具备故障重构能力的双极直流接口变换器最优运行区域

中低压直流配电系统中,现有的双极直流接口变换器通常无法在进入单极运行模式下实现故障阻断与重构功能。基于一种互联分布式电源与双极直流系统的故障重构型直流接口变换器拓扑,分析单双极性运行模式的工作性能。在正常的双极运行模式下,变换器通过最小峰值电流控制策略,实现开关器件电流应力有效降低。在短路故障导致的单极运行模式下,变换器通过故障重构策略与恒功率传输控制策略,消除短路故障对正常端口的不利影响,维持关键负荷的连续供电。同时给出变换器在单双极模式的优化控制策略下的软开关运行区域,从而精确刻画出变换器的最优运行区域。实验结果证明理论分析的正确性,研究工作有助于指导中低压直流配电系统的工程实践。

基于PI控制的内燃动车组柴油机恒功率控制技术

柴油机在非恒功率输出时,不仅燃料效率低,而且可能会产生较大的机械应力,导致机械部件的磨损和破坏。为确保内燃动车组柴油机高效运行,基于内燃动车组柴油发电机组恒功率输出的运行模式,文章提出了一种比例-积分控制方法,实现了负载侧牵引系统功率稳定跟随柴油发电机组的输出功率目标值,通过负载侧恒功率运行保障发电机组的恒功率稳定输出,从而提高柴油机燃油经济性。经过仿真及试验测试验证,采用此控制方法,负载功率稳态波动在±2%以内,实现了内燃动车组柴油机恒功率运行及负载功率对目标值的实时跟随。

提升新型电力系统调频能力的受控负荷阻尼因子控制器

建设以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰和碳中和的有效途径。随着可再生能源发电的大规模建设并入网,常规以化石能源为燃料的大型发电机组将会被逐步替换,这种情况将导致新型电力系统的调频与调峰面临着巨大的压力。同时随着用电负荷设备中电力电子的渗透和自动化水平的提升,在电力系统调频中使用的负荷阻尼常数D,即负荷有功对系统频率变化的自然响应,也发生了相当大的改变。很多单个家用电器及其组合对系统频率的变化不响应或基本不响应,这意味着负荷阻尼常数D会变得很小。由此,提出1种受控负荷阻尼因子的新概念、控制器的设计理论和实现方法,将大幅提升负荷有功功率对系统频率变化的受控响应,有效增强了新型电力系统的调频能力。根据2021年全国负荷水平计算,按照所提理论,可以给全国电网增加的调频容量达到(15000~20000)MW/0.1Hz,为解决大规模可再生能源发电接入电网面临的调频难题提供理论和技术支撑。

基于负载变流器控制带宽的直流系统稳定性分析

针对负载变流器经线路聚合至共母线直流系统后,其线路电感与负载变流器输入滤波电容构成的LC振荡环节落入负载变流器控制带宽内,从而导致整个共母线直流系统发生非预期失稳的现象,提出了负载子系统自稳性判据。首先,建立了负载侧计及线路影响的恒功率负载模型,研究了负载变流器控制带宽对共母线直流系统稳定性的影响。然后,确定了负载变流器的控制带宽选取范围,使得计及线路影响的恒功率负载阻抗在LC振荡频率处的阻尼为正,进而确保整个共母线直流系统稳定。最后,硬件在环仿真的实验结果验证了负载变流器控制带宽对系统稳定性影响理论分析的有效性。

高速旋转机械径向振动检测系统关键技术研究

大型高速旋转机械是电力、能源、化工、航空和船舶等行业的关键设备,其稳定运行是安全、高效生产的决定性因素。为了监控或检测这类机械的运行参数,确定其整体或局部的性能是否正常,设计了用于高速旋转机械径向振动检测的反射式光强调制型非接触式光纤传感系统,对检测系统的工作原理做了详细介绍。对半导体激光器恒稳控制系统和激光光纤耦合系统进行了研究,并给出了相应的系统设计。设计了新型的光纤测头,提出了相应的补偿方案,并对其输出特性进行了详细的分析。研究结果表明,该测试系统能有效地消除因光源光强波动、光纤弯曲损耗、表面反射率等因素对输出特性的影响,可以在电磁干扰严重和高温等恶劣环境下实现对高速旋转机械径向振动的检测。

风电场无功电压控制系统设计和应用

针对国内风电大规模集中接入电网引起的电压稳定和控制问题,提出了一种适用于变速恒频风电机组风电场的多模式、多目标无功电压协调控制策略。在此基础上,设计了风电场无功电压控制系统。介绍了该系统的架构、主要功能模块和接口的设计方案,通过在上海奉贤海湾风电场一期扩建工程开展现场试验,验证了控制策略的正确性,并证明通过合理控制风电场的无功输出能够有效地对并网点提供无功支撑,有助于维持接入地区电网的电压稳定。

基于常值脉冲法的铁磁谐振过电压混沌抑制

提出了常值脉冲法对中性点接地系统所发生的铁磁谐振混沌状态进行抑制。以典型的变电站接线为例,运用非线性动力学理论分析其发生铁磁谐振时所表现出的混沌特性,求取其分维数和Lyrapunov指数。该方法实质是通过向控制系统变量叠加周期脉冲,利用系统自身的非线性特征使铁磁谐振系统的混沌状态稳定在固定点,还给出了针对控制目标的常值脉冲量的确定方法。该方法能有效控制铁磁谐振过电压从混沌状态转移到期望的周期轨道,实现系统状态在混沌和有序之间的转换。数值计算和理论分析证实了该方法的有效性。

基于专家系统的采煤机截割电动机恒功率控制

为了很好地适应煤岩特性的变化、有效发挥采煤机截割电动机的能力,解决采煤机截割电动机运行时功率波动较大的问题,利用专家系统的理论和方法,建立了基于专家系统的采煤机截割电动机恒功率控制系统,该系统通过对牵引速度实时调节,使采煤机的截割电动机恒功率运行。利用MATLAB/simulink构建了该系统的仿真模型,仿真试验表明,该系统对牵引速度具有超前预见性,比一般控制系统的调节时间缩短0.62s,截割电动机的功率超调减小3.8%,反应灵敏、波动小、工作平稳。

双馈型变速恒频风力发电系统的鲁棒控制

研究了双馈变速恒频风力发电系统的鲁棒控制问题.采用定子磁场定向的矢量变换技术,建立了系统非线性数学描述,利用非线性鲁棒控制技术,设计了能实现发电机输出有功功率和无功功率鲁棒解耦控制,同时具有鲁棒干扰抑制作用的转子励磁控制器.理论分析和仿真结果均表明,所设计的控制器可以保证在风速变化、系统参数不确定性和外部干扰的情况下,风力发电系统仍能安全可靠地最大获取风能,并且输出恒频恒压的电量。

质子交换膜燃料电池神经网络控制研究

近年来,质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其环保特性受到越来越多的关注。在正确操作下,维护燃料电池系统的良好运行非常重要。研究建立了质子交换膜燃料电池的动态模型,并设计了质子交换膜燃料电池神经网络(NN)控制器。仿真结果表明,所提出的神经网络控制器鲁棒性强,其构成的闭环控制系统静动态性能良好,达到了恒功率输出的要求。

变速恒频双馈风力发电系统交流励磁综述

简要回顾了变速恒频双馈风力发电系统发展过程中出现的交流励磁电路拓扑结构及励磁控制策略,对不同交流励磁电路拓扑结构和控制策略进行了分析,展望了变速恒频双馈风力发电系统中交流励磁控制策略的发展趋势。

额定风速以上风力发电机组的恒功率H∞鲁棒控制

风力发电机组由于机械结构以及电气负荷承受能力的限制存在着转速限制和功率限制,额定风速以上时,需要通过控制桨距角来实现额定恒功率输出,同时保持转速在额定转速处.本文建立了风力发电机组的详细机理模型,将H∞控制理论应用到额定风速以上时风力发电机组的恒功率输出的控制器设计,建立了标准H∞恒功率控制问题.利用LMI方法求解,得到了桨距角的H∞控制器.仿真结果表明该H∞控制器能够成功实现额定风速以上时的恒功率输出控制,并且具有良好的鲁棒性.

基于虚拟仪器的内燃机车微机控制系统检测装置

为了保证内燃机车微机控制系统的控制性能,提出采用基于虚拟仪器的检测装置。详细 描述了该装置的硬件构成和软件实现方法。运行表明,装置的工作状况良好。

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望:风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。

双馈风力发电及变流控制的数/模混合仿真方案分析与设计

数/模混合仿真(D/PHS)是风电技术的一种极具前景的研究手段。文中介绍了实时数字仿真器(RTDS)的特点,对能量型和信号型D/PHS系统的原理和稳定性进行了对比分析。采用RTDS和自主开发的变流器控制系统,设计了双馈变速风力发电机的信号型D/PHS方案,详细阐述了数字模型和控制系统的实现方法。针对一台2 MW风电机组的D/PHS算例验证了文中方案的有效性。

一种降低高低压电源切换励磁电路功耗的方案

为了降低功耗和减少发热,以确保电磁流量计长期稳定、可靠地工作,对电磁流量计的高低压电源切换励磁控制系统进行改进。去掉高压电源激励回路中的电流旁路电路,减少高压电源工作时的消耗;使用MOS管替代H桥开关电路高压侧桥臂中使用的达林顿管,减小H桥开关电路的消耗和发热;使用IR2110驱动H桥,加快开关管的开通和关断的过程。同时,研制新的恒流源控制电路,有效减小高低压电源切换励磁控制系统的消耗。试验测试表明,改进后电磁流量计的高低压电源切换励磁控制系统的功耗降低了43%。

液压恒压网络功率完备匹配的结构条件及其控制方案的研究

在分析传统的液压功率匹配技术的基础上 ,提出了液压网络功率完备匹配的概念 ,并从理论上分析了能成为功率完备匹配液压恒压网络系统的结构条件、功率完备系统的几个优点。通过对用于液压网络系统压力控制的机液伺服系统的研究 。

LED光伏路灯系统的研究与设计

光伏发电是应对能源危机的方法之一,LED照明高效节能,两者都是研究的热点。LED光伏路灯是两者的结合。对LED光伏路灯进行了深入的研究,分析了实现最大功率点跟踪的原理和实现方法,设计出了实现MPPT的具体电路并分析了其原理,同时分析了双向直流变换器的构成,在此基础上应用双向直流变换器同时实现最大功率点跟踪和对LED灯的驱动是本设计的特色。最后给出了系统方案和部分实验数据。

DC-DC变换器在恒功率负载下的能控性

带有恒功率负载的DC-DC变换器是切换非线性系统.以Boost变换器为例,本文建立了其切换系统模型;它包括三个模态.模态I,II,III分别对应于开关器件导通、关断、电感电流断续时的电路拓扑.因为电容电压是非负的,所以本文对平面拓扑学的最新结果加以修正,导出了半平面仿射非线性系统全局能控的充分必要条件——判别函数在任意非零控制曲线上变号.据此证明了模态II的全局能控性.由于模态II为运转中的必经阶段,故切换系统能控.研究方法也适用于Buck等变换器的能控性分析.

风电汇集地区无功电压控制策略研究

风电汇集地区的自动电压控制(AVC)系统对优化汇集地区的电压运行水平有十分重要的作用,其控制策略处于核心地位。通过概括近年来我国风机脱网事故,指出研究风电汇集地区的AVC系统的重要性;介绍AVC系统发展概况与目前风电场无功电压控制策略的研究现状;详细阐述目前我国风电场所应用的AVC系统的控制策略,最后总结出目前风电汇集地区AVC系统所存在的问题和改进之处。