【摘 要】
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作为一种可再生能源,波浪能具有储能丰富、开发潜力大、能流密度大和开发价值高等优点,并且与许多其它形式的可再生能源相比,开发成本更低。因此,波浪能的开发对缓解甚至解决当前能源需求迅速增加的问题有着重大意义。尽管有着上述优点,波浪能的开发还是存在许多技术问题。比如,环境随机性强,难以高效进行能量捕获;同时,在海洋环境恶劣的情况下,难以有效自我保护。波浪能发电阵列(Wave-EnergyConverte
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作为一种可再生能源,波浪能具有储能丰富、开发潜力大、能流密度大和开发价值高等优点,并且与许多其它形式的可再生能源相比,开发成本更低。因此,波浪能的开发对缓解甚至解决当前能源需求迅速增加的问题有着重大意义。尽管有着上述优点,波浪能的开发还是存在许多技术问题。比如,环境随机性强,难以高效进行能量捕获;同时,在海洋环境恶劣的情况下,难以有效自我保护。波浪能发电阵列(Wave-EnergyConverters Arrays)作为一种分布式发电系统,有着可拓展性强、维护方便和适应环境能力强等优点。该类系统由两类节点组成:波浪能发电单体(Wave Harvesting Device,WHD)节点和储能(Energy Storage,ES)节点。这两类节点在能量捕获与发电过程中发挥各自节点的优势。对于波浪能发电单体节点,利用最大功率跟踪控制,能够使其最大功率地捕获波浪能,提高能源的利用率;对于储能节点,设计适当的能量调度算法,能够使其平抑波浪能发电单体节点输出的随机功率,从而解决输出功率不稳定的问题。因此,针对上述问题,本文进行了如下研究:首先,为了简化波浪能发电单体的波能提取过程,选定永磁直线发电机代替波浪能发电单体作为本文的研究对象,并对其系统结构和能量捕获过程进行数学建模。其中,能量捕获过程分为两种情况进行分析:第一种情况,将波浪建模成正弦的规则波,计算规则波每时刻的最大功率后,利用AC-DC不可控整流器和Boost电路进行波浪能发电单体的最大功率跟踪控制;第二种情况,将非规则波建模成随机信号,利用模型预测技术计算相应的最大功率后,利用上述电路结构进行最大功率跟踪控制。其次,为了平抑波浪能发电单体输出的随机功率,引入储能系统,并对其进行数学建模和控制策略的研究。储能系统可以分为超级电容和双向DC-DC电路两个部分,超级电容作为能量源,用于存储和输出特定功率,而双向DC-DC电路则用作超级电容的特定功率跟踪控制。然后,研究能够最大功率输出并且平抑随机功率的最优功率调度算法。其中,为了保证每个储能节点能耗速度的一致性,构造了EDP(Economic Dispatch Problem)问题,并在此基础上,针对每个储能节点只能接收邻接节点信息的特定约束,利用分布式一致性控制理论和特征值摄动理论,设计相应的分布式最优功率调度算法,使得波浪能发电阵列中的储能节点在能耗速度保持一致的同时,输出总功率满足用户需求。最后,由于新增了网络通信层,分布式系统在通信层容易发生异常。针对这种问题,本文设计了相应的弹性控制策略。弹性控制策略分为四个步骤:置信度迭代、权重更新、隔离判断和重适应。其中,在置信度迭代过程,每个储能节点基于二阶邻接节点信息,对一阶邻接节点进行置信度迭代,其结果用以下一步的权重更新。在权重更新的同时,进行隔离判断。当发生异常节点的隔离,检测节点触发重适应,以使得波浪能发电阵列整体维持稳定。
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经颅超声目前主要应用于治疗与成像两方面,在成像方面主要集中于聚焦线扫模式。由于聚焦线扫的成像帧率较低,无法满足于一些需要较高成像帧率的临床应用场景如:弹性成像,高速血流成像等。所以一种高帧率的成像方式如平面波,发散波被应用到超声成像研究中。但由于平面波的成像视场的宽度会受到实际线阵探头宽度的限制。而发散波超声成像是一种高帧率、大视野的成像模式,一般用于受声窗限制时较深组织的成像。所以当发散波用于经
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质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)由于具有较高的能量转化率、原料丰富以及绿色环保等优势,近年来得到了快速的发展,并广泛应用于车辆,便携式电子设备等领域。质子交换膜燃料电池在阳极上的反应非常快,但是在阴极上,即使在目前最好的基于Pt的催化剂上,其氧还原反应动力学依然缓慢,并且Pt是一种稀有并且昂贵的金属,因此开发廉价并且高效的非贵金