便携式车载高增益DC-DC变换器大信号稳定控制策略:基于扰动观测器的反步技术

充电效率低和可用里程短等问题严重阻碍了电动汽车的进一步发展。由于前级电动汽车输出电压较低,需采用便携式高增益DC-DC变换器实现电动汽车间快速能量交互。该文以交错并联双升压变换器为研究对象,采用基于扰动观测器的反步控制算法,提高变换器抵抗内外干扰的能力。扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高了系统抵抗内部参数扰动的鲁棒性;同时实时估计输出功率和输入电压,减少使用传感器以降低系统成本。利用扰动观测器的输出,进一步设计了反步控制器,以严格保证系统大信号意义上的稳定性。此外,文中采用相电流平衡补偿器,解决了六通道之间的均流问题,减少热损失并提高了设备的使用寿命。最后,仿真和实验结果验证了提出控制器的有效性。

时滞环境下基于电动汽车与电热泵的协调频率控制

提出一种时滞环境下应用电动汽车和电热泵协同参与系统负荷频率控制的调控策略。在考虑电动汽车和电热泵单体运行特性的基础上,分别构建电动汽车与电热泵集群的调频控制模型;充分考虑负荷频率控制中通信延时的影响,建立包含时滞环节的调频系统动态模型;进一步地,利用该模型对不同类型可控负荷集群对应的时滞稳定裕度进行分析,并根据最大化系统稳定裕度的原则优先采用稳定裕度较大的可控负荷进行调频,从而对电动汽车与电热泵在参与频率调节过程中进行协调控制。

电力系统时滞稳定判据保守性差异量化评估方法

基于Lyapunov稳定理论的时滞稳定判据,已被广泛应用于各类电力系统时滞稳定性分析。由于采用了不同的Lyapunov函数和不同的推导过程,不同的稳定判据往往会具有不同的外在形式、计算效率和保守性。文中借助数值计算方法和可视化技术,分析揭示不同时滞稳定判据在保守性方面表现各异的内在原因,为寻求更为科学的时滞稳定判据提供支撑。首先,在简单回顾时滞系统模型的基础上,引出几种常用的时滞稳定判据。进一步,借助时滞系统仿真数据引入了3类反映系统运行差异性的指标,并给出了一种用于评估电力系统时滞稳定判据保守性的数值计算方法。最后,通过一阶典型单时滞系统详细说明了该评估方法的应用过程,并利用单机无穷大单时滞系统和3机9节点时滞系统验证所提方法在多维系统及多时滞场景下的有效性。

含积分二次型的电力系统改进时滞稳定判据

在进行电力系统广域控制器设计时,需要科学考虑量测与控制环节时滞的影响。已有的时滞稳定判据多基于Lyapunov稳定性理论得到,具体的方法就是通过构造Lyapunov泛函,然后进行放缩得到充分性条件,由此决定时滞稳定判据必存在一定的保守性,如何有效降低稳定判据的保守性就成为该领域长期关注的一个热点问题。首先在已有Lyapunov函数中引入积分二次型,从而构造了一种新的Lyapunov函数;进一步,借助线性矩阵不等式(LMI)工具推导了相应的改进时滞稳定判据;最后,借助典型二阶时滞系统、单机无穷大时滞电力系统和带有远程反馈控制回路的WSCC 3机9节点电力系统,对所提方法进行了校验分析。算例表明通过引入积分二次型,时滞稳定判据的保守性得到显著降低。

基于权值评估的Lyapunov时滞稳定判据改进方法

在含有时滞环节的电力系统稳定性分析中,基于Lyapunov稳定理论和线性矩阵不等式(LMI)技术的时滞稳定判据被广泛采用。然而,这类判据往往存在计算量大、计算效率低的问题,尤其在高维系统中计算效率迅速降低,亟需寻求科学手段来提高判据计算效率。对此,文中借助数值计算方法,分析了Lyapunov函数各构成项随时间的变化规律及各项占函数的权值,进而提出一种通过权值计算来甄别Lyapunov函数冗余项的有效方法。通过剔除冗余项,减少了判据的待求变量数,在不影响判据保守性前提下,有效提高了计算效率。最后,通过典型二阶时滞系统和3机9节点时滞系统分别对两种Lyapunov时滞稳定判据进行简化改进,验证了文中方法的有效性。

考虑控制与通信多成分时滞的多端MMC-HVDC信息物理系统统一建模与互联稳定性分析

模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)系统的控制通信链路的时滞对系统动态构成影响,同时换流站的动态会受到其他端的影响。因此,需要建立考虑控制与通信多成分时滞的多端信息物理系统模型来分析时滞对系统动态和稳定性的影响。文中归纳MMC-HVDC系统的时滞成分,考虑多端动态,推导得到多端MMC-HVDC系统时滞模型。基于该模型进一步提出适用于多时滞场景的通用Pade结构来量化分析MMC-HVDC模型稳定性,并利用多种物理场景阐明了模型的准确性与建立考虑时滞的多端模型的必要性。结合多端多时滞模型和统一的多时滞分析结构,文章构建并分析时滞变量稳定域,确定完整的时滞影响链路。结果表明:换流站物理系统内部的强烈耦合将利于信息时滞影响的扩散,造成稳定域形变,在规划设计时应充分考虑物理系统和信息系统的相互作用。

柔性互联下的MMC-HVDC模块化建模和次同步振荡的信息时滞诱因探究

柔性互联模块化多电平高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)系统规模庞大且内部动态复杂,同时控制通信回路的信息时滞增大了系统发生次同步振荡的风险。因此,需要建立高效、简洁的模块化信息物理系统模型来分析混合系统稳定性与次同步振荡现象的影响。针对MMC-HVDC系统拓扑多变的特点,文中借助模块化建模思路构建柔性互联MMC-HVDC信息-物理模型。为了探究系统振荡的根本原因,建立两阶段振荡分析框架。利用Rekasius变换实现快速的稳定域与振荡频率求解。根据关键模态,进一步应用通用Pade逼近生成包含系统动态和时滞动态的升阶模型,并引入参与因子法分析了次同步振荡的内在原因,探究次同步振荡的影响因素和时滞诱发次同步振荡、高频振荡两类振荡的区别。整个模块化建模过程、两阶段振荡分析框架、振荡模态利用Simulink的仿真波形和快速傅里叶变换谐波分析进行全面验证。结果揭示了信息时滞既可以诱发次同步振荡也可以引起高频振荡,但二者原理不同。次同步振荡由桥臂电感电容的能量互动引起,环流占主导作用,调整电容或环流控制系数可以有效抑制振荡。

含电动汽车集群调频的信息能源系统谱特征和稳定性评估

文中研究电动汽车(EV)集群参与调频的信息能源系统稳定性,提出了一种含EV集群调频的信息能源系统谱特征和稳定性评估方法。首先,考虑电力系统(物理)和通信(信息)环节,建立包含EV集群参与调频的信息能源系统分析模型;其次,利用无穷小算子变换技术,将含物理-信息环节的调频系统谱转换成无穷小算子的谱,消除难以处理的超越项。基于用户需求,综合考虑准确度与速度指标,选择切比雪夫离散化方案对无穷小算子进行离散化,进而生成有限维近似矩阵,通过近似矩阵特征值的求解和牛顿迭代校正,得到调频系统临界特征值及其特征向量,用于评估分析系统特定状态下的稳定性。在此基础上,进一步构建含EV集群调频的信息能源系统稳定域,用于多方位评估时滞对系统稳定性的影响。最后,通过实例验证了所述方法的有效性。

时滞诱导电力系统动态调频稳定性变化的原因探究

针对电力系统动态调频过程中的时滞问题,分析给出了时滞诱导系统向不稳定状态发展的原因。首先推导了电力系统动态调频的时滞模型,分析时滞模型的结构和成分;进而通过Padé逼近处理时滞环节,将时滞和模型系数耦合建立时滞系数矩阵,用于追踪时滞系统的特征根变动轨迹。利用典型的电力系统动态调频系统发现,时滞和其所在回路的控制参数作用于相同的主导特征根,其中时滞可以通过超低频振荡的方式逐渐恶化电力系统频率的稳定性。

基于热成像的锂离子电池智能故障定位技术

随着新能源发电、电动汽车等的发展,目前对储能技术的要求不断提高。其中,锂离子电池因其环境友好、能量密度高、使用寿命长等优点被广泛应用于各类储能系统中。为锂离子电池配备合理的热故障诊断可以避免热失控现象的发生,确保电池安全可靠运行。该研究提出了锂离子电池智能感知(lithium-ionbatteryintelligent perception,LBIP)来建立锂离子电池的热故障诊断模型。LBIP包括特征提取网络、区域提交网络(regionproposal network,RPN)、感兴趣区域对齐(region of interest align,ROIAlign)以及Mask分支。选择Ansys Fluent软件进行锂离子电池的有限元仿真。LBIP处理电池表面的热成像图像,对问题电池进行识别,并进行问题电池的定位与分割。结果表明,故障电池的识别准确率可达95%。