两桥臂交叉解耦不平衡控制策略研究

由于非不平衡控制策略中没有考虑线电压和相电流的相角差,造成三相电网的有功、无功电流无法完全补偿。为了解决这一问题,根据电压电流相角差,推导出单相补偿器中无功参考补偿电流与负载电流的关系,提出一种两桥臂交叉解耦不平衡控制策略,利用多变量滤波器和交叉解耦双复系数滤波器优化锁相环,精确锁定三相不平衡电网的电压频率和相位,对2个单相背靠背变换器的无功电流分别控制,进而利用两桥臂变换器补偿三相不平衡无功。实验结果验证了所提两桥臂交叉解耦不平衡控制策略,可抑制三相有功不平衡及补偿三相不平衡无功,将三相电流的不平衡度从150.0%降低至2.6%,三相电网功率因数从0.257提升至0.997,减少了三相无功补偿器的开关管个数。

基于交叉耦合与交叉解耦的UPFC控制性能对比

交叉耦合与交叉解耦控制是统一潮流控制器(UPFC)的2种主要控制策略,两者内环相同而外环有显著差异。交叉耦合以线路潮流为控制对象,控制结构简单易于实现,属于直接控制方式;交叉解耦的外环控制由电流反馈环与比例积分(PI)控制相结合,以线路电流为控制对象,具有快速调节潮流的能力,属于间接控制方式。交叉耦合不依赖于电流反馈,通过外环PI调节器对线路潮流进行独立调节,因此具有较好的鲁棒性;交叉解耦通过电流环解耦,具有解耦完全的特点。单相接地短路实验体现出交叉解耦控制在三相不平衡状态下迅速限制潮流冲击分量的特点。通过实验波形和仿真分析,对交叉耦合与交叉解耦的控制性能特点予以了证实,并针对交叉解耦控制鲁棒性较差的缺陷,提出了PI控制器的智能化和线路参数在线辨识2条改进途径。

电磁轴承陀螺力矩耦合及其交叉解耦分析

对飞轮类转子的电磁轴承的陀螺力矩耦合现象进行分析,并对径向四自由度系统建模,应用软件方法在控制中对其进行速度交叉解耦补偿.系统解耦前后的仿真对比表明,消除了陀螺力矩耦合对系统在高速下的稳定裕度的影响,并提出了低、高速采用不同控制方法的新思想.

基于交叉解耦的滑模控制在磁轴承中的应用

针对电磁轴承转子在运行中存在的不平衡扰动和陀螺耦合问题,提出了将传统的交叉反馈控制与滑模变结构控制相结合的方案,建立了主动磁轴承径向4自由度数学模型,应用基于分散控制策略的交叉反馈控制方法对系统进行解耦并针对解耦后的整体系统设计了滑模控制器,应用Lyapunov稳定性理论选取切换函数的参数矩阵,对存在不平衡干扰的转子系统进行仿真。结果表明,该控制系统对期望值的跟踪特性良好,对水平轴的径向不平衡扰动的鲁棒性较强。

多中继线圈无线电能传输系统的交叉解耦研究

为解决多中继线圈无线电能传输(WPT)系统中存在的交叉耦合问题,这里设计了一组磁交叉解耦的线圈结构,在多级中继线圈中插入一层特殊的屏蔽材料,以抑制非相邻线圈的耦合,同时保持相邻线圈间耦合较强。进一步地,选取LCC-Multi-S型拓扑,分析了交叉解耦双中继系统的频率特性、输出特性及负载特性,仿真和实验验证了这种交叉解耦线圈结构的有效性,抑制了频率漂移,提升了系统效率和稳定性。

MMC-UPFC交叉解耦控制策略研究综述

介绍了模块化多电平-统一潮流控制器(MMC-UPFC)的基本结构,从3个方面归纳了MMC-UPFC交叉解耦控制策略的研究进展:传统的MMC-UPFC交叉解耦控制策略、结合了智能算法的交叉解耦控制策略以及基于状态反馈的控制策略最后,并比较了这3种控制策略的特点以及优劣,总结了交叉解耦过程需要解决的问题。

STATCOM非线性交叉解耦控制研究"

为了克服静止同步补偿器(STATCOM)进行动态补偿时有功电流和无功电流的非线性、强耦合问题,建立了d-q坐标下STATCOM的数学模型,提出了非线性交叉解耦控制方法,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对系统进行了仿真,通过实验结果验证了静止同步补偿器在解耦控制下,有良好的无功电流跟踪特性,能有效改善电网质量。

UPFC的交叉解耦控制的研究

通过分析统一潮流控制器(UPFC)的基本结构,及交叉解耦控制的基本原理,在一般的交叉解耦控制方案的基础上提出了一种有异于一般交叉解耦控制的方案,这种方案除了在并联侧引入以节点电压为基准的Park变换外,在串联侧也引入以系统电流为基准的Park变换,省去了原来控制结构中的一个交叉解耦控制环节,使得控制结构更简单直接、容易实现,在电力系统的设计开发中具有一定的实际意义。最后利用Matlab中的仿真软件包,通过仿真验证了该方案的可行性。

采用交叉补偿解耦的乌龙茶自动烘焙机温湿度模糊控制

清香型乌龙茶烘焙机温湿度控制存在严重交叉耦合及大滞后特性,其模型参数不确定,难以获取精确的温湿度控制精度。利用模糊推理合成规则,提出了一种有效的交叉解耦手段,获取较精确的温湿度控制结果,较好解决了控制对象的交叉耦合和滞后问题。MATLAB(matrix laboratory)软件仿真结果表明该方法响应速度快,控制精度高、超调量小,无需建立精确的系统模型,能够满足茶叶烘焙机温湿度精密控制的要求。实际运行表明,温湿度误差可控制在理想的精度范围,温度控制误差不大于1℃,相对湿度误差不大于2.5%。

虚拟母线式多端无线能量互联系统混合式多线圈结构设计与效率优化

在面向区域型电能互联应用的虚拟交流母线式多端无线能量互联系统中,双极型线圈较低的耦合系数会导致母线侧线圈损耗过高,系统效率偏低。为此,该文提出一种混合式线圈结构,即利用平面方形线圈替代原来单一式结构中的部分双极型线圈,在保证多线圈交叉解耦的前提下提高耦合系数。在该结构的基础上,对系统参数展开优化设计。基于线圈拆分与等效的思想,提出一种统一化线圈建模方法,以此获取最大效率下线圈匝数、补偿电感和母线电流幅值的最优取值。最后,搭建四端口原理样机验证所提线圈结构和参数优化设计的有效性,优化后的系统其在不同运行模式下的效率均提升8%以上。

一种双正弦幅值积分器解耦锁相环的设计

针对在电网三相电压不平衡时传统锁相环不能准确检测基波正序相位的问题,设计了一种双正弦幅值积分器解耦锁相环(decoupled double sinusoidal amplitude integrator phase-locked loop,DDSAI-PLL)。该锁相环利用正弦幅值积分器的频率选择特性,在αβ坐标系下采用正负序解耦结构实现了正序分量的完全提取。同时引入一阶负反馈系统作为频率自适应环节,使锁相环在电网频率发生偏移时仍然可以对基波正序频率进行准确估计。建立了DDSAI-PLL的数学模型,并对其关键参数进行了设计。最后使用DSP实现该锁相环,并在电压畸变条件下与传统的同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)进行了对比实验,结果证明了所提锁相方法的有效性。

锂电池热失控早期典型气体精准检测方法

锂电池储能是消纳新能源发电,达成国家“双碳”目标的重要途径,是地面储能及工商业储能的核心装备,锂电池热失控消防安全是储能大规模应用的前提保障。锂电池热失控早期典型气体检测是储能消防预警的主要手段,但是在混合气体场景下各气体传感器数据存在交叉干扰,导致检测失准而造成预警延迟或误报警,进而导致消防隐患。针对上述问题,围绕典型气体H2和CO的浓度精准检测,提出一种混合气体场景下传感器数据的解耦方法。通过建立各传感器在不同单一气体环境下的响应模型,建立不同气体对传感器的交叉耦合关系;进而推导混合气体场景下各传感器信号与气体组分与浓度的构成关系,建立方程组得出各气体的精确浓度数据,实现各传感器数据解耦。最后,搭建H_(2)和CO混合气体场景,用于模拟不同化学体系、不同SOC的锂电池热失控早期气体环境,进行实验测试,结果显示在0~1000 mL/m^(3)浓度范围内的检测误差小于50 mL/m^(3),检测精度最大提升了15%,验证了本文所提方法的有效性。

新型改进内模解耦控制的STATCOM电流环控制方案设计

静止同步补偿器的d-q坐标模型为非线性耦合系统,传统的交叉解耦控制难以适应模型失配工况;而内模解耦控制虽对模型参数具有鲁棒性却存在暂态振荡问题。因此,提出一种改进型内模控制方案。首先,分析了交叉解耦、内模解耦的模型,推导出耦合项引发电流振荡的原因。其次,引入自抗扰控制器替代积分器,通过扩张状态观测器与非线性反馈律对扰动补偿。提出新颖的非线性误差观测函数fall(),利用fall()设计出新型的自抗扰控制器,并通过线性化变换方法证明了此类自抗扰控制器的稳定性。最后,通过仿真与实验对交叉解耦、常规内模解耦、新型内模解耦进行对比,表明新型方案的响应最好,对扰动具有较强的鲁棒性。

一种实时修正解耦参数的优化矢量控制方法

提出了一种实时修正感应电动机矢量控制中解耦参数的方法。在矢量控制的电压解耦计算中增加了参数修正计算,通过可测量的参数值推导解耦电压参数,并实时更新,矢量控制的解耦参数能跟随电动机实际运行参数的变化,提高了解耦的效用。仿真结果表明该方法是有效的。

基于混合型多电平换流器的柔性直流输电系统

针对一种混合型多电平换流器(Hybrid Multilevel Converters,HMC)在柔性直流输电系统(VSC-HVDC)中的应用进行了研究。阐述HMC的电路拓扑和工作原理,从功率角度分析子模块电容电压均衡条件,介绍了换流器的基本控制策略,提出了一种改进控制策略和HMC子模块串的均压控制策略。提出了基于HMC的前馈交叉解耦控制策略,包括有功无功解耦控制器,以及直流侧电压控制器。利用PSCAD/EMTDC建立了基于HMC双端三相35kV,240子模块的VSC-HVDC详细仿真模型,验证了所提出的主电路拓扑和控制策略。

基于MMC拓扑的UPFC控制策略仿真研究

统一潮流控制器(UPFC)的容量和鲁棒性是其工程实用的难点。为提高容量,将模块化多电平变流器(MMC)引入到UPFC中以替代传统的三相全桥拓扑,其级联多电平特性适合高压大功率的发展方向。为增强鲁棒性,针对UPFC强耦合、非线性的特点,在交叉解耦控制策略基础上引入反馈线性化和变结构控制方法设计控制器。在Matlab/Simulink中进行数值仿真,仿真结果表明,UPFC在调节潮流时既保留了交叉解耦控制快速性和解耦性的特点,又提高了系统对于线路参数变化时的鲁棒性。

基于FACTS技术无环流柔性倒闸装置研究

针对电力系统配电网中,当带负荷母线进行由分列运行方式转换至并列运行方式的倒闸操作时,会产生较大暂态冲击电流,严重威胁电网安全运行的这一问题,设计出一种基于FACTS(柔性交流输电)技术的新型电力系统柔性倒闸装置,通过分析其工作原理,提出电力系统柔性倒闸装置的拓扑结构、建立其数学模型,并运用交叉解耦控制策略和锁相环控制,通过仿真和模拟现场环境样机试验,最终验证了该装置可安全、可靠地实现无环流倒闸操作。

基于双派克变换的新型三相锁相环技术

针对电网电压不平衡故障时,三相锁相环输出存在二倍频谐波扰动问题,提出了一种基于双派克变换的新型锁相环.对电压信号分别进行正序派克变换和负序派克变换,并将负序派克变换中的直流量乘以变换矩阵,通过交叉解耦可消除正序派克变换中的二倍频分量,有效提取了基波正序直流分量,可实现电网电压不平衡条件下的相位和频率准确跟踪.在Matlab/Simulink环境中建立了仿真模型,分析了锁相环在电网不平衡下的稳态响应.结果表明,本文提出的锁相环较传统的锁相环而言,在电网故障下更能精确检测电压相位和频率信息.

统一潮流控制器同步锁相技术研究

快速准确地锁定电网电压相位角并提取对称分量是统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)控制策略的基础。提出一种基于双向同步旋转坐标系和交叉解耦消除二倍频分量的同步锁相技术,利用Matlab和UPFC小模型平台,对电网存在电压谐波、三相不对称短路及频率突变等严重干扰情况下的同步锁相性能进行了建模仿真和实验验证,并对比了这种新型锁相技术与基于Park变换的锁相技术的性能差异。仿真和实验结果表明,所提出的新型锁相技术,即使在恶劣电压环境下也能快速、准确地锁定相位,作为UPFC的同步锁相环具有更强的适应性。

基于VSG的电网电压不平衡下并网逆变器控制策略

当逆变器在电网电压不平衡的情况下工作时,传统的虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法无法抑制不平衡的并网电流,也无法减少有功、无功功率包含的振荡分量。文章提出了一种适用于VSG在不平衡电网电压下的改进型控制策略。改进后的策略基于交叉解耦复数滤波器(Double Complex Coefficient Filter,DCCF)的正负序分离,在dq旋转坐标系下根据瞬时功率理论计算出在平衡电流、恒定有功及无功3种目标下的电流指令值,实现电流和功率的协调控制,并可以灵活切换控制模式。通过搭建仿真系统,对改进的控制策略进行验证,仿真结果表明了控制策略的有效性和可行性。