具有快速并网功能的微网系统控制策略

为提高微网系统的性能,本文在已有的微网系统控制策略基础上,针对以下两点对其进行优化：一是微网用分布式电源输出功率限幅功能,用以抑制多台微网用分布式电源并联运行时,由于下垂特性不同而导致的微网用分布式电源过载或功率反向注入问题;二是微网系统离网状态向并网状态切换时,在微网系统二次调频控制的基础上添加频率扰动策略,用以缩短微网系统的频率调节时间,实现微网系统与电网的快速同步.本文对所提出的这一控制策略进行了分析,并利用4台容量为25 kVA的微网用分布式电源变流器和1台90 kVA可调模拟负荷组成微网系统实验电路,通过微网系统并网/离网无缝切换实验验证了这一控制策略的可行性.     

矿用汽车动力源功率匹配控制策略

针对矿用汽车发动机工作点分布于燃油低效区的问题,提出了基于功率匹配的交流传动控制策略,使得传动系统能够根据车辆工况的变化相应改变发动机输出功率。确定了电传动系统功率区,引入了车辆负荷度评价车辆所处工况的负荷程度,设计了3层结构的控制策略,上层算法中使用滑动平均滤波算法对轮边电机转速进行预处理,计算车辆负荷度;中层算法利用三维模糊控制器,根据车辆负荷度及发动机转速计算了参考功率;下层算法中驱动系统追踪给定的参考功率,实现了矿用汽车的功率匹配。为验证功率匹配控制策略的控制效果,搭建了电传动试验平台进行验证。验证结果表明:控制策略能够快速识别矿用汽车启动、爬坡、突遇负载、下坡等常用工况的负载变化,并计算适合当前负载的驱动功率,保障了矿用汽车在恶劣工况下的动力性;稳态试验考察了控制策略下矿用汽车的节油效果,发动机工作点分布在最佳燃油经济性曲线附近,负载为40kW时,功率匹配控制策略的燃油消耗量比满足最大功率需要策略减少10.8%,负载为80kW时,功率匹配控制策略的燃油消耗量比满足最大功率需要策略减少4.8%,验证了功率匹配策略的有效性与可行性。     

基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器控制研究

为改善微电网系统中的输出电能质量,针对并网逆变器输出电流中存在的谐波问题,设计了一种附加谐波补偿器的QPR控制器.首先,建立三相并网逆变器系统的数学模型;然后针对QPR控制方法无法消除逆变器输出电流中谐波的问题,构造了QPR调节器与谐波补偿器并联的电流控制器,以实现对逆变器输出电流中谐波的抑制;最后建立基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器仿真模型.仿真结果表明,所构建的电流控制器系统具有谐波补偿能力,采用该控制策略的并网逆变器系统具有高质量的输出电流和较小的功率及频率波动.     

基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法

同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题. 为了保障同相供电系统的安全可靠运行,作为系统的核心设备,同相供电装置的可靠性优化研究至关重要. 针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构,建立可靠性评估模型,分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理;建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型,采用遗传-粒子群混合算法,得到了最优变频控制策略. 研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率,可以有效降低功率元件失效率. 最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例,基于实测数据和对比分析,表明在变频控制策略下,装置寿命可增加20.90%,可靠度增长率最大可达到54.17%,证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性.      

双馈风力发电系统MPPT控制技术的研究

介绍了变速恒频风力发电的基本原理,并采用定子磁链定向的矢量控制方法得到了双馈发电机的矢量控制系统模型.本文利用Matlab软件建立了该系统的仿真模型,仿真结果验证了这种矢量控制策略既能保证定子输出频率的恒定,又能达到有功功率和无功功率的独立解耦控制,同时还能较好地跟踪风力机的最大功率输出.     

基于多智能体的有限时间一致性迭代学习控制

针对多智能体系统的迭代学习一致性控制问题,提出一种基于有限时间算法的控制策略.首先引入虚拟领导者,利用有限时间算法处理前次迭代时各智能体与虚拟领导者间的跟踪误差,以提高误差收敛速率;在此基础上构造一种新的有限时间迭代学习律,改进后的学习律使系统误差收敛所需迭代次数显著减少;然后利用应用图论、李亚普洛夫稳定性理论证明了该学习律在有限时间内的稳定性,基于范数理论得到了学习律的收敛条件;最后通过Matlab数值仿真结果验证了本文方法的有效性.     

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统,可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,实现分布式电源的友好并网. 然而,在非理想运行情况下,当电网电压出现不平衡时,传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力,将导致微电网三相并网电流不平衡,因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型,和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型;分析了VSG的基本原理,通过VSG并网小信号模型的分析,对控制参数进行了设计,提高了系统的稳定裕度;定量分析了不平衡电流的产生原因,通过改进dq坐标系下电流指令计算方法,抑制了负序电流,保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性,仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡,最终将冲击电流由52 A抑制至27 A,并显著减小了功率波动.      

基于MPC算法的电力系统负荷频率控制

针对在大规模电力系统互联情况下如何准确、快速控制系统负荷频率的问题,本文结合模型预测控制算法（MPC）,提出了一种多区域电力系统负荷频率控制方法.该方法实现了超前预测、多约束条件滚动优化和反馈校正,克服了传统PI调节方法对系统参数的敏感性,提高了负荷频率控制系统的稳定性和鲁棒性.文中对三区域电力系统进行建模,并在每个系统中设置了MPC控制器和PI控制器.仿真表明,在多区域系统、多约束条件下MPC算法在频率控制的稳定性和快速性方面远优于PI算法;当系统参数偏移10%时,MPC算法仍能保证控制性能.     

大功率并网逆变器多采样控制研究

分析了大功率光伏逆变器控制策略中开关频率和采样频率的矛盾,指出计算延时和PWM控制延时对系统性能的危害.分析并指出多采样PWM控制策略及其优势,指出该策略在PWM调制过程中的脉冲丢失和多次比较问题,给出多采样无阻尼控制解决方案.利用Matlab建立实验平台,并进行了仿真和实验验证.仿真和实验结果表明,该控制策略可有效减小PWM控制延时从而解决大功率并网逆变器低开关频率与采样频率的矛盾,提高系统的稳定域度和动态响应特性,实现无阻尼高性能控制.     

数据链中基于动态博弈的联合功率与速率控制

为了满足机间数据链多种业务功能的需求以及大数据量战场信息传输需求,需要对各节点传输速率和发射功率进行联合控制,提出了一种基于动态博弈的联合功率与速率控制算法.在速率与功率控制中同时引入动态博弈,解决了传输速率与发射功率的最优化问题,证明了该算法纳什均衡点的存在性和唯一性.通过算法仿真表明,提出的动态博弈算法与固定速率功率分配算法、传统的静态博弈联合控制算法相比,各节点的传输速率值至少提升了约50.92%,收敛速度提升了约50%,发射功率收敛速度提升了80%,使系统具备更强的稳定性和公平性.      

计及需求侧的风-光-氢多能互补微电网优化配置

针对多能互补微电网经济成本最优问题,提出一种计及需求侧响应的风-光-氢多能互补微电网优化配置方法. 首先,在相关功率约束和控制原则下制定运行控制策略;接着,为最大化直接消纳风光发电,引入激励型需求侧响应,利用混合整数规划优化负荷曲线;进而,建立考虑需求侧响应的优化配置模型,基于等年值成本最小的优化目标,综合考虑系统的必要约束条件,利用粒子群算法迭代寻优求解最优配置. 为验证有效性,结合某一地区的历史数据,求解优化配置方案,并开展微电网不同运营方式、自平衡率约束与建设成本影响因素下的技术经济分析. 分析结果表明:引入氢能发电系统和考虑需求侧响应后,当自平衡率为81.64%时,达到等年值成本最低为314.37万元;将自平衡率控制在合理水平,随着科技发展建设成本的降低均有助于提高微电网经济效益.      

基于多Agent的锂电池主动均衡策略控制仿真研究

【目的】针对锂电池的荷电状态均衡管理问题,提出一种基于多智能体的电池组荷电状态一致性均衡方案。【方法】首先,将多智能体控制策略引入电池管理的下垂控制中,实现了主动均衡电路拓扑下的自主均衡;其次,建立领航跟随者模型,利用参数已知的虚拟智能体使各个荷电状态不一致的电池的状态向其靠近,实现充放电模式下的荷电状态均衡;最后,对二阶多智能体荷电状态均衡控制策略进行仿真验证。【结果】实验结果表明,相比一阶均衡控制策略,自主均衡时间减少了43.02%,充电模式中均衡时间减少了16.13%,放电模式中均衡时间降低了32.90%。【结论】多智能体系统在电池的均衡管理中能够实现荷电状态的均衡,有效地降低了锂电池荷电状态到达一致性的收敛时间。     

基于改进双闭环控制的光伏并网系统研究

光伏并网系统在光照太强的情况下往往出现输入功率与输出功率不匹配,导致直流母线电容上电压过高的危害.针对这一现象提出一种新型的控制策略,对Boost电路采用三环控制的方案,即传统的电压外环和电流内环再加上直流母线电压保护环,使电路在直流母线电容电压上升时,能自动调节输入功率以匹配输出功率,保证系统额定功率输出,避免系统因直流母线过电压故障导致的系统功率丢失,以提高光伏并网系统工作的可靠性.文中采用两级式结构的单相光伏并网系统,对其控制系统进行了详细地分析设计,并通过PSIM软件进行仿真,验证了该控制策略的有效性.     

基于RCP的HEV动力总成控制系统

基于dSPACE数字信号处理与应用系统,通过运用快速控制原型技术（RCP）对串联式混合动力系统的多能源动力总成控制单元选择3种不同的控制策略和控制算法进行了实时仿真和系统台架试验.应用快速原型控制技术的仿真分析与台架试验表明,在串联式混合动力系统控制中,采用兼顾电池充电安全与系统能量需求的控制策略比功率跟随型和能量补偿型更适合实际系统工作的需要.     

分布式纯电动推土机控制策略设计及验证

以双侧独立电机传动的分布式纯电动推土机为研究对象,基于推土机的实际应用场景和工作模式,建立整车行驶阻力模型和转速控制的物理模型,设计包括车速设定子模块、电机转速设定子模块及功率限制子模块的整车控制策略.为验证整车控制策略的合理性,在MATLAB/Simulink中搭建分布式纯电动推土机系统仿真模型,对3个子模块进行离线...     

电-氢孤岛直流微电网的分层能量管理

为了实现电-氢混合储能微电网的控制与运行,提出一种该类孤岛直流微电网的全天候能量管理方法,在满足负载需求功率、控制母线电压的基础上,将微网多余电能向化学能及氢能转化,且将储存的能量通过燃料电池及蓄电池适时运用于微网功率缺额的情况;通过对各电源、负载设备DC/DC变换器控制以及管理层的协调控制,实现了该系统的能量管理;基于MATLAB/Simulink软件平台,验证了该文能量管理方法的有效性. 研究结果表明:电-氢微电网在运行过程中母线电压波动幅度小于0.33%,远小于5.00%的运行要求;锂电池等效荷电状态及储氢罐等效荷电状态初末值变化幅度分别为4.0%和0.2%,储能系统运行稳定;该能量管理方法能够在保持电-氢系统稳定运行的前提下,无需外界提供额外能量即可确保该系统的全天候正常运行.      

基于事件驱动的微电网多目标趋优控制

微电网多目标优化控制问题通常采用非线性高维微分方程组描述,难以用现有数学方法求得满意解.为了解决该问题,提出基于混成控制理论的求解方法,建立一个Stateflow模型,根据输入数据、运行状态控制目标做出判断,调度微网中各微电源,实现微电网安全、稳定、经济运行的多目标趋优控制.针对一个具体直流微电网,论述了各微电源的调度运行策略,给出了相关事件的定义,设计了其事件驱动控制系统,并在MATLAB/Simulink/Stateflow环境下进行了仿真.仿真结果表明该模型能够根据给定数值的燃料电池运行成本、蓄电池端电压、功率缺额输出符合理论分析的控制信号.      

考虑外部扰动的Acrobot机器人系统滑模控制

为增加Acrobot控制系统的抗干扰能力,针对欠驱动Acrobot系统,建立了系统模型.提出滑模控制策略,将模型转化为级联规范型,并扩展到一般形式,增加了扰动项.采用双曲正切函数代替符号函数,消除了抖振.采用Lyapunov理论和摄动理论相结合的方法证明所提的控制策略能保证系统渐近稳定,并具有较强的鲁棒性,该方法可应用到其它欠驱动系统.仿真结果证明了该方法对Acrobot系统平衡控制的有效性.     

MMC的无锁相环直接功率控制仿真

目前新型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）多采用电压外环电流内环的双闭环直接电流控制策略,研究MMC的直接功率控制（direct power control,DPC）策略以减少系统控制参数,改善动态响应慢等问题。在αβ坐标系下推导关于MMC的DPC数学模型,并设计了一种无锁相环的DPC控制系统,为消除系统频率和电感参数的变化对控制系统的干扰,设计了一种无系统角频率和电感参数的功率解耦控制器,将双闭环简化为功率单环。考虑电网强度对换流站运行特性的影响,计算出直接功率控制策略适用于交流系统强度范围。最后在MATLAB/Simulink中仿真验证,结果表明上述设计控制策略的有效性。     

基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器（PETT）整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制（DPC）的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制（ADRC）的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。