绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)在风电风场、轨道交通和柔性直流输电等众多领域已有广泛的使用，其可靠性对于这些领域的安全稳定运行至关重要。因此，构建精确的IGBT模块寿命评估模型，明晰IGBT劣化机理，研究有效的结温监测方法对剩余服役寿命预测和系统稳定性具有重要意义。首先，探讨IGBT模块的机理和主要故障模式异同点。其次，根据IGBT命评估主要流程，介绍几种常见的结温监测技术，探讨内部结温监测的挑战，概述结温监测方法，并阐述常用的基于模型和基于数据两种寿命评估技术。最后，对目前研究中存在的不足，结合当下的IGBT寿命评估研究现状，讨论了IGBT模块寿命评估方法发展趋势。

变压器绕组在短路电流冲击下产生的剧烈振动是导致设备机械损伤的关键因素，准确计算绕组振动行为对于变压器状态评估具有重要意义。本文提出了一种计及绕组轴向耦合效应的变压器暂态振动模型。研究结果表明：由于垫块厚度差异导致预紧力分配不均，高、低压绕组实际预紧力相较于设计标准分别存在约5.6%与7%的偏差，相较于独立计算振动模型，双绕组耦合振动模型高低压绕组振动幅值计算结果分别变化9.5%与-8.7%，垫块动态压缩应力变化4.9%与-4.5%，耦合模型考虑了预紧力分配不均与动态振动不平衡两类影响因素，随着预紧力的降低，绕组振动幅值及垫块动态压缩应力均呈增加趋势，随着振动不平衡度的增加，与独立振动模型计算结果偏差逐渐增大。综上所述，本文研究可为绕组振动特性分析提供更为精确的计算方法，具有重要的工程应用价值。

油浸式变压器内部电弧放电极易引起燃爆事故。检测电弧放电时的光学信号具有速度快、抗干扰性强等优势，有助于提高变压器内部放电故障的识别速度与准确度。本文以典型S13-M400/10-0.4三相油浸式配电变压器为研究对象，建立了变压器光学传播特性仿真模型，研究了光信号在变压器内部的传播特性，提出了基于油中工频电弧光传播特性的光学传感器布置方法。研究结果表明：油箱各壁面上的辐照度分布中，以最接近光源的直射面辐照度最高，可达160 W/m2，传感器在顶盖与油箱底部环形布置，在油箱正面、侧面根据传感器类型，需尽可能覆盖在绕组在该面上的投影区域，或布置于投影区域的正中心，以获取最佳的检测效果。

“双碳”目标下，农场供电面临可再生能源并网与电动农机充电双重挑战。本文构建了两个优化模型以实现农场电动化与配电系统的协同规划。首先，针对电动农机充电负荷与充电桩配置问题，提出基于作业季节性的蒙特卡洛模拟方法生成电动农机充电负荷曲线。建立充电桩类型与数量配置模型，采用大M法对占用约束进行线性化处理以实现充电的优化调度，确定交直流充电桩的最优配置数量。其次，针对农场配电网规划，建立计及可再生能源出力与充电负荷的双层优化模型，上层以最小化年规划费用为目标优化充电站与线路布局，下层以运行成本最低为目标优化农机充电调度与生物质能出力分配。结果表明，该方法提升了系统规划经济性，为农场电气化建设提供了依据。

局部放电是变压器绝缘故障的早期表征，特高频检测法虽具有高灵敏度和强抗干扰能力，但受限于传感器安装位置与方式，这限制了其在变压器局部放电检测中的应用。为此，本文提出一种基于铁心接地电流特高频信号测量的局部放电检测方法。通过电磁仿真计算特高频信号在变压器内部的传播与传导特性，分析了铁心特高频自感知方法的可行性，并确定391~600 MHz、1.34~1.6 GHz、2.2~2.77 GHz三个频段可作为有效检测频带。进一步设计信号提取装置，开展不同缺陷条件下的对比试验，与传统特高频法及脉冲电流法进行比较。结果表明，结合实际应用中局部放电电磁波的主要辐射频带，铁心接地电流在391~600 MHz频段内携带有效的局部放电特高频信号；本文方法与传统特高频检测结果具有良好一致性，信号幅值线性相关系数达0.89，PRPD谱图相似度超过0.95；此外，该方法无需额外内置传感器，安装简便，且抗干扰性能优异，满足在运变压器局部放电在线检测的实际需求。

针对大规模深远海风电集中接入对沿海电网承载能力提出较高要求，以及远距离送出过程中风电出力波动易影响受端功率稳定的问题，本文提出一种集成多能源的海陆四端柔直并网系统及控制策略。该系统通过四端柔性直流网络将深远海风电、陆上多能源集成站和内陆电网互联，实现深远海风电远距离送出与陆上多能源协同补偿。结合近海风电、光伏、核电和抽水蓄能的出力特性，构建面向恒功率外送的风光核储容量配置方法，以明确陆上能源集成站的运行边界。在此基础上，基于混合型MMC的三维度控制架构，提出一种不依赖高速通信、利用直流电流偏差主动补偿深远海风电出力波动的附加外环控制策略，并针对不同类型直流故障设计相应的故障穿越策略。最后，在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台搭建四端柔性直流并网系统模型，验证所提拓扑结构、控制策略及直流故障穿越策略的有效性和可行性。

为提高双轮腿机器人在崎岖地形下的通行能力，本文设计了一种基于自适应超螺旋滑模控制（Adaptive Super-Twisting Sliding Mode Control，ASTSMC）的行进策略。针对双轮腿机器人的双输入多输出特性，设计双滑模面以实现对系统的协调控制。引入一种基于姿态偏差的等效自适应增益机制，在提高崎岖地形通行能力的同时，有效降低了传统超螺旋滑模控制在实际应用中的抖振问题。通过李雅普诺夫稳定性定理证明了所提方法的稳定性，确保了控制策略的理论可靠。实验结果表明，相较于线性二次调节器（LQR），所提方法能显著降低在崎岖路面行进时的姿态角波动，并有效抑制了采用超螺旋滑模控制（STSMC）的抖振，证明了方法的有效性与优越性。

换流阀的容量配置直接影响高压直流输电系统的可靠性与经济性，为应对多馈入系统中因送端需求差异导致的容量冗余问题，本文以CLCC为对象，进行损耗建模与容量配置优化研究。首先，建立了CLCC的统一损耗计算模型，并通过仿真验证准确性；在此基础上，构建了以容量配置为核心、计及多种约束的强非线性优化模型。进一步采用遗传算法进行全局参数调优，有效协调了冗余配置与运行性能之间的耦合关系。结果表明，该研究可显著降低系统损耗，有效提升设备利用率和运行经济性，为CLCC工程应用中的容量优化设计提供了理论依据。

面对新能源输出不确定性及极端气象事件等外部扰动时，局部薄弱电网极易出现大范围负荷损失乃至系统崩溃的情况。以电化学储能、氢储能电站和移动储能车为代表的多元储能资源，能在多时间尺度和多空间范围内调节局部薄弱电网的电力电量平衡。本文首先建立了计及源网荷储各侧的局部薄弱电网功率约束集，提出了多元储能的通用模型。其次，对极端天气扰动下的局部薄弱电网进行薄弱节点辨识，提高固定资源配置的针对性。进而，考虑电网运行的经济成本，构建固定式储能资源和移动式储能资源的协同规划模型，并采用分步求解的方法，针对两类储能资源分别采用粒子群优化算法和列与约束生成算法进行求解，得到面向局部薄弱电网的多元储能资源的协同配置方案。最后，基于改进的IEEE RTS 79系统，验证了所提方案在降低局部薄弱电网失负荷风险的有效性。

转子表贴磁钢脱落或解体故障是超高速永磁电机面临的核心挑战之一，采用碳纤维缠绕护套施加预应力保障转子完整性是提高超高速电机的运行可靠的关键手段。为满足超高速应用对护套可靠性与紧凑性日益提高的要求，本文综合考虑了转子变形与碳纤维层间作用影响，提出了缠绕式护套的收敛预应力计算模型。分析了不同工况下转子所需的最小预应力，并分析了收敛预应力与剩余缠绕张力的迭代过程和不同设计参数下的预应力，以满足工况下转子可靠和护套设计参数最优为目的提出了护套设计参数迭代流程。最后针对150 000 r/min、常温工况的转子进行护套优化设计，并额外加工了其他设计参数下的护套，搭建应变测试平台测量径向应变验证了提出的收敛预应力计算模型以及设计参数迭代流程具有良好的一致性和可行性。

金属化薄膜电容器（MFC）凭借卓越的储能特性，已在电力系统、脉冲功率、电动汽车等多个领域得到广泛应用。目前针对其薄膜在电热耦合作用下的老化特性及电荷电导机制，相关研究仍尚不明确。本文开展MFC在不同温度下的电热联合老化实验，测试不同电热耦合条件下器件的泄漏电流、电容量、介质损耗等关键性能参数，系统分析空间电荷限制电导（SCLC）、跳跃电导及Poole-Frenkel效应在不同电场与温度条件下的作用规律及主导机制。研究结果表明：当老化温度超过额定温度（85 ℃）时，泄漏电流随温度升高呈显著上升趋势；电容量衰减主要取决于自愈过程中金属电极层的清除面积；当施加电压达到额定电压的4倍时，介质损耗呈现数量级增长，等效串联电阻（ESR）同步上升；电场与温度升高导致的SCLC、跳跃电导及Poole-Frenkel效应的增强是导致MFC劣化的重要微观因素。

针对储能电池在动态工况下健康状态（SOH）估计精度低且泛化差的问题，文章提出一种动态自适应的监督对比迁移学习框架。该框架旨在解决传统微调策略的预测漂移及无监督适配带来的特征语义错配难题。首先，设计轻量化ResNet-1D骨干网络以适配小样本私有数据；其次，引入基于SOH分箱的监督对比机制，通过显式利用标签信息提取老化本质特征，消除“假阴性”干扰；最后，采用多核最大均值差异建立多尺度分布泛化边界。跨域实验表明，该方法在留一法验证中实现了均方根误差为0.68%，最大绝对误差严格控制在1.85%以内，显著优于传统微调方法的7.80%，有效消除了非保守估计风险。该方法能够有效提升储能电池SOH估计的精度与泛化能力，保障储能系统全生命周期的安全运维。

随着新能源大规模并网和电力电子设备的广泛接入，电力系统动态行为呈现出强非线性、多尺度耦合与显著时变特征，对动态轨迹的高精度、高效率计算提出了新的挑战。传统时域积分方法计算代价高、难以支持快速滚动推演，同时数据驱动模型普遍缺乏物理一致性与长时稳定约束，易产生误差累积与外推失稳问题。针对上述挑战，本文在可逆 Koopman 神经算子思想基础上，构建一种面向电力系统动态轨迹预测的改进可逆 Koopman 神经算子（Improved Invertible Koopman Neural Operator, I-IKNO）。该方法以发电机功角和角速度等有限维机电状态为建模对象，通过隐空间映射构造非线性状态的线性化表征；进一步结合电力系统暂态轨迹中的阻尼振荡特征，设计状态相关的 Koopman 演化结构，并引入高频扰动驱动分支刻画故障切换和局部快速动态对主导机电模态的影响，从而实现电力系统暂态轨迹的高精度稳定预测。最后在修改的IEEE 39节点算例中验证所提方法的有效性，结果表明所提方法在保证计算精度的同时显著提升了动态轨迹的推演效率与稳定性。

转子动偏心是大型汽轮发电机的一种最为普遍的故障类型，动偏心程度与机组振动状态存在正相关关系。本文针对汽轮发电机在运行过程中所面临的复杂功率场景，基于动偏心故障造成的磁场不对称现象，推导了主磁场和谐波磁场方位变化导致的不平衡电磁力变化规律，进一步通过有限元仿真获取了汽轮发电机不平衡电磁力在不同有功功率、无功功率状态下的分布特征。不平衡电磁力是振动的重要诱因，本文研究有助于准确预测不同功率状态下汽轮发电机振动状态和发展走势，为机组运行状态评估提供决策支持。

高比例分布式光伏接入主动配电网加剧了源荷时空错配矛盾，传统固定储能受限于安装位置，难以实现全局最优消纳。为此，本文提出一种计及移动储能时空协同的主动配电网低碳经济调度策略。首先，结合图论算法构建计及道路实际通行时间的交通路网可达性矩阵，并引入最短路径算法构建全网电气距离矩阵，精细化刻画移动储能的空间转移边界与电网拓扑调度代价；同时，综合考虑分时电价机制、配电网潮流安全及电池运行约束，构建系统日前综合运行成本最低的调度模型。其次，针对模型中移动储能“位置-功率”强耦合的逻辑非线性特征，引入0-1状态变量与大M法进行线性化重构，将原问题转化为混合整数线性规划模型并实现全局求解。最后，基于IEEE 33节点系统的对比算例表明：移动储能凭借“主动追光”与“就地支撑”的时空灵活性，有效打破了消纳的拓扑局限；与配置同等容量的固定储能相比，所提策略将光伏弃光惩罚费用降低了50.25%，系统总运行成本下降了11.33%，且平抑了主网购电峰谷差。本研究为高比例新能源配电网的源网储协同与低碳经济运行提供了有效途径。

针对高比例新能源电网惯量支撑不足的问题，研究了一种基于电磁耦合器的新型惯量飞轮系统及其控制策略。该系统以鼠笼异步电机为电磁耦合器，以此实现飞轮转子与同步电机转子的电磁耦合，由背靠背变流器控制转矩传递，使飞轮在宽转速范围内运行，同步电机恒速并网。建立了关键部件的离散化数学模型，设计了以功率跟踪和磁链控制为目标的模型预测控制策略，利用MATLAB/Simulink平台开展仿真校验，仿真结果验证了该惯量飞轮系统控制策略在有功输出工况下动态性能优越，在无功输出工况下系统稳定性强。

市域铁路供电系统因长距离电缆容性无功导致功率因数严重偏低，引发高额力调电费。为提升功率因数、降低运营成本，本文以某市域铁路S1线H合建所为案例，基于实测数据分析其无功特性，揭示了110 kV电缆是容性无功主要来源。提出了基于线损最优与分层协同的无功补偿方法：在110 kV侧增设固定并联电抗器补偿固定容性无功，在20 kV侧利用磁控电抗器进行动态补偿。建立了考虑高压侧固定设备不投切约束下的线损最优协同模型，采用遗传算法求解磁控电抗器最优出力。仿真与经济性分析结果表明，该方案使电网计量点处功率因数稳定接近1，线损显著降低，且投资回收期约3.5个月，有效提升了系统运行安全性与经济性。

针对换流变压器绕组变形难以有效在线监测与精准识别的问题，本文提出一种考虑漏磁场特征优选的基于GWO-CNN换流变绕组变形辨识方法。该方法首先在理论上分析早期变形原因，并通过动模验证漏磁场分布，进而构建具有较高可信度的换流变压器有限元模型。进一步，针对绕组早期压缩与鼓包变形典型故障下的漏磁分布特征，初步构建包含20维特征量的原始漏磁特征集。基于随机森林的递归特征消除（RF-RFE）算法对特征空间进行自适应优选，通过定量评估特征贡献度剔除冗余信息，锁定对早期变形故障最敏感的最优特征子集；在此基础上，利用灰狼算法（GWO）对卷积神经网络（CNN）超参数进行自适应寻优，建立了GWO-CNN故障诊断模型。算例分析结果表明特征优选显著提升了计算效率，模型诊断准确率高达97.62%。

准确预测绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的剩余使用寿命（RUL）是保障现代电力电子系统可靠运行的关键问题。该研究提出了一种基于一维卡尔曼滤波与双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）的IGBT剩余使用寿命预测模型。首先，引入一维卡尔曼滤波算法对传感器采集的原始序列进行去噪与平滑处理，还原器件老化的真实物理趋势。其次，利用滑动时间窗口机制构建时序特征输入，并通过构建前向与后向两条平行计算路径的Bi-LSTM网络，实现历史累积损伤与全局时间上下文信息的深度特征融合。实验结果表明，该研究所提的Bi-LSTM模型在预测精度上表现优异，平均绝对百分比误差（MAPE）仅为0.068 6。最后，该研究结合Coffin-Mansion模型验证了该方法在IGBT寿命预测中预测的相对准确性保持在95%以上，有较高的有效性与精度。

径流式小水电短期出力精准预测，是提升清洁能源消纳水平的关键技术支撑。但是，径流式小水电出力受降雨、土壤湿度、径流演变等因素强耦合影响，呈现极强随机性与波动性。针对现有物理模型非线性刻画不足、数据驱动模型缺乏物理约束而易失真的问题，提出一种基于径流量预估与物理守恒约束的径流式小水电出力预测方法。首先，通过解析径流式小水电能量转换机理，构建了计及水力损失修正与水轮机低负荷区效率非线性衰减特性的精细化出力模型；随后，提出了基于PC-LSTM-Attention（Physically Constrained Long Short-Term Memory and Attention，PC-LSTM-Attention，物理约束-长短期记忆-注意力机制）的径流式小水电出力预测架构，引入前期降雨指数量化流域初始土壤湿润状态，挖掘产汇流过程的空间异质性与长跨度时滞效应；最后，构建了嵌入水量平衡与非负性准则的复合损失函数，并通过优化反向传播路径提升模型物理一致性与预测精度。算例验证表明，可有效捕捉小水电出力的强随机波动特征，抑制极端工况下的预测偏离，兼顾预测精度与物理合理性，为径流式小水电并网优化调度提供可靠依据。

模型预测控制凭借控制逻辑直观、多目标约束协同控制等优势，逐渐成为永磁同步电机控制领域的研究热点。针对传统的模型预测电流控制存在参数失配的问题，本文建立永磁同步电机带外源输入的自回归数据驱动模型，递归最小二乘算法计算模型中数据的系数，通过纯数据驱动的无模型预测控制克服参数失配问题；针对传统的模型预测电流控制转速环存在超调和调节时间矛盾问题，本文设计优化的预测函数转速控制器，单步预测简化其计算量后再由线性扩张状态观测器进行扰动补偿，通过改进后的预测函数转速控制器代替传统PI以克服其性能矛盾问题。将改进后的两种控制器级联，兼顾两者优势。实验结果表明，所提级联控制方案在解决参数失配、PI控制性能矛盾问题的同时，抑制了电流、转矩冲击。验证了所设计的控制策略具备有效提高系统参数鲁棒性以及稳态性能的优势。

针对偏远地区弱电网在高比例新能源接入及冲击性负荷作用下易出现电压越限与并网强度不足的问题，本文提出一种计及新能源多场站短路比（MRSCR）约束的光伏–储能协同配置双层优化方法。上层模型基于DistFlow潮流构建二阶锥规划（SOCP），以年综合成本最小为目标，对光伏储能进行高效选址定容；下层采用牛顿–拉夫逊（NR）潮流对优化结果进行精确校核，并通过割平面策略对电压约束进行迭代修正，在保证计算效率的同时提升了潮流计算精度。算例结果表明，在仅配置光伏时系统短路比易低于安全阈值，存在并网强度不足的风险；通过引入储能并进行协同配置，可在降低光伏配置规模的同时提高并网点短路比水平，从而增强系统抗扰动能力和光伏消纳能力。进一步在IEEE 39节点标准系统中开展扩展测试，结果验证了所提方法在较大规模系统中的求解可行性、计算效率和适用性。所提方法在满足电压稳定运行的基础上，通过引入MRSCR约束进一步强化了电网并网强度，为偏远地区高比例可再生能源接入条件下的光伏储能规划提供了参考。

随着智能电网的发展，配电系统逐步演化为由通信网络与物理配电网络深度耦合的信息物理配电系统（CPDS）。然而，随着大量配电设备进入老化阶段，元件老化故障已成为威胁供电可靠性的主要因素。现有可靠性研究难以同时准确刻画元件老化故障与随机故障的状态转移特性，导致老化CPDS的可靠性评估结果存在偏差。此外，现有考虑信息物理耦合的供电可靠性提升研究多侧重于故障后的被动应对，缺乏主动通过增强通信支撑实现可靠性提升的研究。为此，本文提出了一种多故障模式下基于多元电源配置的CPDS供电可靠性提升策略。首先，针对老化故障的状态转移特性，同时计及随机故障，建立三状态元件可靠性模型，以更准确刻画元件的故障风险。随后，考虑信息物理耦合特性，计及不间断电源支撑通信设备功能的作用，建立基于多元电源配置的供电可靠性提升模型，实现通过主动通信功能支撑有效降低系统期望失供电量（EENS）。最后，采用线性化技术与序贯蒙特卡洛模拟方法，将所提供电可靠性提升模型在基于IEEE 33节点修改的不同CPDS老化场景中仿真，验证了模型的有效性与优越性。

短期母线负荷预测是新型电力系统安全运行与日前现货市场出清的重要基础。相较于区域/系统等聚合负荷，母线负荷更接近节点侧运行状态，长周期趋势、日内周期与短时随机扰动在同一序列中直接叠加，表现出更显著的多时间尺度耦合特征，预测难度更大。针对上述问题，提出一种基于辛几何模态分解（Symplectic Geometry Mode Decomposition, SGMD）的短期母线负荷多时间尺度解耦与预测方法。首先，利用辛几何模态分解在保持相空间结构不变的条件下对原始负荷序列进行自适应分解，实现多时间尺度特征解耦，降低序列复杂度；随后，采用CNN-BiLSTM对各分量的局部特征与时序依赖进行联合建模，并结合注意力机制实现多分量特征的自适应加权融合，预测未来一天母线负荷曲线。实测结果表明，所提方法MAPE为4.92%，优于多种基线模型，验证了所提方法的有效性，具有良好的工程应用价值。

非侵入性神经调控技术在神经系统疾病和精神类疾病干预中展现出一定潜力，多模态联合刺激已成为该领域的前沿研究方向。为开展低强度脉冲磁场与声场的双物理因子协同神经调控研究，本文研制了一套面向小鼠动物实验的参数可调式磁场-声场联合刺激设备。该设备由上位机、控制模块、磁场模块、声音模块及4组独立隔音仓组成，可同步输出调制脉冲磁场与矩形波调制双极性声刺激信号。其中，磁场模块中的线圈采用双线并绕螺线管结构，支持真/假刺激切换，可输出重复频率1-5 Hz、载波频率20-100 Hz、幅值0-20 mT连续可调的调制脉冲磁场。系统测试结果表明，可实现磁刺激与声刺激的同步输出，硬件保护可靠、长期运行热稳定性良好。4个隔音仓可并行开展对照组、单刺激组与磁场-声场联合刺激组实验，为神经系统疾病及精神类疾病的多模态物理干预研究提供了可靠的动物实验平台。

近年来，随着如高空飞艇、无人飞行器等高空应用平台的发展，基于宽禁带器件碳化硅（SiC）MOSFET的高空逆变器对于推进系统性能的提升至关重要。SiC MOSFET在高功率密度、高可靠性的场景中具有显著优势，但在高空极端温度环境下，其开关特性发生变化，尤其是关断过程中栅源电压尖峰增大，误导通风险增加，严重影响系统可靠性。针对以上问题，本文首先开展了宽温域SiC MOSFET模型参数分析，研究器件温度敏感参数对关断瞬态的影响机制，进一步分析栅源电压VGS关断尖峰的形成机理。在此基础上，本文提出了一种基于NMOS的有源钳位驱动方法，用于抑制VGS关断尖峰并降低器件关断损耗。进行了宽温域下双脉冲测试对比仿真及实验，结果表明，采用改进方法在-80 ℃~+80 ℃仿真验证温度范围及-30 ℃ ~ +40 ℃实验验证温度范围内，均可稳定驱动器件，并可有效地将VGS关断尖峰降低至0 V以下，同时减少关断损耗。研究结果为高空极端温度环境下的SiC MOSFET驱动设计与高效、高可靠运行提供了有效途径。

本文探讨第四代太阳能热发电集热系统的高密度聚光高温吸热技术，研究吸热器采光口平均能流密度高于600 kW/m2的自适应聚光技术和工作温度800 ℃吸热器相关技术。通过对集热系统中聚光器误差分析及吸热材料和吸热器结构等核心技术等多方面探讨，提出了第四代热发电高效集热技术方案。通过优化设计，采用高聚光比、自适应光学技术可有效提高聚光器性能，满足第四代太阳能热发电系统对高效、稳定聚光的需求，颗粒吸热器可满足第四代太阳能热发电吸热温度800 ℃的要求。

本文聚焦深度调峰工况下火电机组一次风机滑动轴承的油膜刚度动态演化及其对振动的影响机制。突破传统静态分析，创新性地构建了融合流固耦合的三维轴承模型，联合动力学方程将非线性油膜力映射为随负荷实时变化的动态刚度与阻尼参数。研究发现，负荷降低导致轴承径向力变小，诱发油膜支撑刚度非线性衰减，显著降低系统稳定性并放大振动幅值，揭示了负荷变化通过影响油膜刚度进而加剧振动的机理。研究结果通过电厂实测振动数据得到了验证，为机组调峰过程轴承稳定性实时评估提供了理论依据。

直线电机两端磁路的不闭合导致了电磁参数不对称，影响了基于模型参考自适应法（MRAS）的无位置传感器控制系统速度辨识精度。首先，本文以一台12槽13极磁通切换型永磁直线电机（LFSPM）为研究对象，建立了考虑电磁参数不对称的精确数学模型。其次，本文揭示了LFSPM电磁参数不对称对MRAS速度辨识的作用机理。然后，本文提出了一种考虑电磁参数不对称的改进型MRAS速度辨识方法，并完成了整个控制系统的搭建。最后，仿真与实验结果表明，与传统MRAS方法相比，所提改进方法明显抑制了因电磁参数不对称引起的速度与位置估计误差，为直线电机高精度无位置传感器控制提供了有效解决方案。

巡检无人机与输电线路的安全距离是保障安全运维的关键因素。当前安全距离的确定主要依赖于光学方法，较少考虑磁场的影响，而高压输电线路产生的强磁场可能对无人机机载传感器造成干扰。本文围绕用于设定磁场安全距离的磁场安全阈值报警装置开展研究。首先，基于有限元仿真分析了±500 kV同塔双回高压直流输电线路周围磁场的衰减规律与空间分布特性，初步确定了磁场检测范围及预警阈值；随后，依据所估计的参数范围，设计并研制了磁场安全阈值报警装置，为磁场安全距离的设定提供可靠的实测数据支撑。最后，通过实验室与±500 kV高压直流输电线路现场的测试，验证了该装置在检测与报警方面的准确性。本研究通过仿真与实测相结合的方式，为高压直流输电线路磁场环境下无人机巡检作业的安全距离设定提供了理论参考与技术依据，有助于提升复杂电磁环境中巡检作业的安全性和可靠性。

本文针对无线电能传输（Wireless Power Transfer ,WPT）工作时接收端电屏蔽层上出现悬浮电位的问题展开研究。在多次实验过程中发现，电屏蔽层尖端存在接触火花放电现象，推测其极有可能发生电晕放电并对悬浮电位大小产生影响。为验证该现象，本文通过实验测量对电屏蔽层尖端电晕放电的存在性进行了确认。在分析悬浮电位形成原因方面，建立了系统的等效电路模型，并推导了考虑电容效应的悬浮电位理论计算公式。基于电磁感应原理、电容耦合效应及静电场效应，分别计算了电屏蔽层上的感应电压、电容电压和放电电压，从而系统揭示了电屏蔽层悬浮电位的构成及其放电特性。

氩-汞（Ar-Hg）气体放电在高效照明、紫外线杀菌等领域具有广泛应用，然而其内部复杂的微观物理过程与放电机理尚未得到完全清晰的阐释。本研究将放电管中等离子体流体模型与外电路相耦合，放电管建模为1D轴向Ar-Hg等离子体放电，外电路由交流源驱动，自洽求解了外电路特性与放电管内等离子体轴向电子密度分布、电子温度以及碰撞频率。放电管在放电初期电压不断降低，放电电流小幅提升，稳定后粒子在两电极处较高，轴向上基本相等。放电管在400 Ω镇流电阻下电子密度达1.9×1018 m-3，在氩分压57 torr下有最大电子密度4.7×1018 m-3，电子温度随氩分压的升高从0.71 eV降低为0.36 eV，碰撞频率从0.5 GHz升高到11.8 GHz，相关结论为后续优化Ar-Hg气体放电电子密度提供理论工具。

当前重力储能系统（GESS）的研究多对钢丝绳等传动机构进行刚性或低维度的简化建模，未充分考虑其柔性特性及由此产生的高维非线性动力学行为。现有的矿井与电梯领域研究虽涉及机械振动，但这些工作主要关注冲击载荷、导向结构响应等机械侧效应，对机械振动如何通过机电耦合机制反向影响电气系统动态性能的研究仍然不足。基于上述背景，本文从机电耦合角度出发，通过揭示机械振动与电气量振荡之间的耦合机理，实现对系统动态运行特性的准确表征。本研究基于Rayleigh法构建钢丝绳纵向振动时域模型，将动态负载特性引入电机运动方程，分析机械振动经电机与双PWM变流器调制后对并网电流的影响，并进行仿真与实验验证。研究表明，弹性钢丝绳的低频振动通过机电耦合效应在网侧形成特征边带与拍频，引发功率振荡；深井工况下，绳长变化导致的刚度时变性会引入并网电流间谐波，显著影响稳定性。本文工作揭示了GESS机电耦合机理，讨论了机械侧振动引发的并网振荡特性，为系统的优化设计、稳定性分析及功率平滑策略提供了坚实的理论依据。

在“双碳”目标和可再生能源快速发展的背景下，储能系统在提升能源利用效率、降低碳排放方面发挥关键作用。然而，现有电氢储能系统调度中普遍存在寿命衰减未考虑充分、碳捕集协同不足等问题。为提升系统经济性与运行可持续性，本文以电氢储能系统为研究对象，构建考虑储能寿命与碳捕集的长短周期两阶段优化模型。通过引入储能设备寿命模型、碳捕集装置与阶梯碳交易机制，建立多时间尺度滚动调度框架。仿真结果表明，该方案可降低运行成本26.71%、减少弃风弃光率23.73%，储能寿命损耗降低约16.93%，有效延长储能设备寿命，提高新能源消纳率与系统运行稳定性，验证所提方法的实用性与综合效益。

SOC的准确估计是保障锂电池安全运行的基础。针对现有深度学习方法输入特征不足、复杂工况下估计能力受限的问题，本文提出一种融合电池物理模型和深度学习算法的SOC估计方法。首先，通过一阶RC等效模型对电池进行参数辨识，提取能够反映锂电池内部物理特性的欧姆内阻、极化内阻和极化电容，并与实测电压、电流及温度共同构建集成测量信号与物理模型信息的输入特征集合，从而提升神经网络对复杂工况的建模能力。然后，利用TCN捕捉短序列数据中的局部特征，并通过SENet通道注意力调整通道特征权重，完成SOC的初步估计；随后，将初步估计结果与原始特征融合为新的输入特征输入到Informer中，捕捉动态特征和长期依赖关系，实现SOC的最终估计；最后，在电池公开数据集中展开验证，并和其他估计模型进行对比，结果表明，所提方法在不同温度和工况下的最大平均绝对误差和最大均方根误差分别为0.56%、0.64%，验证了所提方法的有效性。

为进行柔性直流输电换流站中的噪声评估，本文测量了场站中金属化膜电容器元件的振动特性。首先，针对金属化膜电容器在单频交流电压作用下产生与电压同频振动分量的现象提出了含空间电荷的双极板模型，然后通过振动测试平台研究了交流和交直流叠加工况下金属化膜电容器的振动特性，验证了模型的有效性，最后研究了金属化膜电容器中与交流电压同频振动的产生条件。结果表明，含空间电荷的双极板模型可以有效反映金属化膜电容器的振动特性，模型内部空间电荷的大小与金属化膜电容器所受到的直流预应力相关，影响金属化膜电容器中与电压同频的振动加速度大小。该研究为理解金属化膜电容器的振动的产生机理提供依据。

风电机组一般通过下垂控制和虚拟惯量控制为电网提供暂态频率支撑。调频系数过小，支撑效果欠佳；而过大的调频系数会破坏系统的稳定性，因而刻画调频系数的运行域至关重要。首先建立了永磁直驱风机并网系统的数学模型，推导了下垂系数、功率扰动、稳态转速之间的解析关系，从而刻画了保证平衡点存在的下垂系数范围。其次，基于劳斯判据推导了风机并网系统小干扰稳定的充要条件，发现稳态转速较低时，系统仅存在不稳定平衡点，由此导出了临界稳态转速和临界下垂系数的解析表达式。根据系统小干扰稳定的代数判据，进一步建立了下垂系数和临界惯量系数的数学关系，从而提出了风机调频系数运行域的刻画方法。案例分析验证了所提调频系数运行域评估方法的准确性。

针对小电流接地方式的辐射状模块化多电平中压直流（MMC based Medium Voltage DC，MMC-MVDC）系统发生单极接地故障时健全极电压升高的问题，本文提出一种基于数据归一化的故障检测方法。通过分析不同接地方式下的暂态电流回路与极电流突变量特征，指出直接利用极电流突变量进行故障检测的局限性。运用最值归一化技术，使其实现无量纲化，在保留波形形态特征的同时有效放大故障特征差异，据此构建选线选极准则。PSCAD仿真验证，该方法仅利用1ms数据窗便能准确识别线路与母线故障，不仅耐受高过渡电阻能力强，且能良好适应负荷波动、极短线路及低采样率等复杂工况，具备显著的工程应用价值。

跟网型变流器作为新能源并网的主要设备，控制环路的耦合作用以及电网强弱会影响其同步稳定性，进而影响电网安全。为了提高弱电网下跟网型变流器的同步稳定性，本文首先基于控制环路耦合分析建立变流器的多环路耦合同步锁相模型。然后与同步机转子动力学方程类比，将模型变换为类Heffron-Phillips模型，并从等效输入转矩入手分析阻尼和同步分量对变流器同步稳定性的影响。在此基础上通过分析控制参数和线路参数对阻尼分量的影响，揭示控制耦合以及电网强弱对变流器同步稳定的影响规律，并给出控制参数的设计原则。最后给出针对等效输入转矩的相位补偿控制策略，通过削弱控制耦合对阻尼分量的影响来提升变流器的同步稳定性。仿真和实验结果验证了跟网型变流器建模分析的正确性以及相位补偿策略的有效性。

无人驾驶电动汽车是全球能源转型与智能交通革命双重战略背景下的核心融合载体，其大规模发展，引起了车、交通网、电力网从传统独立运行向深度耦合、协同优化的系统性重构。本文提出一种大规模无人驾驶电动汽车充电调度的优化方法，该方法以提升调度效率和均衡负载避免局部过载为目的，建立了车-交通网-电网耦合模型；其中为了降低寻优复杂度，本文根据负荷的时空分布提取各节点的充电桩占用率、动态电价等因素，采用改进K-means++聚类进行充电节点分群，缩减无人驾驶电动汽车的寻优空间；最后结合行驶路程、行驶耗时等因素，为用户侧推荐最优充电节点，实现了电动汽车的有序充电。结果表明，该策略在提高寻优效率，均衡负荷分布的同时有效降低了用户侧充电费用的支出，体现出该策略的有效性。