双碳目标下“电源变换技术”课程教学改革探讨

电源变换技术作为光伏工程技术专业核心课,是提高新能源消纳及储存能力的关键支撑技术,“双碳”战略目标的提出对岗位技能需求、人才培养需求以及技术标准等提出新的要求,原有课程体系及传统教学模式难满足“双碳”背景下人才培养目标。针对这一问题,开展课程教学改革探讨及实践。结合学院光伏工程技术专业“电源变换技术”课程教学现状,从教学模式、教学目标、课堂教学及教学评价四个方面进行改革探索,旨在提升课堂教学质量,改善教学效果,为碳时代培养社会和国家需要的科技创新人才。

可移动式光伏提水灌溉系统设计——以湘潭为例

针对部分农田所在处无输电线路,采用传统抽水灌溉方式存在安全隐患及灌溉成本偏高问题,该文提出一种可移动式光伏提水灌溉系统设计方案。该系统由光伏阵列、光伏控制器、蓄电池组、光伏水泵和移动结构件等组成。该设计以湘潭地区水稻田灌溉为例,提出各组成部分的选型设计方法,为其他地区该系统选型设计提供参考。单个系统能够满足连续2个阴天灌溉需求,夏季每天抽水量最大为40 m3,建设地无须修建蓄水池,可移动,为多地灌溉。该系统节能环保、集成度高,可拓展性强,最大限度利用太阳能,使用便捷,保粮助产,助力乡村振兴。

不平衡电网下并网逆变器多目标模型预测功率控制

针对并网逆变器在电网电压不平衡故障时电网电流畸变过大、功率脉动大、直流侧电压不稳定等问题,提出一种多目标模型预测功率控制(Multi-objective model predictive power control,MOMPPC)降低电流总谐波失真,消除有功/无功功率振荡及平衡网侧电流。首先对不平衡电网时瞬时功率进行详细分析,得出瞬时有功/无功功率;然后通过调节有功/无功功率基准,改变基准系数矩阵,实现三个灵活控制目标;为避免逆变器切换频繁,优化设计成本函数,增加开关切换次数、直流侧中点电压加权函数,有效降低直流电压脉动。Matlab/Simulink仿真及3.8 kW样机试验对比显示MOMPPC能实现三种目标的灵活控制,传统模型预测功率控制(Modelpredictivepowercontrol,MPPC)与所提MOMPPC控制策略网侧电流谐波THD分别为4.8%、3.7%,结果表明MOMPPC策略的有效性。

考虑母线电压稳定的双向DC-DC变换器模型预测电流控制

针对氢燃料电池汽车在负载突变情况下动态响应慢、直流输出电压不稳定等问题,提出一种交错并联双向DC-DC变换器(BDC)方案及一种考虑母线电压稳定的改进模型预测电流控制方法。首先对BDC变换器工作原理进行详细分析,得出传递函数并对传递函数进行z变换。然后考虑系统电压、电流跟踪情况对成本函数进行优化设计,通过求解最优控制变量实现提高系统响应速度和降低输出电流纹波以及平衡母线电压的控制目标。MATLAB/Simulink仿真及45 kW样机实验对比显示,PI控制与所提出的控制方法响应时间分别为0.05 s、0.01 s,电压超调分别为12.5 V、1.5 V,表明所提出的控制方法能很好地改善系统动态响应和输出性能。

不平衡电网下并网逆变器功率模型预测控制

当电网电压不平衡时,并网逆变器侧有功/无功功率波动、并网电流谐波显著增加。为解决该问题,提出一种新型的模型预测功率直接控制策略MPDPC(model predictive direct power control)。在该控制策略中,采用电网电流、电网电压及其1/4周期延迟信号和电容电压差搭建功率模型;然后选择功率模型预测控制中最优的开关状态,有效地消除了逆变器输出有功功率2倍频脉动,电流谐波,实现给定有功功率和无功功率的精确跟踪。仿真和实验结果表明,该方法能消除电流谐波,实现三相电流基本平衡。

基于滑模观测器永磁同步电机迭代学习控制

针对永磁同步电机存在的周期性脉动问题,提出了一种二阶PD型迭代学习控制策略(ILC),然后利用Lebesgue-p范数对系统误差进行分析,使它严格意义上满足单调收敛性。将一阶和二阶迭代学习控制的收敛速度进行了比较,得出二阶PD型迭代学习控制性能更优。同时提出二阶滑模观测器估算转子位置,通过配置比例、微分增益可获得快速收敛速度。最后,系统仿真及实验证明了系统的有效性。

对湖南职教品牌发展的探讨

职业教育是新时代湖南省经济发展的重要力量,若职业教育特点不够鲜明,品牌化程度不够高,很难提升湖南职教的影响力。基于湖南省职业教育现状的调研,找出湖南省职业教育的优缺点,从湖南职教整体发展提出策略建议,结合湖南本土文化特点和经济发展背景提出改革措施,促进湖南省职业教育具有鲜明特色。

氢燃料汽车双向DC-DC变换器改进模型预测控制

双向交错并联DC-DC(BDC)变换器是氢燃料电池汽车实现供电可靠性和能量回收的重要设备,采用传统控制方法时BDC变换器面临着响应速度慢、稳定性不高、输出电流纹波大等问题,针对上述问题,本文采用一种带约束条件改进模型预测电流控制方法。该策略针对BDC变换器两种不同工作模式分别建立其数学模型,基于矢量工作原理搭建BDC变换器不同工作模式改进电流预测模型;然后针对模型预测控制过程开关抖动频繁的问题,对成本函数进行优化设计,约束条件中加入控制变量增量;为解决输出电流纹波问题,改进模型预测控制策略通过在线计算开关占空比,得出矢量作用时间,设计成本函数实现控制目标;实验和仿真对比结果显示传统电流控制方法响应时间和电流纹波分别为0.1 s和5 A,改进MPC模型预测控制响应时间和电流纹波分别为0.02 s和1.5 A,实验和仿真对比结果表明带约束条件模型预测电流控制具有更好的动态响应和稳定性能,验证该算法的有效性。

永磁同步电机二阶迭代学习控制

针对永磁同步电机存在的周期性脉动问题,提出了一种二阶PD-型迭代学习控制策略,该算法能够有效实现最优跟踪控制。利用卷积的推广Young不等式,获得了系统跟踪误差在Lebesgue-p范数意义下严格单调收敛的充分条件。进一步,在定义Q因子的基础上,将一阶和二阶迭代学习控制的收敛速度进行比较,获得了二阶迭代学习控制优于一阶迭代学习控制的充分条件。最后,仿真验证了该方法的有效性。

基于分数阶MARS无传感器PMSM迭代学习控制

为实现永磁同步电机(PMSM)控制器速度估算的准确性及调速的精确性,首先设计新型分数阶模型参考自适应速度观测器。相比整数阶观测器,该策略增强控制器的可调自由度,改善观测器的精度,结合Popov超稳定性理论保证观测器的稳定性。在电流环设计一种增加辅助反馈项的新型PD迭代学习控制(PD-ILC),结合Lebesgue-p范数对系统误差进行分析,通过合理配置增益能改善系统收敛性;最后实现无速度传感器转速控制。仿真和实验表明,该策略能实现期望转速的精确跟踪,减小转矩脉动,具有良好的动态性能和静态性能。

屋顶光伏发电系统优化设计

光伏发电系统评估方法 以湖南理工职业技术学院实训楼屋顶20 kW光伏发电系统为实例,采用基于发电量和辐照度的系统性能比PR(Performance Ratio)评价方法对光伏电站进行发电效率评估。系统性能比PR表示一段时间内,并网光伏发电系统最终并网发电量与光伏电站倾斜面接收太阳辐后的理论发电量之比,反映整个并网光伏电站对于单位入射辐射能量的最终利用效率。

基于不固定直流母线电压分段控制的新型DC/DC电流前馈控制方法

针对前级高频DC/DC变换电路的高开关频率和高损耗问题,本文提出了一种更高效的不固定直流母线电压分段控制策略。该策略通过判断直流侧输入电压与交流侧输出电压的关系来控制DC/DC变换电路的工作模式,从而减少同一时间内高频状态下的功率控制开关的数量和时间。为降低非隔离型电路系统的电流谐波,在不固定直流母线电压分段控制策略的基础上,改进了后级逆变电路的拓扑结构,提出了在升压电感支路串联虚拟电阻和直流母线电容支路并联虚拟电阻的新型DC/DC电流前馈控制方法。该方法可利用传递函数等效变换原理结合电路系统幅频特性得出最优的虚拟电阻值,能很好地抑制直流侧谐波,优化并网电流的总谐波含量(THD)。通过仿真和实验结果表明,本文所提出的控制策略能提高并网逆变器的功率转换效率,并可以抑制直流母线电流的二次谐波。

一种新型的非线性PWM整流器控制策略

工作在恶劣环境下的矿用电源,必须输出直流电压稳定,动态响应迅速,鲁棒性好,输入功率因数可调。以三相全桥电路作为电源主电路的拓扑结构,建立了脉宽调制(PWM)整流器的数学模型,提出了电流内环采用内模控制、电压外环采用环滑模的非线性控制策略。文章进行了仿真和实验,证明了该非线性控制的PWM整流器动态响应迅速、鲁棒性好、输入电流谐波含量小,适合作为恶劣环境下的矿用电源。

并网逆变器改进型模型预测直接功率控制

文章提出一种用于三相并网逆变器的改进型模型预测直接功率控制(MPDPC)。该方法在控制周期内施加电压矢量对,然后利用Lyapunov函数选择满足闭环稳定性标准的电压矢量对,再将电压矢量对施加在下一控制周期。较传统MPDPC方法,该方法能降低平均开关频率及开关损耗,同时降低计算量。通过仿真和实验验证了该方法的有效性。

“1+X”证书制度下高职院校光伏类专业“课证融合”的教学改革研究与实践

文章论述双碳目标背景下高职院校培养光伏人才的重要意义,分析“1+X”证书制度下光伏类专业的“课证融合”教学存在问题和原因,提出创新教学模式、重构教学内容、完善考评机制、开发立体资源等教学改革策略并付诸实践,打造“模块化、标准化、多元化、信息化”的“课证融合”体系。