基于神经网络实现带式输送机的功率平衡控制

为解决带式输送机传统功率平衡控制系统控制精度不高、响应速度慢等问题,在对带式输送机多电机功率平衡因素综合分析的基础上,对传统功率平衡控制系统的现状进行分析,掌握其薄弱点;然后,基于模糊神经网络算法设计了功率平衡控制系统原理框图,采用Simulink软件对其启动特性和突变工况下的功率平衡控制效果进行分析,达到了预期的效果。

适用于孤岛运行的永磁同步电机自动功率平衡控制策略研究

该文提出两种适用于孤岛运行的基于永磁同步风机的自动功率平衡控制策略。在控制策略Ⅰ中,风机的网侧换流器保持换流器电压的幅值和频率为恒定,转子侧换流器通过PI控制器调整功率参考值进而维持直流电压;在控制策略Ⅱ中,风机网侧换流器利用直流母线电压的动态特性实现电网同步和惯性响应,机侧换流器根据直流母线电压偏差调整有功功率以模拟一次频率控制。这两种策略都可以有效地保证风机的独立运行,无需锁相环和外部电源。特别地,策略Ⅱ突出了节能特性,将直流电容器中的储备能量用于系统惯性支持和负荷需求响应,以降低风机飞车的风险。为了提高策略Ⅱ在暂态期间并网点的电压质量,该文进一步提出维持并网点电压的改进控制方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了单台风机向若干本地负荷供电的典型孤岛运行模型,在负荷突然降低或升高的情形下分析和对比了所提两种策略的有效性。

刮板机输送功率平衡控制策略及仿真分析

刮板输送机实际运行中会出现两侧电机一侧过载,另一侧轻载的情况,影响机器正常运转。在分析刮板输送机两侧电机电流基础上,以电流作为识别信号,计算机尾电机转速调节信号,并提出张力法调速、电机转矩调速等刮板输送机平衡控制策略。通过刮板输送机仿真模拟系统进行仿真试验分析,表明该策略有效性较高。

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。

级联型光伏并网逆变器在光照不均匀条件下的功率平衡控制

级联型并网逆变器在大容量光伏并网中具有较好的应用前景,有利于解决光伏阵列间的光照不均匀造成的发电效率低的问题。但级联型光伏并网逆变器中各级功率单元实现独立的MPPT调节时会造成直流母线电压的不一致,对装置的安全稳定运行造成了影响。针对每级功率单元中各光伏阵列所受光照不均匀情况,基于光伏阵列等效模型和功率平衡机理,推导出直流侧电压动态平衡方程和逆变器网侧功率模型,并在此基础上提出了基于占空比有功分量修正的功率平衡控制策略及其稳定工作区域。通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性和可行性,结果表明即使在光照严重不均匀的情况下,该方法亦能保证直流母线电压的稳定。

电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究

电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。

基于虚拟磁链的微电网分布式逆变电源的功率平衡控制

对分布式逆变电源组成的微电网在独立运行模式下的功率平衡控制进行了研究。在分析功率下垂特性的基础上,通过引入虚拟阻抗,将传统高压电力系统中的功率下垂特性曲线应用到中低压的微电网,实现微网功率平衡控制,并给出了电压源逆变器的参考控制电压。引入虚拟磁链,将电压的控制转化为空间磁链的控制,通过滞环控制器实现空间磁链的快速跟踪。系统的仿真结果表明系统负载变动时,微电网各逆变电源能合理分配负荷,所述的控制策略有效。

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。

燃料电池混合动力系统的功率平衡控制

针对燃料电池混合动力系统功率平衡控制策略的设计问题,基于前期研究建立的系统状态空间数学模型,通过分析各种备选控制结构的特点和适用性,提出基于闭环状态观测的燃料电池混合动力系统功率平衡控制结构.采用卡尔曼滤波器设计闭环观测器的反馈增益矩阵,采用极点配置法结合系统控制边界条件合理设计闭环控制系统的控制参数.通过离线仿真和实车转鼓试验进行分析验证,结果表明：所提出的功率平衡控制策略可以将动力蓄电池荷电状态控制在45%~55%,能够考虑车辆的动力性和经济性设计要求,具有较好的实用价值.

风光互补逆变器串联发电系统功率平衡控制

介绍了风光互补逆变器串联发电系统的拓扑结构,采用载波移相正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)技术控制各个发电单元逆变器的通断,该调制方式下系统输出电压为多电平,且电压、电流的谐波含量大大降低。在功率预测和功率分配的基础上对发电系统进行能量管理,根据负载功率需求分别通过调节发电单元DC/DC变换器和蓄电池双向DC/DC变换器,控制各个发电单元以及蓄电池的输出功率,达到系统功率平衡控制的目的。仿真结果表明,该功率平衡控制策略能够保证系统功率平衡,满足系统在独立运行时负载功率跟踪控制的要求。

基于DFNN的采煤机牵引电机功率平衡控制

采煤机牵引部双电机采用主从控制方案,利用动态模糊神经网络对从电机进行了动态建模,使从电机能够实时跟踪主电机的转矩,实现了在线功率平衡控制。该方法避免了采煤机电机控制系统精确数学建模的问题。在MATLAB中仿真表明,DFNN比BP神经网络具有较快的训练速度,网络规模得到减少,适合于动态系统的控制。

瞬时转矩在线计算的SRM双电机功率平衡控制

开关磁阻电机(SRM)不同于直流电机或旋转磁场交流电机,其高度非线性特性使得转矩难以在线计算。为解决双电机驱动系统中易出现单台电机负载过重的功率不平衡问题,根据磁共能观测器,提出SRM瞬时转矩在线计算原理和方法。从电机输出功率平衡角度出发,引入双电机瞬时转矩差反馈,提出双电机功率平衡控制原理。实验结果验证了所提策略的可行性与有效性,双电机输出功率平衡,系统动态响应迅速。

基于功率平衡控制原理的双馈风电机组辅助调频方法

高比例的风电并网给电网的功率平衡与频率稳定带来了严峻的挑战,如何充分发挥变速风电机组的有功备用潜力,研究风电场快速可控的调频控制方法成为提高风电消纳能力的关键问题。提出适用于全风速工况的变速变桨距风电机组的改进型有功控制策略,有效地实现了风电场响应电网功率调度指令减载运行并提供旋转备用。考虑风电场分散接入场景,针对机组跳机和负荷脱网等可监测的、大容量的单一扰动/故障事件,基于功率平衡控制原理提出风电场的辅助调频协调控制新方法,在电网功率发生突变时,根据风电场与扰动节点的最短电气距离,合理启动和分配不同风电场的紧急功率控制容量。仿真结果表明,所设计的风电场有功-频率控制方案能从降低暂态频率偏差幅值及减小频率恢复时间两方面,有效地提升系统发生扰动后的频率稳定性。

带式输送机多点驱动功率平衡控制方法研究

主要讨论一种长距离、多点驱动的带式输送机功率平衡控制方法。分析了此类带式输送机在不同负载分布情况下的张力分布变化情况,根据张力分布情况,提出一种协调头中驱之间功率平衡的控制方法,实现头中驱设备根据负载情况协调出力,稳定运行。

煤矿井下带式输送机多机驱动功率平衡智能控制

带式输送机是煤矿井下物料运输的关键设备,多机驱动可以实现大运量和高运输效率。采用智能控制方法实现功率平衡,可以确保各个驱动电机协同工作,避免由功率分配不均导致的效率低下。基于上述需求,设计了煤矿井下带式输送机多机驱动功率平衡智能控制系统。该系统涵盖了调度层和控制层,通过RS-232接口和CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线实现数据传输和电机速度控制。通过对电机功率的监测与采集,设计开环控制及应用自适应参数调整模型,系统实现了在最大负载条件下变频器的稳定运行工作,输出电压和电流维持在额定值附近,证实了系统良好的稳定性和可靠性。

非理想电网下直驱风力发电功率和电流平衡控制

为了应对实际运行时电网电压不平衡情况,提出将电网电压不平衡度作为界定采取不同控制方法的依据,推导了非理想电网下直流母线电压波动机理,开展了基于解耦双同步参考坐标系(DDSRF)的正负序分解的网侧逆变器控制策略研究,提出了能够对非理想电网电压进行准确锁相的新型锁相方法,并在Matlab/Simulink中进行了仿真实验。结果表明1)当电网电压不平衡度较小(小于20%)时,采用电流平衡目标控制;当电网电压不平衡度较大(大于20%)时,采用功率平衡目标控制;2)所提出的控制策略能有效抑制直流母线电压波动,优化并网电能质量;3)二/三阶混合型广义积分器锁相环(MSTOGI-PLL)能够在非理想电网情况下提供准确相位信息,帮助网侧逆变器实现可靠并网。研究结果可为直驱风力发电系统非理想电网下的稳定运行提供参考。

三相PWM整流器不平衡电网下的功率波动抑制控制

在电网电压不平衡下三相电压型整流器会产生负序电流致使有功功率和无功功率波动,而功率的波动又会导致网侧电流的畸变和直流侧电压的波动,从而影响整流器的工作性能。为了解决这些问题,本文利用不平衡电网下无功功率的新定义在α-β两相静止坐标系下建立了三相PWM整流器的数学模型,推导出有功和无功的功率表达式,得到了更为简单的参考电流计算表达式,并提出了相应的控制方案。通过功率平衡控制,可以使电网电流总谐波畸变率降低并且有效抑制直流侧电压的二倍频波动。对所建议的方法通过实验进行了验证,实验结果表明该策略的有效性。

基于多源储能节点拓扑特征的交直流新能源电网功率平衡分区控制

针对接入大规模分布式储能及新能源的交直流混联电网,在电网负荷需求与新能源出力动态波动下的功率平衡控制问题,提出一种基于多种类节点马尔科夫随机场的电网功率不平衡扰动动态分区模型。首先,研究交直流新能源电网节点拓扑结构中蕴含的多能源与交直流同质化及能量交互信息,建立基于节点拓扑能量关联度的适用于功率平衡控制的电网分区模型;其次,在节点拓扑能量关联度模型基础上,提出基于现有电网分区内多源储能节点拓扑关联度高阶先验模型的分区动态优化算法;最后,在东北某新能源大规模交直流送端电网实际运行数据的基础上,建立基于多源分布式储能的电网功率平衡分区控制仿真模型。仿真结果表明,文章建立的模型与算法能够有效协调多源储能与交直流运行状态,实现交直流新能源电网中功率扰动的动态优化控制。

双PWM变换器的功率快速平衡控制

研究了一种用于双PWM变换器的直流母线功率平衡控制方法。该方法根据网侧和机侧变流器数学模型推导出各自的功率微分方程,并在网侧变流器控制中引入机侧变流器功率微分,使得网侧变流器功率及时跟踪机侧变流器功率让直流母线电容功率保持不变;为简化负载功率微分的计算,永磁同步电机采用IP控制方法。同时,为了更好地稳定直流母线电压,在网侧变流器的外环控制中采用直流母线电压的控制方法,从而在直流母线电容容量较小时,直流母线电压仍保持稳定。仿真及实验结果验证了所提出的控制方法的有效性及优越性。

基于H桥的光伏并网逆变器不平衡功率控制

针对采用光伏组件独立供电的H桥光伏并网逆变器,提出了一种不平衡功率控制策略,该策略用于解决光伏板直流侧输出功率不均衡问题。该策略通过实时计算三相交流功率获得三相不平衡功率系数,并依据简化调制算法加入占空比修正量使得三相不平衡功率系数趋向期望值。最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该控制策略的可行性和有效性。