基于回流功率优化的直流微网DC-DC变流器超螺旋滑模控制

针对直流微网系统中双有源桥直流变换器在系统发生扰动时动态特性差及在单移相调制下变换器效率不高等问题,该文在扩展移相调制下提出一种结合回流功率优化的超螺旋滑模控制策略。首先,分析双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)变换器在扩展移相调制下两种模式的传输功率、回流功率数学模型及软开关特性,并以传输功率数学模型为基础建立DAB变换器的降阶模型。其次,以回流功率作为目标函数,以传输功率和软开关特性作为约束条件,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件法寻找最优移相比组合;利用DAB变换器降阶模型设计超螺旋滑模控制中的等效部分,采用超螺旋算法作为切换部分,这两部分与内移相比D1共同作用生成外移相比D2,用于调节变换器的输出电压。最后进行了仿真及实验验证,实验结果表明:在负载投切、输入电压突变、参考电压改变时变换器具有良好的动态性能,同时能有效地减小回流功率。

基于动态补偿和逆系统方法的有功功率平滑控制

利用逆系统方法将风电系统模型简化为一阶动态系统,并设计其逆系统与之级联,构成伪线性系统.在此基础上设计误差归一化动态补偿控制器,分别对桨距角和机械转矩进行动态补偿,并且针对不同的风机数据,选择适合的补偿系数以描述补偿强度.使用MATLAB/SIMULINK构建系统模型并进行仿真,理论分析和仿真结果证明,该方法通过桨距角的快速动作有效减小了风机机械转矩和输出功率的波动,从而提高了风速变化条件下风能转换系统的可靠性.

基于变桨距和转矩动态控制的直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制

风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨控制和发电机变速控制的发电机有功功率平滑控制策略。考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性,设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。对一台采用该控制策略的直驱永磁同步风力发电机的运行行为进行仿真研究。结果表明,提出的模糊变桨距控制能有效控制发电机转速运行范围,动态滑模控制能使发电机输出平滑的有功功率。与传统最大风能跟踪控制策略相比,所提出的控制方案能有效降低直驱永磁同步风力发电机输出有功功率的波动,控制发电机转速运行范围。

储能型功率补偿系统的无功功率与动态有功功率解耦控制

为降低柴油发电机组的暂态电压与频率波动,并优化其工作效率,以同步旋转坐标系下的发电机数学模型为基础获得了其输出电压和转速的阶跃响应表达式,证明只对其进行无功补偿难以解决输出电压及转速的动态跌落问题。在此基础上提出储能型功率补偿系统与柴油发电机组相并联的联合供电方案,由储能型功率补偿系统提供无功功率和负载动态变化过程的有功功率从而提高系统的动态电能质量。提出了包括无功功率和动态有功功率参考值的产生方法、有功和无功电流闭环解耦控制策略的总体控制方案,给出了相应的仿真和实验结果,结果表明,加入储能型功率补偿系统后,柴油发电机组的功率因数接近1,不输出无功功率,带动阶跃负载时,其输出电压有效值动态跌落远小于5%,动态电能质量得到显著提高。

含飞轮储能单元的直驱永磁风力发电系统有功功率平滑控制

在分析传统直驱永磁风力发电系统运行特性和飞轮储能系统控制的基础上,研究并提出了适用于该发电系统的功率平滑控制策略,所提控制策略无需测量风速。建立了控制系统小信号模型,分析表明所提控制系统在小扰动条件下可保持稳定运行。对含飞轮储能单元的永磁同步风力发电机控制系统进行了仿真计算,仿真结果表明所提控制策略在保证最优风能捕获的前提下可实现良好的系统输出功率平滑控制。

考虑飞轮储能的风电场有功功率平滑控制

在风电场增设飞轮储能装置可以有效地平抑风电场的功率波动,提高电网的风电接纳能力。本文采用在风电场出口母线处接入飞轮储能装置,通过分析风电系统和飞轮储能装置的特性,提出了一种基于瞬时功率理论的有功功率平滑控制策略。在传统低通滤波器的基础上,增加高通滤波器,对网侧有功功率的快速扰动成分进行处理,最终通过低通、高通滤波器来获得飞轮装置的补偿功率,达到对网侧有功功率波动进行抑制的目的。最后利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明,文中的控制策略可以较好地实现电网侧有功功率的平滑控制,减小有功功率波动。

基于约束因子限幅控制的双馈感应发电机有功功率平滑控制

在分析双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)运行特性和传统最大风能追踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略的基础上,给出一种基于约束因子限幅控制的DFIG有功功率平滑控制策略,提出功率输出限幅值可调的控制思想,结合发电机转速控制和风力机变桨距控制来实现输出功率保持在任意给定值。给出了约束因子的表达式和取值规则。在Matlab/Simulink仿真平台上采用所提平滑控制策略,对一个9 MW风电场的有功功率输出特性进行研究,计算了2种控制策略下输出功率的平滑性能指标和方差值。实验结果表明,与传统最大风能追踪控制策略相比,所提出的平滑控制策略能显著减小发电机输出功率的波动,优化了系统的电能质量。

含功率扰动电力系统混沌振荡的动态滑模控制

随着电力行业的飞速发展,电力系统中出现极具危害的混沌振荡可能性增大,维持电力系统稳定的重要性日益突出。通过建立含功率扰动项的四阶电力系统模型,对Lyapunov指数、分岔图和谱熵等进行分析,讨论了功率扰动项的加入对电力系统运动状态的影响。同时,基于具有继电特性的切换函数设计了一种动态面滑模控制器,仿真结果表明该控制器在快速平滑抑制系统混沌振荡的同时,能够有效避免抖振问题,并且具有较强的顽健性。

飞轮储能对永磁直驱风电机组并网有功功率的平滑控制策略研究

针对风速随机性引起的机组并网有功功率波动问题,提出在采用最大风能捕获策略的永磁直驱风电机组交-直-交变流器的直流侧接入飞轮储能系统,利用飞轮系统的能量缓存作用,以实现永磁直驱风电机组的输出有功功率平滑控制。设计了飞轮储能系统的能量控制策略,并对采用了飞轮储能系统的永磁直驱风电机组的运行特性进行了仿真研究,经仿真验证:采用所提出的飞轮储能系统能量控制策略能够有效平滑风电机组输出有功功率,提高了风电机组的输出电能质量。

基于平滑预测LQI的WSN动态功率控制研究

针对当前WSN功率控制算法运算量大、需精确定位且不适用移动网络等问题,提出了一种基于链路质量指示(Link Quality Indication,LQI)的动态功率控制方案。接收节点根据LQI及发送节点的发送功率来计算发送节点的最优发送功率,并采用三次指数平滑算法对LQI进行平滑预测,改善了LQI波动较大的缺陷。Matlab在线建模仿真证明了功率控制策略的正确性,并利用库仑计对JN5148节点的动态功率控制方案进行测试,实验结果表明,网络功耗降低了15.3%。

新型双馈风力发电机有功功率平滑控制策略研究

针对由于风能的不确定性、风力发电机的大惯性以及风力发电系统的响应延迟性等造成的风力发电机输出有功功率在一定范围内有波动的问题,提出了一种新型双馈风力发电机有功功率平滑控制策略。该控制策略在全风速范围内采用变浆与变速协调控制策略,并在其基础上增加了一个有功功率误差控制环节,将转子电压辅助控制指令值作为反馈量加入原来的转子电压控制指令值,通过控制SPWM脉冲发生器来实现风力发电机定子输出有功功率的平滑控制。Matlab/Simulink仿真结果表明,与传统有功功率控制策略相比,该新型有功功率平滑控制策略有效抑制了双馈风力发电机输出有功功率的波动。

一种平滑DFIG有功功率波动的混合控制策略的研究

提出了一种在超同步转速范围内平滑双馈异步风力发电机(DFIG)转子侧有功功率波动的混合控制策略。该策略在传统的双馈异步风力发电机组控制基础上,引入了变桨距和直流侧电压混合控制。变桨距控制用来平滑有功功率波动的低频分量;直流侧电压控制的给定值叠加一个随功率波动变化的偏差电压,用来平滑有功功率波动的高频分量。在Matlab/Simulink平台上,搭建了DFIG构成的风力发电系统,分别采用传统控制策略和文中提出的混合控制策略进行仿真,结果表明,混合控制策略有效平滑了发电机转子侧有功功率的波动。

基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制在多端直流输电的应用

提出一种基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制方案,并将它应用在基于电压源型换流器的多端直流输电系统中,可以通过快速调节陆上电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的传输功率,加强陆上交流系统受到扰动后的稳定性。该控制方式由以下3步实现:1)受到扰动后的陆上交流系统,其内部机组根据振荡形式差异,可划分为两个区域,每个区域的动态特性由系统惯量中心模型来表征;2)以灵敏度系数来描述某个机组的角速度相对陆上某个VSC有功变化的灵敏程度,并提出权重系数来量化每个VSC的调制程度;3)通过基于滑模变结构控制理论的推导,得出附加控制规则。上述方案被应用在PSCAD/EMTDC软件上的一个改进的新英格兰39节点系统中,仿真结果表明,该方法具有很好的控制效果。

考虑预测功率变化趋势的风电有功分群控制策略

风电随机性和波动性导致有功功率调节难度大,为此提出了考虑功率预测趋势的风电有功动态分群控制策略。该策略利用风电超短期功率预测信息和风电场实时运行状态将风电场动态划分6类机群,给出了对风电功率先降后升和先升后降2种非单调变化趋势风电场群的功率预处理方法。在此基础上,确定了各类风电场群的控制原则,通过分析有功功率调节能力给出具体分配方法。利用国内某风电基地超短期功率预测数据进行仿真,验证了所提策略的有效性,结果表明通过风电场动态分群和优化控制,能够实现风电场有功功率的平滑控制,减少输出功率的波动次数。

无刷双馈风力发电机滑模功率解耦控制

首次采用现代控制理论中的滑模变结构方法研究了无刷双馈发电机(BDFM)运行时有功功率与无功功率的解耦控制,在状态方程的基础上,应用Lyapunov函数求得了有功功率与无功功率的滑模控制律,并在Matlab/Simu-link基础上建立了系统的仿真模型。仿真结果表明,滑模变结构控制能够有效的实现有功功率与无功功率的解耦控制,并实现了风能的最大功率捕获,证明了该控制策略的有效性。

电压不平衡条件下VSC-MVDC系统PID加谐振滑模直接功率控制

针对电压不平衡条件下VSC-MVDC系统的控制,提出了基于比例积分微分（proportional-integral-derivative,PID）加谐振（proportional-integral-derivative plus resonant,PIDR）的滑模直接功率控制（sliding mode control direct power control,SMC DPC）策略。推导出一种在保证网侧电流无畸变的条件下对有功和无功纹波幅值之比连续调节的方法。为消除无功纹波对有功输出的影响,提出一种逆向有功纹波注入的策略。应用滑模控制方法设计了包含比例、积分、微分和谐振等控制律的跟踪控制器。其中,谐振控制用于消除有功和无功动态之间耦合对控制性能的影响,有功和无功参考的微分通过简单的代数运算得到。有功和无功纹波控制目标实质相同,对有功采用PIDR而无功采用PID即可实现精确的功率控制。基于SIMULINK/MATLAB平台对一个两端VSC-MVDC系统进行仿真实验,验证了该PIDRSMC DPC策略的有效性。

基于机组动态分类的风电场有功控制策略研究

提出一种基于机组动态分类的风电场有功控制策略,该方法首先根据风力发电机组的运行状态和预测功率等信息对机组进行动态分类,然后根据功率控制目标和机组情况建立有功控制优化模型,计算可控机组的期望输出功率,最后将有功控制目标下达到机组控制器执行,从而实现整个风电场有功控制。以华北地区某风电场为例进行仿真测试,结果表明控制策略的可行性和有效性。

动态电压恢复器的最小视在功率控制

动态电压恢复器(DVR)是补偿电压凹陷最有效的装置,控制方式是其技术核心。文中从能量角度提出了DVR的最小视在功率控制方式,该方式在使DVR的视在功率最小的同时,大大减小了DVR的容量、无功功率和注入电压幅值,并降低了DVR的造价,而且控制简单、计算量小,是一种综合性能较好的控制方式。对采用最小视在功率控制时DVR各方面性能的改进做了详细的理论论证。仿真结果验证了理论论证的正确性。

基于模糊转矩的永磁同步风力发电机输出功率的平滑控制策略研究

为了抑制风电有功功率波动,在深入分析风机转矩一转速特性的基础上,提出了基于模糊转矩控制的功率平滑策略。针对风速的随机性及风电系统的非线性,设计了基于模糊理论的发电机转矩控制器。采用本文提出的控制策略对1台额定功率为1.5MW的直驱永磁同步风力发电机进行仿真了研究,结果表明,与传统MPPT胛控制策略相比,所提出的模糊转矩控制策略能有效抑制电磁转矩的波动,平滑发电机输出的有功波动。

新型功率放大器时变滑模控制方案研究

该文针对一种新型双向Buck逆变器提出了基于时变滑模面的滑模控制策略。该逆变器采用了两组独立对称的双向Buck电路,结合滑模控制策略,实现高性能的交直流信号功率放大。该文给出了电路的工作原理,对时变滑模面方程进行数学建模分析,研究了线性时不变和时变滑模面的动态特性、滑模区域存在条件和稳定条件,并对产生正弦波信号的时变滑模控制系统进行了深入分析。滑模控制方案能有效克服系统参变量变化和外部扰动,充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点。功率放大器可以实现交流信号的准确跟踪和放大,输出频率范围可达1000赫兹。通过1千瓦的实验得出结果,证明了分析设计的正确性。