用于Buck变换器监测的嵌入式概率数字孪生控制器

目前,数字孪生技术已经具备对给定物理系统进行测试和诊断的能力,可以完成对给定物理系统的预测和健康管理。该技术依靠给定物理系统实时更新的数据建立起相应的数字模型,并将数字模型作为与物理系统进行比较的并行参考,通过监测确定物理系统的运行状况。然而在电力电子功率变换器领域,使用此项技术进行控制器监测的研究相对较少,针对此问题,借助概率数字孪生和广义多项式混沌理论,提出一种用于Buck变换器监测的嵌入式概率数字孪生控制器。通过实验验证当功率变换器的占空比和元器件参数发生改变的情况下,所提方案的有效性和可行性。

注入三次谐波扰动的分布式光伏并网逆变器孤岛检测技术

针对现有主动式孤岛检测方法中注入的高次谐波会导致检测变慢及偶次谐波不易消除等问题,提出了与同步锁相技术相结合的新型孤岛检测方法。首先在αβ坐标系下构建了频率自适应锁相器,用于快速准确地捕获电网相位;然后研究了一种通过相位扰动实现三次谐波分量注入的具体方法,并确定了扰动系数的选择依据,同时借助具有高速运算性能的滑动Goertzel滤波器对公共耦合点处的三次谐波电压进行提取,以便能快速检测系统是否发生孤岛。最后通过仿真及实验验证了所提方法的可行性和有效性。

数字控制对并网逆变器的影响及抑制方法

从并网逆变器控制性能的比较可知,常规的数字控制不如模拟控制.为此,以常用的准比例谐振电流控制器为例,采用传统模型、1阶惯性模型、离散化模型,分析了数字控制采样、零阶保持和滞后一拍对逆变器稳态和动态性能的影响.得出结论：数字控制使控制器和控制对象特性发生变化,系统阶数由3阶升高为4阶,相位滞后增大,开关频率及其整数倍频率出现谐振,并伴随有相位的跳变,控制参数的稳定域缩小;受稳定性的制约,稳态精度和动态性能也下降,采样频率越低时上述影响越突出.一种基于误差电流衰减的预测控制被提出用于抑制数字控制的影响.仿真和实验结果表明预测控制能减小稳态误差,动态调节时间由10,ms减少到小于5,ms,电感估计标幺值在0-1.53内变化,系统具有良好的鲁棒性.

新型高增益开关电容直流升压变换器

高增益直流变换器被广泛使用于许多工业应用中,例如光伏系统、燃料电池系统、电动汽车和高强度放电灯。本文提出一种将耦合电感和开关电容技术相结合的单开关新型高增益直流变换器。该变换器能够在靠近0.50(0.56)的占空比条件下实现高升压比;主电路只有一个功率开关,驱动控制简单;功率器件的电压应力较低,能有效降低通态损耗。此外耦合电感的漏感能量被有效吸收并回馈给负载。本文详细分析了该变换器工作原理和稳态性能。最后,搭建了一台30 V输入、300 V输出、满载功率150 W的试验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

低速摩擦伺服系统的模糊切换滑模控制研究

建立伺服系统的摩擦模型,针对高精度伺服系统易受测量延迟及测量噪声等不确定性干扰因素的影响,提出基于模糊切换增益调节的变结构控制策略,并用Lyapunov方法分析了滑模控制的稳定性。最后通过仿真,证明该策略有效削弱了抖振,系统鲁棒性得到提高。

单级倒立摆的逼近逆模型及趋近控制

基于非线性分级控制思想,研究了逼近逆模型的设计方法,并结合变结构趋近控制律规则,将基于综合误差方法的滑动模逼近控制应用在某单级倒立摆上,通过仿真分析,收到了良好的控制效果。

基于常值传感器故障的线性系统故障诊断研究

分析了基于误差的故障诊断方法,提出了故障诊断观测器的设计方案,并通过实例,对常值传感器故障进行了MAT-LAB仿真实验,收到了良好的控制效果。

无需虚拟正交量的单相并网逆变器矢量控制

同步旋转坐标系下的PI控制已经在三相系统中得到了广泛的应用。然而,对于单相并网逆变器,由于主电路缺少一个自由度,无法直接通过传统坐标变换将交流量转换成直流量。传统的解决方案是通过将实际物理量延时1/4个电网周期构造虚拟正交量,该方法会恶化系统的动态响应。通过分析并网电流交流量与直流量之间的关系,构建了一种基于变步长最小均方算法的静止/旋转坐标变换策略,无需构造虚拟正交量。在所提策略的基础上增加了预测环节,提高了系统的动态响应速度。仿真与样机试验验证了所提控制策略的有效性。

三相并网逆变器的键合图模型实现

三相并网逆变器中功率开关器件具有很强的混杂特性,传统的建模方法难以精确描述其动态性能。文章从能域角度出发,建立了三相电压型PWM并网逆变器的键合图模型,并在20-sim软件上进行了仿真试验,仿真结果验证了该模型的准确性和有效性。

基于键合图理论的逆变器功率管开路故障诊断

首先建立三相电压型PWM逆变器的键合图模型,在键合图模型的基础上,采用故障树分析法,针对逆变器功率管的开路故障,进行了定性故障诊断方法的研究。通过分析验证,该方法具有对模型精度要求低及计算量简单等优点。

计及直流偏置和谐波影响的单相电网电压同步频率准确检测

对分布式发电系统中的并网逆变器而言,频率检测是一项非常重要的技术。然而电网电压中的直流偏置和谐波会影响频率检测的精度。针对此问题提出了一种计及直流偏置和谐波影响的单相电网电压同步频率准确检测方案。方案中通过改进基于二阶广义积分器的正交信号发生器(SOGI-QSG)和引入自适应复数滤波器来分别消除直流偏置和谐波的影响,为了保证所提方案在电网频率突变情形下仍然具有良好的动态响应性能和准确的检测结果,在αβ坐标系下构建了稳健的频率自适应控制器。通过仿真和实验,对方案的可行性和有效性进行了验证。

并联全桥LLC谐振变换器直流母线电压控制方法

为了解决并联全桥LLC谐振型DC-DC变换器直流母线电压控制问题,提出了一种基于半桥/全桥结构切换的控制策略。在轻载的工况下通过改变开关管驱动信号,将全桥LLC转化为半桥LLC,解决了在光伏储能微电网中直流母线电压无法精确控制的问题。同时利用电压死区控制器和电流死区控制器,达到直流母线电压控制和两路并联均流的效果。为了验证方法的正确性和有效性,利用7 k W样机进行了实验验证。结果显示,该方法有效降低了电压纹波,缩短了负荷投切时的电压调节时间,并实现了两路并联均流。

单相αβ PLL方案中正交信号发生器的性能比较

在电网同步技术中,PLL方案得到广泛推广。为了有效降低传统dq PLL方案因坐标变换带来的运算量,很多αβPLL方案被相继提出。考虑到在单相应用场合中通常借助正交信号发生器来产生αβ坐标系下的电压分量,因此正交信号发生器的工作性能直接影响到PLL输出结果的准确性。针对现有的几种正交信号发生器,主要从谐波抑制和直流分量消除两方面进行了具体的性能比较,并通过仿真结果做出验证。

基于数字孪生的智能电网安全评估方案研究

智能电网开放式、分散式和边界模糊化的发展趋势,进一步增加了智能电网的异构性,同时也增大了智能电网潜在的安全风险与安全隐患。为了适应能源革命发展的新趋势,提高智能电网的网络安全,提出一种基于数字孪生技术的智能电网安全评估方案。首先阐述数字孪生技术的理论、特征与组成部分,然后结合智能电网的内涵与应用框架,基于部署手段,构建基于数字孪生的智能电网安全评估方案。所提方案一方面为智能电网的安全评估提供了准确的数字孪生模型,另一方面为智能电网安全评估的标准化实现提供理论依据和方法参考。

一种降低输入纹波电流的Cuk变换器新型电压定值控制方法

直流微网因具有更好的可控性和可靠性得到广泛关注和深入研究。考虑到不同电压等级的分布式电源及负载的高渗透率接入直流微网,需要借助直流变换器进行升降压变换和功率分配。由于Cuk变换器易于实现升降压转换和系统集成,所以更加适合于直流微网建设。针对Cuk变换器的输入纹波电流较大这一客观事实,在动力学方程基础上提出一种降低输入纹波电流的新型电压定值控制方法,保证其满足对电能质量要求较高的应用场合,并通过仿真实验验证了方案的可行性和有效性。

电网畸变条件下的单相快速频率自适应锁频方案

分布式并网逆变器的同步控制和主动式孤岛检测需要电网基波频率的准确检测。为了提高在电网畸变环境下频率检测的准确性,基于单相分布式并网系统,提出一种能够在电网畸变条件下具有快速动态响应的频率自适应锁频方案。在该方案中,借助所提的改进型正交信号发生器和级联复数滤波网络分别实现直流分量和谐波扰动的有效消除和抑制。为保证所提方案在频率突变情形下仍然具有精准的性能,在αβ坐标系下构造了具有快速动态响应的频率自适应控制器,实现对电网基波频率的快速跟踪。方案的可行性通过仿真及实验结果得到验证。

抑制配电网谐波影响的新型相位检测方案

相位检测是配电网运行维护中的一项基础工作,其结果的准确性受电网谐波影响极大。未来配电网中可再生分布式电源的高比例接入,将会为配电网带来大量的谐波污染。为保证相位检测的准确性和可靠性,同时适应未来配电网的发展要求,提出一种能够抑制配电网谐波影响的新型相位检测方案。该方案借助自适应陷波滤波器搭建了预滤波单元,有效抑制了配电网中的电网谐波,通过传统的锁相环实现电网相位的检测。利用仿真实验验证了该方案的可行性。

一种降低电网谐波影响的单相自适应锁频方案

随着分布式发电的发展,在单相光伏场景中性能可靠的电网同步技术是实现逆变器高效并网的重要前提。提出了一种有效的单相自适应锁频算法,该算法主要由1个级联的二阶广义积分正交信号发生器SOGIQSG(second-order generalized integrator-quadrature signal generator)和1个简单可靠的频率自适应控制器组成。理论分析表明,级联SOGI-QSG结构具有良好的滤波性能,可以改善谐波含量高的电压信号。在电网遭受频率波动时,所提出的频率自适应控制器可以快速跟踪电网频率的瞬时变化。仿真和实验验证了所提方案的可行性和有效性。

电力系统中环网柜及分支箱的智能化改造应用研究

环网柜及分支箱是电力配电网的重要组成部分,其鲁棒性和智能化决定了配电网的可靠性和智能性。目前配电网仍然存在环网柜电缆接头发热与环网柜的智能化程度整体偏低等问题。由于智能化程度偏低导致无法根本解决环网柜因凝露导致的线路故障,配电网故障判断主要依靠人工。研究并推广环网柜及分支箱的智能化改造技术,可以解决配网运维管理工作中的凝露治理、故障预测以及城市配电网故障的快速查找等技术问题。实际应用证明:对环网柜的智能化改造是切实可行的,可以用较少的资金投入,实现提高配电网的运维管理水平、供电可靠性以及减少用户停电损失的目标。