基于李雅普诺夫直接法的MMC控制策略研究

为改善PI控制下模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的控制效果,提出了基于李雅普诺夫直接法的MMC控制策略。首先,建立MMC整流器的数学模型。其次,构造出MMC系统的李雅普诺夫能量函数。然后,在MMC数学模型和能量函数的基础上设计了控制系统。由奈奎斯特稳定判据分析了直流电压稳定性的影响因素,并在经典频域下通过伯德图对比分析了李雅普诺夫控制策略和PI控制策略的控制性能。最后,在负载阶跃、交流侧电压幅值阶跃和交流侧三相电压不平衡工况下对两种控制策略进行了仿真和半实物在环仿真研究。结果表明,李雅普诺夫控制策略较PI控制策略有着更好的控制效果,李雅普诺夫控制策略更适用于MMC此类非线性强耦合系统。

考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略

针对电动汽车作为灵活储能分散接入交直流混合微电网后过度依赖双向互联接口变换器进行子网间储能交互的问题,提出一种考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略。首先,考虑交、直流子网净功率和功率互济级最大传输功率作为约束条件,将其划分为四种运行状态,并进一步分析功率互济级功率传输方向和储能荷电状态,详细划分不同模式对应的具体工况;然后,考虑电动汽车和蓄电池的响应优先级,设计联合储能动作规则,并详细研究交、直流子网和联合储能子网间的功率交互,制定功率协调控制策略,提出系统模式及工况切换方法;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了交直流混合微电网仿真模型对所提控制策略进行验证。

模块化多电平变换器分数阶PIλ环流抑制策略

模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)内部环流增加系统功率损耗,加剧桥臂电流畸变。针对传统PI环流控制器存在鲁棒性较差、控制精度有限等问题,将分数阶PI^(λ)控制器应用于MMC环流抑制。首先,对MMC工作特性进行分析,阐述环流产生机理。其次,研究分数阶PI^(λ)控制结构,并设计MMC分数阶PI^(λ)环流抑制策略。然后,采用经典频域法优化分数阶PI^(λ)控制器参数,并对分别采用传统PI和分数阶PI^(λ)控制器的系统环流控制性能进行对比分析。最后,在相同条件下,通过对采用上述两种环流抑制策略的MMC系统,分别在电源扰动、直流侧电压阶跃和三相不平衡工况下进行仿真研究。结果表明,分数阶PI^(λ)环流抑制器的抗电源扰动性和环流抑制能力均优于传统PI环流抑制器,更适用于MMC此类的非线性系统的控制。

废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网关键技术及瓶颈问题

从废弃矿井残留能源与空间资源协同利用出发,在废弃矿井绿色低碳多能互补体系框架下,统筹考虑废弃矿井采空区煤层气开采活动用电需求与采煤沉陷区可再生能源发电潜力,以及低浓度瓦斯发电和储能作为补充,提出探索构建集成风-光-气-储的废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网系统。相较于普通直流微电网,低系统惯量、弱电网连接、分布式发电随机波动和周期变工况负荷大扰动等多重不利因素叠加使得废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网系统稳定运行面临更加严峻的挑战。为此,有必要围绕废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网系统这一废弃矿井残留能源与空间资源协同利用潜在场景涉及的关键技术及背后的瓶颈问题展开系统梳理与探讨。首先,阐述了废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网系统的拓扑结构与组成单元,并从能量流动模型出发探讨了在寻求系统容量优化配置过程中需要考虑的约束条件。接着,提炼出煤层气抽采机电动机周期变工况负荷分析、低浓度瓦斯发电机气-电转换环节耦合、电压稳定控制及协调运行等破解废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网系统可靠稳定及协调运行难题涉及的关键技术,总结和回顾了已有研究进展,分析了目前工作存在的难点和问题,同时探讨了可能的解决方法及后续工作建议。进一步指出亟待攻克低浓度瓦斯发电机气-电耦合长时间尺度与风光储短时间尺度联合建模,以及低惯量、弱连接、大扰动等多重不利因素作用导致的电压振荡机理等关键技术背后的核心瓶颈问题。最后,从已有工作基础、研究进展及经济效益评估等方面展望了构建废弃矿井残余煤层气开采多能互补直流微电网系统的可行性及应用前景。

并网逆变器超高次谐波产生与传播机理分析

超高次谐波是新能源发电技术中不可忽略的新型电能质量问题,并网逆变器作为典型超高次谐波源受到广泛关注。为揭示超高次谐波产生与传播机理特性,文中首先对正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)下的逆变器超高次谐波产生机理进行分析,发现逆变器产生的超高次谐波主要分布在开关频率整数倍附近,且可以等效为电压源,同时对造成该电压源变化的影响因素进行理论分析。然后,建立包含逆变器、滤波器以及网侧阻抗的超高次电路模型,并推导超高次谐波发射电流的数学表达式,在此基础上通过控制变量法探究多逆变器并联时容量和台数对超高次谐波传播特性的影响。最后,在Simulink中进行仿真实验。结果表明,并网逆变器超高次谐波主要受直流侧电压与调制比影响,多逆变器并联运行时超高次谐波的发射强度与容量成正比,验证了文中对并网逆变器超高次谐波理论分析的正确性。

基于功率谱分析的机械故障免拆检测装置设计

对设备振动信号的频谱分析是设备故障检测的一种重要方式。文中以ARM9处理器,设计开发了一套故障检测装置。该装置通过加速传感器采集故障设备的振动信号,经过预处理之后,利用快速傅里叶变换实现时域和频域的转换,并分别绘制出时域和频域下的各类波形图用于故障分析。试验结果表明,该装置具有较好的准确性和稳定性,波形显示精度较高,适用于对设备故障的实时检测。

单相五电平整流器滑模模型预测控制

五电平整流器由于具有大功率输出能力、网侧电流谐波小的特性而被广泛应用于高压电力传输变换场合。该文以耦合电感五电平整流器为研究对象,针对传统模型预测外环采用PI控制存在的动态性能差、抗扰动能力差的问题,提出滑模模型预测控制(SMMPC)算法。首先,分析整流器的五电平产生原理,在此基础上建立外环与内环控制所需的动态方程。然后,针对该整流器详细设计滑模模型预测控制算法。最后,仿真和实验结果均表明,该滑模模型预测算法不仅保留了模型预测固定开关频率、延时误差小的优点,同时与PI模型预测控制相比,其动态响应速度与抗扰动能力更加优异。

基于二维调制的级联型整流器控制策略研究

此处采用一种基于二维调制的快速平衡控制方式,其控制结构简单,响应速度得到大幅提高。针对基于‰调制曲线的直流母线电压平衡控制方式所存在的问题进行改进,提出了采用两条调制曲线配合使用的快速平衡控制方式。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,通过仿真和实验验证了所提出控制策略的有效性与优越性。

基于二维调制的级联型整流器负载平衡度限制范围

级联型整流器运行时可能会出现负载不平衡的情况,负载平衡度超出一定范围时直流母线电压将无法保持平衡,此时由其合成的交流侧电压谐波分量增加,导致系统电流的谐波分量也相应增加。在对基于二维调制的平衡控制方式研究的基础上,对单相两级级联整流器的调制波形作深入分析,根据调制波形推导出使两桥直流母线电压能够保持平衡的负载平衡度限制范围。搭建基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,通过仿真和实验验证所作分析与结论的正确性,为无工频变压器级联式功率变换器的设计提供了理论依据。

采用改进CPSO动态搜索时频原子的电能质量扰动信号去噪方法

针对电能质量扰动信号噪声抑制中的难点问题,即有效滤除噪声的同时又能较好地保留信号奇异点信息,提出一种采用改进混沌粒子群(ICPSO)动态搜索时频原子的电能质量扰动信号去噪方法。首先,构建了与电能质量扰动信号时频特征相匹配的过完备原子库,采用正交匹配追踪(OMP)算法求解信号稀疏模型,同时采用ICPSO算法对时频原子匹配过程做进一步优化。然后,以残差比阈值确定迭代终止次数,利用最佳匹配原子和稀疏系数重构原始信号,实现信号去噪的目的。运用文中介绍方法对6种典型的电能质量扰动信号进行去噪处理,并与形态学滤波和小波阈值去噪2种方法进行对比。仿真结果表明,文中方法在有效去除噪声的同时,能完整地保留突变点信息,去噪结果准确性高。

几种复合地基加固处理方法的探讨

从复合地基的作用机理入手,对几种工程中常见的复合地基的加固效果以及承载力设计方法进行了分析,并进一步对各种复合地基在施工中应注意的问题进行了探讨,以提高社会效益和经济效益。

混凝土裂纹扩展的非线性超声表征试验研究

混凝土结构的损伤与破坏过程实质是裂缝的引起与扩展过程,精确探测微裂纹的萌生与扩展对其安全与健康评价具有极为重要的意义。为此,首先利用扫描电子显微镜观察未加载混凝土试样微观形貌,验证了试样的完整性,进而设计了应力、应变和非线性参数的同步测试系统,探究了受压过程中的混凝土非线性参数β变化规律。试验结果表明:加载初期非线性参数β显著增加,随着荷载水平的增加,非线性参数β迅速下降,并在后续加载过程中波动变化。结合单轴受压混凝土的裂纹扩展规律,获得了裂纹扩展过程中非线性参数β与首波幅值A变化规律,得到了非线性超声参数对混凝土微损伤的萌生及扩展更为敏感,首波幅值A表征混凝土弹性阶段后期和塑性阶段损伤规律性更强的结论。

排水固结法的应用实例

文章通过对某工程区基础地质分析,结合浅滩试验堤实例,介绍了基础处理设计方案,塑料排水板间距、布置和材料选取,提出了排水板插打工艺施工的注意事项。根据原位沉降变形观测成果,初步评价了排水固结法处理地基方法实践应用效果。

带肋异形桩在软土地基防波堤中的应用

结合工程实例,简述了带肋异形桩的结构型式和特点,介绍了带肋异形桩在设计和施工中应注意的问题,通过计算比较分析带肋异形桩在防波堤使用中的效果,分析了适用条件和应用前景。

瓯江龙湾河段炮台湾限流潜坝设计及实施效果简介

文章介绍了为改善温州港龙湾河段水深，在炮台湾抛筑限流潜坝的设计方案及取得的预期效果。