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第十一届“电力杯”大赛优秀作品回顾
发布时间:2019年05月31日 10:26    作者:    点击:[]

时间如白驹过隙,转眼之间,历时近两个月之久的第十一届 电力杯学生学术科技作品大赛在上周终于落下了帷幕。本届电力杯3月开赛以来,得到了老师和同学们的广泛关注,初赛共有47组作品参与评选,其中研究生30组,本科生17组,所有作品中,还有7组队伍提交了由合作单位山大电力公司指定的命题作品,这些参赛作品极具创新想象力和市场应用价值。经过电气工程学院和山大电力公司的多位专家教授的评审,共计有12组研究生作品和6组本科生作品入围决赛,并于517日下午进行了决赛环节的比拼,经过激烈的角逐,最终诞生了一等奖3组,二等奖9组,三等奖14组等众多获奖队伍,本次比赛除传统奖项设置以外,还特别设立了三类单项奖,分别是最切合环保理念的环保主题奖2组,依据发表论文和获得专利情况评选出的成果转化奖2组,最切合全球能源互联网主题的能源互联奖2组。让我们趁着赛后的余热回顾一下这些优秀作品吧。

本科生组一等奖:

B15 自动寻光太阳能板

 

该产品是一种能够充分利用太阳能的有效装置,以单片机为核心控制自动寻光,根据太阳在一天内的不同时刻的高度角和方位角的变化来调整太阳能板的位置跟踪太阳一天的运行轨迹使太阳光始终垂直的照射在太阳能板上,对太阳能的利用率达到最大。该产品结构简单易于设计,成本低廉,同时极高的提升了太阳能的利用率,能够更好的利用太阳能,对于发展清洁能源有着重要的意义。

本科生组二等奖:

B1 摆球模型运动数据测量仪

 

该装置利用MPU6050内置的传感装置与单片机MSP430的编程公式,将该测量模块放置于线长超过一米的摆钟模型的摆球上,利用MPU6050内置的传感装置与单片机MSP430的编程公式,实时计算出摆球的加速度、速度、位移以及摆动频率等摆球运动参数,测量简单易行,具有较好的创新性。

 

B8 基于模块化多电平变流器(MMC)的柔性直流输电系统三相背靠背功率传输与去环流优化建模与仿真

                                               

                       

                                               

该产品通过对MMC的建模与仿真,利用电压源变流器的可控机理以及比例积分(PI)及比例谐振(PR)控制器各自对直流和交流的稳态误差控制构建双环控制电路,从而实现基于基于MMC的柔性直流输电系统三相背靠背功率传输建模与仿真,将得到的波形与基于晶闸管的三相背靠背直流输电系统波形相对比。由于环流的存在提高了IGBT额定电流容量,增大系统成本,增加损耗,并使IGBT发热严重,影响其寿命。同时环流还会使MMC公共直流母线存在一定的低频脉动,影响MMC系统稳定运行,该产品采用PR调节器降低环流到可接受的水平,在PSIM上仿真验证去环流效果。

B17 流光艺“踩”:基于压电陶瓷技术的自发电智能地板

 

该装置机械部分是自主创新设计的阶梯式支撑结构,极大提高压电陶瓷的微型变从而提高产能效率,八个结构构成了九宫格型支撑模块,多个支撑模块再组成一整块地板,所有地板安装于地面沉槽中;装置的电气部分利用压电陶瓷的压电效应将机械能转化为电能;发电模块为四片陶瓷片串联成一个L形,两组L形的输出经整流后并联构成一个发电模块将多个发电模块输出并联后安装在一块地板上。发电地板将人体行走的机械能转化为电能,集实用性、经济性、环保性于一身,能够显著节约能源,在其能量的转换采集储存过程中不会产生任何的污染,在能源的回收和再利用方面具有显著的效益,具有非常广阔的发展前景和环保价值。

研究生组一等奖

A2 非接触动态无线供电系统

   

产品通过磁芯结构分析及优化,增强耦合机构的能量传输效率,缩减负载的体积和重量,借助二次侧补偿结构设计,电路设计,线路分段及补偿分析,提升设备行驶里程的同时减少设备搭载的电池容量,在有些场合取代电池,直接为驱动电机供电,实现电能从静止电源系统向一个或多个可移动用电设备的非电气直接接触电能传输。

 

A26 交互式电力系统虚拟实验系统

                       

           

           

从虚拟实验台的应用现状入手,分析当前虚拟实验平台的相关技术,从设计目标层将本虚拟实验平台框架划分为对象层,接口函数层以及界面层三个层次;然后基于模块化的原则,确定了基于PyQt软件平台的具体实现方案,详细介绍各组成模块的结构以及逻辑关系,给出设计的前面板以及程序流程图,构成一个完整的实验平台。

研究生组二等奖:

A8 双永磁体横向磁通直线永磁电机

   

该产品电机采用双永磁体结构,可以实现高力密度;电机结构简单紧凑,组装方便容易,空间利用率高;采用 E 型结构初级机构,每个初级单元均有一个绕组,一个绕组对应两个并列磁 回路,同时磁路短,可更大的提高电机功率同时减小电机涡流损耗和铁耗;电机输出力由电机初级单元和两列永磁体相互作用产生,每列永磁体与初级单元产生的力相互独立,电机输出力为两列永磁体分别和初级单元相互作用产生的力的叠加;可通过调节两列永磁体的相对位置来减小电机输出力的波动,从而使电机输出力波动小,定位力小;每个初级单元都是相互独立的,电机可靠性高、容错能力强;电机初级单元可扩展为矩阵形式,扩展方便,进一步提高电机输出力。

 

A10 一种基于双绕组耦合电感的多相交错并联双向DC/DC变换器的研究

 

相对于传统的多相交错并联双向DC/DC变换器,该作品提出的拓扑首先在没有磁性元器件数量劣势的情况下,可以同时提高电路的稳态和暂态性能。其次,在电路高频和轻载情况下,没有增加任何元器件,通过合理的选择电流的峰值和死区时间,可以实现电路的软开关功能,大大减小了开关损耗。最后,通过设计基于相电流解耦的均流环控制策略,可以实现电路的均流功能,从而大大提高了元器件的寿命,增强了电路的可靠性。

 

A12 基于蓝牙的智能开关设计

               

本设计采用STM32F103RCT6单片机制作一个蓝牙开关的系统。对蓝牙模块进行开发,通过蓝牙模块与Android 智能手机相连接,再利用所开发的App 控制寝室日光灯的开关,从而实现对灯的智能开关控制,无需到固定的开关处进行开灯及关灯的手工操作。通过手机APP控制LED 灯的开关,实现对灯的智能开关控制,无需到固定的开关处进行开灯及关灯的手工操作。开关远程控制系统具有稳定性好、成本低、操作简单的特点,给用户带来更便捷、舒适的生活体验,大大丰富了人们的生活,提高了人们的生活质量。

A14 大气压低温等离子体协同光催化灭活大肠杆菌设备

                             

该产品在传统等离子体发生装置内填充光催化剂TiO2,利用等离子体过程产生的高能光子激发光催化过程;光催化过程又消耗光子,将光能转化为活性粒子中的化学能,增加等离子体区域活性粒子浓度,这些活性粒子对细菌及真菌的生物膜造成损伤,使细菌生物膜丧失机能,膜内物质流出引起细菌凋亡。光催化反应对等离子体灭活细菌有明显的增强效果,处理电压15kV处理30s时,光催化对杀菌效果增强作用最大,增强因子可达80.4%。用低温等离子体协同光催化作用,在高能电子、强氧化性的自由基与臭氧等高能活性粒子共同作用下,提高等离子体中能量利用率,增强杀菌效果。

 

A25 四相交错并联高增益双向DC-DC变换器

         

该产品在传统四相DC-DC变换器基础上增加三个电容,通过对变换器拓扑结构的改进,所提拓扑具有自均压和自均流功能,具有更低的开关器件电压应力,相比于传统四相交错并联变换器,所提拓扑具有更高的电压增益,约为传统拓扑的四倍,更加适用于八到十五倍升压场合,实现了高增益、低电压应力、自均流等功能,具有很大的经济价值。

A30 有源配电网分布式故障自愈方案与实现

                       

           

该方案采用分相电流差动与故障电流幅值比较作为故障区段定位原理,能够适应于含有多种DG类型与不同DG渗透率的有源配电网。在负荷开关均为断路器的条件下,该方案能够实现快速故障区段定位、隔离和非故障区段的供电恢复。该方案充分考虑了与DG防孤岛保护及低电压穿越的配合与协调,STU具备网络拓扑自动识别功能,能够根据网络拓扑的实时变化改变相关控制策略。最后利用所开发的STU装置,在实时数字仿真系统(RTDS)平台上对一个含DG10 kV配电系统进行闭环测试。测试结果表明,该方案能够适应网络结构的变化,故障自愈时间在1s以内。

 “电力杯”学生学术科技作品大赛以科学创新为宗旨鼓励同学们学以致用,刻苦钻研,提高动手实践、开拓创新的能力,是同学们展现自我才华、增进学术交流、见证优秀作品的平台。作为助力研发、科创科普的平台,“电力杯”学生学术科技作品大赛还在不断的提高与完善中,未来将会和同学们一起学习进步成长,我们明年“电力杯”再见!

 

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