarm optimization,SCSO)对LSTM网络参数进行优化选取，以提高算法的预测精度；最后重构各个分量的预测结果以获取最终的油中溶解气体浓度预测结果。利用某500kV变压器实际气体浓度数据对所提方法进行对比试验，试验结果表明，所提方法油中溶解气体浓度预测性能优良，具有较好的应用价值。

关键词： LLC   四元矩阵变压器   磁集成   寄生参数  

摘要： LLC变换器因其出色的软开关性能与低输出阻抗被广泛应用于电池储能变换器的功率级。在低压大电流工况下，LLC二次侧多采用矩阵变压器降低电流应力。在实际电路中，矩阵变压器体积占整个主功率部分25%左右，严重制约了装置功率密度的提高。且传统分立绕线式矩阵变压器寄生参数不可控，导致LLC输出电压跌落及开关尖峰，降低了装置可靠性。该文提出一种考虑损耗与寄生参数的LLC四元矩阵平面变压器集成优化设计方法。首先，基于四元集成磁心磁通分布特性提出分布式磁心损耗计算方法，建立变压器精确损耗模型。其次，通过建立变压器寄生电感和寄生电容求解模型，确定了变压器结构参数与寄生参数的映射关系，实现了变压器损耗、寄生电感、寄生电容流程化解耦设计，在保证变压器高效运行前提下寄生参数可控。最后，通过有限元仿真验证并搭建了两台250 W/3.3 V/48 V储能变换器实验样机。所提方法样机在84 A输出电流下，LLC效率为95%，集成矩阵变压器一、二次侧漏感降低为原先的30%，寄生电容被有效抑制，运行性能得到进一步提升。

关键词： 分布式光伏   柔性有载调压变压器   电压无功优化   协调控制方法   无功补偿  

摘要： 随着配电网中分布式光伏(distributed photovoltaic， DPV)大量并网，电压越限和电压波动越来越严重，考虑新型电能质量治理装置的电压无功优化协调控制方法需要进一步完善，以适应电网的新变化。该文考虑了新型柔性OLTC (on-load tap changer， OLTC)的电能质量调节作用，提出一种两阶段电压无功优化协调控制方法，其中一阶段为日前小时级调度阶段，根据分布式光伏和负荷的预测数据，通过潮流计算和迭代优化，获取DPV的有功出力结果、柔性OLTC分接头和电容器组的投切结果；二阶段为分钟级无功优化阶段，在第一阶段的基础上，考虑柔性OLTC和DPV的无功出力特性，调节装备无功出力的同时修正第一阶段电容器组投切组合，进一步降低各个节点最大电压偏差，使配电网电压分布更合理。搭建了IEEE33节点配电系统仿真模型，所提出的考虑柔性OLTC的两阶段电压无功优化协调控制方法能够在常规经济性最优目标下的88.07%DPV消纳水平基础上提高9.29%，同时满足全节点全时段电压偏差小于0.1p.u.，综合经济性提高7.8%，结果证明了所提方法的合理性和有效性。

关键词： MOSFET   Biosensor   Gate stack   Short channel effects (SCEs)   Transconductance   Sensitivity parameters   Electrical characteristics  

摘要： This study observes the MOSFET's performance concerning several biomolecules for use as a biosensor device. The double gate MOSFET with gate stack configuration has been chosen as the suggested device to surpass the limitations of short-channel effects (SCEs). The cavity was created to restrict the passage of charged and uncharged biological molecules so that they could be detected. These molecules fill the cavity, changing the device's electrical properties. The Double Gate MOSFET (DG-MOSFET) biosensor is subject to limitations such as Short Channel Effects (SCEs) and issues with the power supply. The suggested device decreased SCEs and it also demonstrates the potential benefits of having DG-MOSFETs with gate stacking for biosensor applications. Comparison of transconductance, the generating factor for transconductance, and sensitivity parameters such as Id and Vth sensitivity and Ion/Ioff sensitivity has been carried out in this study. The variation of temperature can influence the mobility of charge carriers within the semiconductor, affecting the conductance of the *** on the specific biomolecule being detected, changes in temperature can modulate the interaction between the biomolecule and the sensor surface, leading to alterations in the electrical properties of the device and these changes can be precisely measured, thereby enhancing the sensitivity of *** systematically varying the temperature, researchers can explore the thermodynamic and kinetic aspects of the binding events, allowing for fine-tuning of the sensor performance to meet specific application requirements.

关键词： 谐振变换器   DCX   部分功率调节   单级式   两级式   准两级式  

摘要： 以LLC为代表的谐振变换器具有良好的软开关性能以及高效功率传输优势，但是开关频率的改变会使得谐振点发生偏移，效率显著降低，直流变压器 (DC Transformer， DCX) 工作状态虽有利于实现效率优化，但却限制了系统的电压调节范围。此外，传统全功率传输会导致器件应力高，存在效率优化局限。近年来，部分功率传输由于低应力、高效率以及控制简单等优势得到广泛的应用，将谐振变换器与部分功率技术结合，强化优势互补，提高应用价值，已成为目前的研究热点。本文从部分功率传输概念和基本连接形式入手，对基于谐振型DCX的部分功率调节系统结构进行归纳分析，概括为单级式、两级式以及准两级式3种结构类型，讨论分析适用于不同种类结构的变换器拓扑以及控制方式。其次，对目前所实现的部分功率调节系统所能达到的性能指标进行归纳，并对传统两级级联式结构和另外3种部分功率调节结构的器件数量、电压增益以及工作效率进行综合分析对比。最后，对不同结构的优缺点和应用局限性进行总结，并对未来发展趋势展望，为后续研究提供一定的参考。

关键词： Sensors   Electrodes   MOSFET   Graphene   Wire   Transducers   Sensitivity   Biosensor   chemical sensor   extended-gate   field-effect transistor (FET)   laser-induced graphene (LIG)  

摘要： Laser-induced graphene (LIG) stands out as a promising nanomaterial for applications in high-sensitivity, low-cost, and disposable chemical and biological sensing. However, LIG's metallic properties and weak field effect pose challenges to its integration into high-performance field-effect transistor (FET)-based sensors. This study presents an innovative approach wherein a LIG electrode, created through laser scribing on polyimide (PI) material, serves as a replicable sensing electrode that connects to the gate of a reusable metal-oxide-semiconductor FET (MOSFET) transducer. We implemented pH- and sodium-sensitive FET sensors employing two different LIG sensing electrodes: pristine LIG for pH sensing (30.9 mV/pH) and ion-selective membrane-coated LIG for sodium-ion sensing (-46.9 mV/dec). Various configurations of LIG-based FET sensors were explored to demonstrate the flexibility and versatility of our method, including direct laser scribing on diverse PI materials such as PI adhesive tape, PI-insulated Ag wire, and flexible printed circuit boards (FPCBs). Our findings highlight that LIG sensing electrodes, characterized by their ample surface area, cost-effectiveness, and disposability, are highly compatible with FET-based chemical sensors.