Resilient Fixed-Order Distributed Dynamic Output Feedback Load Frequency Control Design for Interconnected Multi-Area Power Systems

The paper proposes a novel H∞ load frequency control(LFC) design method for multi-area power systems based on an integral-based non-fragile distributed fixed-order dynamic output feedback(DOF) tracking-regulator control scheme. To this end, we consider a nonlinear interconnected model for multiarea power systems which also include uncertainties and timevarying communication delays. The design procedure is formulated using semi-definite programming and linear matrix inequality(LMI) method. The solution of the proposed LMIs returns necessary parameters for the tracking controllers such that the impact of model uncertainty and load disturbances are minimized. The proposed controllers are capable of receiving all or part of subsystems information, whereas the outputs of each controller are local. These controllers are designed such that the resilient stability of the overall closed-loop system is guaranteed. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed scheme. Simulation results quantify that the distributed(and decentralized) controlled system behaves well in presence of large parameter perturbations and random disturbances on the power system.

Controlling the output power of soft switching arc welding inverter by two-stage continuous PWM method

The full bridge zero voltage zero current switching （ FB-ZVZCS ） , which could adjust the output power by keeping the duty ratio of lagging leg constant and changing the duty ratio of leading leg, was a common circuit of soft switching arc welding inverter power source. However, when the duty ratio of leading leg was reduced to zero, the output power stayed the constant value instead of becoming zero. The working status and waveforms of some major parameters were studied in this paper while the duty ratio of leading leg was zero. It was concluded that the minimum output power of soft switching inverter was related to the charging voltage of paraUel capacitors, and the output power also could be reduced by reducing the duty ratio of lagging leg. A novel two-stage continuous PWM control method that could switch working-mode between full bridge and half bridge was put forward in this paper. This kind of control method could further reduce the output power of soft switching inverter in order to meet the requirement of low heat input of sheet metal welding.

Adaptive Practical Output Tracking Control for High-order Nonlinear Uncertain Systems

追踪控制的适应实际输出的问题为高顺序的非线性的不明确的系统的一个类被学习，它在未知控制系数的更低的界限确切被知道的假设下面被调查了。基于新柔韧的适应控制和连续稳定的想法，这个假设成功地被移开。借助于增加一个力量综合者，一条系统的途径被开发构造追踪控制器的连续适应实际产量，它保证靠近环的系统的所有状态是全球性稳定的，当追踪的错误能被任何给定的正数在一有限时间以后围住时。最后，一个模拟例子被给说明理论结果的正确性。

Micro-source Inverters With Capacitive Equivalent Output Impedance for Improving Micro-grid Voltages

将分布式电源逆变器等效输出阻抗设计成容性可使其体现对系统无功电压调整过程相逆的电源特性,这种特性使得分布式电源逆变器更容易参与公共连接点处的电压调整。对比等效输出阻抗成感性、阻性和容性的3类逆变器下垂控制特性,对容性等效输出阻抗逆变器电压电流控制环进行数学建模;针对容性等效输出阻抗逆变器设计具备下垂调节和克服电压偏离功能的鲁棒功率外环控制器。对比仿真和实验证明,容性输出阻抗分布式电源逆变器控制器能够快速抑制系统功率变化带来的电压波动,能有效地参与系统电压调整。

基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策略,该控制策略快速准确且多模块并联时不存在并联均流问题。通过对考虑寄生参数影响的主电路效率的理论分析,得到了所提输出功率控制策略下主电路效率的变化规律,进而提出了多模块并联的方案,提高了系统效率,降低了单模块的设计难度。并提出了一种滚动时域判断和双模块独立驱动的换向驱动方法,在实现低压下可靠换向的同时避免了电流从体二极管流通,降低了导通损耗。仿真和样机实验结果验证了所提策略的有效性。

Optimal Control of Wind Turbines under Islanded Operation

In this paper, an optimal control scheme for wind turbine output torque and power regulation under the influence of wind disturbances is presented. The system considered is a dynamic mechanical-based model with pitch and generator torque actuators for controlling the pitch and generator torque. The performance of linear matrix inequality (LMI) formalism of linear quadratic regulator (LQR);linear quadratic regulator with integral action (LQRI) and model predictive control (MPC) were compared in response to a step change in wind disturbance. It is shown by Matlab simulation that the LQRI outperformed both LQR and MPC controllers.

基于PLC的数控机床电气设备电压稳态控制研究

数控机床电气设备的电压稳态控制的网络损耗高,导致控制效果差,提出基于PLC的数控机床电气设备电压稳态控制研究。根据电气设备等效电路,分析数控机床电气设备无功输出原理,通过压降计算原理,计算数控机床电气设备间的压降,设计电气设备电压稳态控制方案,实现数控机床电气设备的电压稳态PLC控制。实验结果表明,设计方法将数控机床电气设备网络损耗控制在25 W以内,从而保证数控机床电气设备的安全稳定运行,该方法具备可行性和有效性。

无线电能传输系统最大效率追踪及恒压输出复合控制方法

针对无线电能传输(WPT)系统的传输效率受耦合线圈之间的互感以及负载影响的特点,该文提出一种基于阻抗匹配技术的最大效率追踪及基于前馈PI控制的恒压输出复合控制方法。首先,对双边LCC型WPT系统的参数和传输效率进行分析,通过调整系统参数优化系统的传输效率。其次,在二次侧使用DC-DC变换器采用阻抗匹配的方法实现最大效率追踪,同时在一次侧采用DC-DC变换器利用前馈PI控制器闭环控制负载端电压实现恒压输出。该方法中,效率追踪和电压控制之间相互独立,互不干扰。此外,该方法还通过系统工作时的电路参数来估算线圈间的互感值,并通过线性拟合的方法对该估算互感值进行修正,得到更精确的互感估算值。最后,通过搭建实验平台验证了该方法的可行性和有效性。与PI控制相比,前馈PI控制方法在快速性和抗扰动性上均具有明显优势。

基于PLC的级联型高压变频器转差率控制技术

单一考虑输出功率而忽略级联型高压变频器电容储能的影响,易造成控制结果转差率较高,导致瞬时功率变化引发系统不稳定。因此,同时考虑上述参数,提出基于PLC的级联型高压变频器转差率控制技术。分析级联型高压变频器中压敏电阻的标称电压特性,明确输出功率对变频器运行参数的影响。在此基础上修正各项损耗误差,以此解析变频器的实际电容储能参数。基于PLC设计变频器控制单元的程序逻辑,得到相应的控制信号,经变频器转换解析后调制其矢量空间,实现变频器转差率控制。由实验可知:所提方法转差率较低,能保证输出电压稳定,满足了级联型高压变频器的实际应用需求。

水电高占比下风电接入对系统稳定性影响

随着绿色清洁高效能源基地的构建,以水电为主体的水风互补成为我国西南能源开发的重要特征。为研究在典型水电系统中接入风电对系统稳定性带来的影响,首先,针对水风互补系统以转矩分析法分析了风电接入对系统频率和功角稳定性的影响,并通过算例和Prony分析验证了风速与风电渗透率对系统稳定性的影响。结果表明,风电的接入在一定程度上可以削弱传统水电系统的超低频振荡,而风电接入互联送端系统会导致区域等值惯量的下降,进而使系统区域间低频振荡风险加剧。其次,考虑风电的接入会诱发区域间低频振荡,在风电系统中引入风电的附加综合虚拟惯性与阻尼控制。算例与Prony分析验证了该控制策略能有效提高系统稳定性。最后,在区域间大规模风电接入场景下,利用改进的鲸鱼算法对风电的附加控制器参数进行了优化;结果表明,参数的整定有效提高了系统的频率以及功角稳定性。

基于阻抗控制的电流互感器取能控制策略研究

针对电流互感器取能电源在输电线路小电流时存在供能死区、大电流时CT铁芯深度饱和导致异常运行状态的问题,提出一种阻抗控制式电流互感器取能控制方法。首先,建立取能CT等效电路模型,运用负载阻抗分析方法,对取能系统励磁特性问题展开研究;其次,给出阻抗控制式取能电路拓扑结构,并考虑不同原边电流工况的影响,对取能电流互感器提出阻抗调节控制策略;最后,搭建电流互感器取能综合实验平台进行实验验证,实验结果表明,容性阻抗运行特性的调节,显著提升了小电流工况下的系统取电功率,而在大电流工况下,感性阻抗运行特性使得铁芯的饱和状态得到抑制,可向负载提供稳定的电压和功率。

三相不平衡光伏并网系统间谐波电流产生机理及控制研究

光伏并网系统中存在的间谐波将会直接影响电网电能质量,且当电力系统出现故障时,间谐波现象的产生还极有可能诱发电力系统的失稳。为此,分别针对三相不平衡故障的光伏并网系统间谐波的产生机理和抑制方法进行研究。首先,提出一种基于直流母线电压扰动的逆变器间谐波电流数学模型,并对不同扰动频率下的间谐波分量变化特性进行分析。然后,在电网发生三相不平衡故障时,进一步探究有功功率二倍频分量与直流母线电压高频波动的关系。同时,对该工况下并网电流间谐波分量的来源进行分析,并采用有功功率致稳控制实现对间谐波电流的抑制。最终,通过仿真验证了所提间谐波产生机理和控制策略的正确性和有效性。

风电场内多机组输出功率微小波动控制仿真

针对风电场出力的随机性与间歇性,其多机组输出功率的波动不具有规律性,可预见性难度较大,不利于风力发电厂供电的稳定性。为此提出风电场多机组输出功率微小波动控制方法。利用风速模型、风轮模型和传动系统模型,研究风电场多机组动力学,明确机组结构和各模块间的关联性。通过多机组功率变化方程描述功率波动,引入推力系数预测机组输出功率。采用模糊控制算法确定比例与量化因子,确立模糊语言集合,建立模糊控制规则,将平衡指标与功率饱和指标作为首层控制器的输入量,计算功率修正系数,实现功率微小波动控制。实验结果表明,在风速和负载实时变化情况下,储能系统和负载侧功率之和与机组输出功率具有一致性,说明研究方法能够保证风电场多机组输出功率的平稳性。

基于直流侧电压的风电输出功率平滑控制策略比较与研究

风电系统输出功率受风速间歇性和随机性的影响将随机波动,从而影响电能质量及电网运行的稳定性。无需储能装置,依靠风机自身平滑输出功率的直接功率控制方法得到了广泛的研究,基于风电变换器直流侧电容电压控制便是其中的一种。首先,本文总结了现有文献中提出的两种直流母线电压控制方法的优缺点,提出了一种新型有效的基于分段区间电压控制的功率平滑策略。然后,通过采用低通滤波器得到平滑功率的参考值,在设置了直流母线电压范围的基础上,分析并研究了低通滤波时间常数τ可取的最大值。最后,以永磁直驱风电系统为仿真研究对象,将所提控制策略与以往的控制方法进行比较,结果表明本文提出的控制策略具有更好的跟踪平滑指令和风机启动能力。

二阶系统有限时间控制方法综述

相比于传统且经典的比例–积分–微分(PID)控制,带有指数参数的有限时间控制方法具有更好的控制性能,因而引起广泛的关注和研究.本文首先从方法设计和稳定性分析角度,对现有主流有限时间控制方法进行整理和归纳,将其分为17种有限时间状态反馈控制方法及6种有限时间输出反馈控制方法.其次,以一类具有普遍和基础性的二阶系统为例,统一变量和参数,给出了每种控制方法对应的控制器的显式结构.然后,通过原理分析和比较分析,对每种控制方法的优点及不足之处进行了总结,尤其是给出了终端滑模控制具有“控制奇异与收敛时间矛盾性”的结论,以及指出了一些方法存在较大保守性的问题.最后,通过列表的方式展示了所有有限时间控制方法的优缺点及值得进一步深入研究的课题.

压水堆堆芯功率输出分布控制的在线性能评价

压水堆的安全性会受到控制性能和扰动的影响,为了及时检测控制器的控制性能,避免整个系统的崩溃,基于输出分布控制(output distribution control,ODC)理论,提出了一种在线控制性能评价系统。系统采用基于巴氏性能指标的性能评估方法,提高了性能评价的准确性和敏感性。并考虑了实时I/O数据和历史I/O数据的概率分布,利用滑动窗进行输出概率分布的更新,增大性能指标统计数据的范围。仿真结果表明,该在线控制性能评价系统对于控制效果的波动有准确的判断,同时也能排除控制过程中的非高斯扰动,避免影响性能评价。

基于LDW-PSO算法的电动汽车功率分配研究

以电动汽车为研究对象,使用在MATLAB/Simulink软件环境下开发的高级车辆仿真软件ADVISOR,对EV整车模型进行相应改造,融入模糊控制器,使用基于线性递减权值策略法(LDW)改进的微粒群优化算法(PSO)对模糊控制器的隶属度函数进行了优化,优化后的控制策略可对目标工况下的输出功率进行细化分配.仿真结果表明,在WLTC工况下,动力电池电流均值下降约18.29%,能量损耗减少约2.14%,且功率分配优化效果较为明显.

基于输入输出线性化的三电平Boost PFC控制策略

针对传统双闭环控制动态调节时间过长的问题,提出了一种基于输入输出线性化的三电平Boost PFC变换器控制策略。首先,分析了三电平Boost PFC变换器的工作模态,建立了状态空间方程;然后,推导出三电平Boost PFC变换器输入输出非线性模型,判断线性化的可行性,进而对系统进行线性化;最后,利用经典控制理论设计控制器,并增加电压平衡控制,保证变换器的中点电位平衡。仿真结果表明:负载恒定时,输入电流可跟随输入电压相位变化并保持正弦波形,电流波形更为平滑;负载跳变时,电压电流调节迅速,输出电压除纹波稍有变化外,电压平均值保持恒定。证明了所提控制策略具备良好的动、静态特性及强鲁棒性。

考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略

在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。