基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法

为提高混合电磁铁磁力计算的准确性和效率,综合考虑解析法计算速度快和有限元法计算精度高的优势,提出一种基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法.首先,分析混合电磁铁电感与电流的关系,建立考虑磁饱和的非线性电感模型;然后,采用等效面电流法,将2种典型的混合电磁铁结构(结构a、结构b)等效为多电磁线圈的纯电磁铁结构,进而利用能量平衡法推导出通用于串联磁路型混合电磁铁磁力表达式,其中非线性电感的参数变量由有限元仿真法拟合得到.研究结果表明:结构a和结构b利用本文所述方法得到的电磁力计算结果与传统有限元仿真结果的平均偏差为2.54%和2.37%,结构a与实验测量的平均偏差为2.63%,且与传统有限元法相比,计算效率极大提升,即本文所述方法通过较少任务的有限元仿真得到远高于现有解析公式准确性的电磁力计算结果.

一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

不平衡与非线性混合负载下的虚拟同步发电机控制策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的电压源型逆变器通常用作微网中各种分布式电源的接口,在孤岛模式下,微网的电压与频率易受不平衡与非线性混合负载的影响。为解决此问题,该文提出一种电压不平衡和谐波抑制的综合控制策略。首先,建立VSG在两相静止(αβ)坐标系下的等效阻抗模型,分析输出阻抗对系统供电质量的影响;其次,提出基于级联广义积分器(cascaded general-integrator,CGI)的虚拟阻抗实现方法,改善抑制效果,可避免对输出电流求导,提高系统动态性能与谐波抑制能力。然后,采用PI+多谐振并联(PIR)电压控制器对输出电压不平衡与谐波进行抑制。最后,对所提的控制策略进行仿真和实验研究,结果验证了所述控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的正确性与有效性。

微网逆变器带不平衡非线性负载控制策略

微网逆变器具有直流电转换交流电效率高、易于携带、适用场合广泛等优点,因此被广泛运用于分布式电网组网运行中。但带不平衡非线性负载的微网逆变器,是一定时间区段内电压电流等重要指标发生突变现象,造成电路的不稳定,给分布式电网正常运行带来负面影响。本文以微网逆变器带不平衡非线性负载控制策略作为主题,从简要论述微网逆变器结构及原理入手,针对微网逆变器带不平衡非线性负载带来的负面影响,论述了不同的控制策略,最后分别从对这些控制策略进行了 matlab/simulink 实验仿真,对试验数据进行了综合分析。

补偿不平衡负载的HC-SVG相间电压平衡控制与直流电压取值分析

针对由中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator,HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题,提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法,并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先,分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压,建立零序电压前馈控制。其次,基于零序电压与补偿电流的解析关系,讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例,进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比,揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。

不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制

分布式供电系统中的逆变器需要为各种不同的负载提供优质电能。文中针对不平衡和非线性负载提出了三相四桥臂拓扑结构及其极点配置比例—积分—微分(PID)控制。应用开关周期平均法和旋转坐标变换建立连续定常系统模型,根据三相四桥臂逆变系统的控制传递函数、期望的极点分布和性能指标,计算出合适的PID控制参数。对该系统工作于不平衡负载时输出电压的不平衡程度与非线性负载下输出电压的谐波含量进行对比分析,结果表明所提出的设计方法在不平衡负载下具有很强的控制输出电压平衡的能力,在非线性负载下能较好地抑制谐波产生,同时具有很好的动静态特性。该方法与其他控制方法相比具有原理简洁、应用方便、参数整定灵活等优点。详细的仿真和实验结果验证了该方法的正确性。

不平衡非线性负载下三相逆变器的建模与控制

为缓解实际应用场合中不平衡非线性负载对三相逆变器输出电压的影响,并改善混合负载切换时的动态特性,本文提出了基于广义状态空间平均的建模方法和电感电流滑动平均的控制策略。通过广义状态空间平均法对平衡负载下的逆变器进行了准确的建模,并在dq0坐标系下设计了PI控制器,最后利用电感电流滑动平均方法使PI控制器适于三相不平衡负载和非线性负载。与传统控制方法的对比实验表明,本文提出的模型和控制策略能够在保证混合负载下三相电压平衡的基础上,较好地提高负载切换时的动态特性。

混合蚁群算法在非线性谐波平衡分析中的应用

针对蚁群算法局部搜索能力较弱,易于出现停滞和局部收敛、收敛速度慢,不能较好地应用于谐波平衡中的问题,提出了混合蚁群算法。该算法采用蚁群算法的全局搜索能力在全局中搜索初始最优解,利用拟牛顿算法较强的局部搜索能力逐步迭代,最终得到最优解。仿真结果表明:该算法与蚁群算法相比,迭代次数减少了45次,解的收敛可靠性增加了16.23%,同时仿真数据与实测数据拟合较好。混合算法兼顾了蚁群算法和拟牛顿法的优点,明显提高了收敛速度和解的收敛可靠性,克服了蚁群算法局部搜索能力差,收敛速度慢的缺点,对非线性分析具有较大的参考价值。

不平衡、非线性负载电网的可控串联电压优化补偿策略研究

针对串联型电压调节装置(SVR)保护不平衡、非线性敏感负载免受电网电压扰动时,储能装置需要输出有功功率,导致装置成本过高的问题。论文基于补偿电压与负载电流正交的原理,提出用正序基波提取器提取出正序基波分量,在同步参考坐标系下,以负载电流为参考,利用坐标变换计算出参考补偿电压。由于补偿装置输出的电压正交于负载电流,因此储能装置为直流电容器的补偿装置运行时不需要任何有功功率。在Matlab/simulink中建模,用电压滞环控制器控制逆变器输出需要的电压,调节负载电压,验证提出的补偿策略的有效性。

逆变器直流侧有源滤波器对不平衡与非线性负载的补偿

介绍了一种逆变器直流侧有源滤波器系统,这个系统对消除逆变器输入端子处,由于不平衡与非线性负载引起的脉动电流是有效的。对于三相四线逆变器,在中性线中的零序电流也同样被消除。本系统具有响应速度快、效率高的特点。在较高不平衡或非线性负载时,也不需要过大的容性kVA。经分析,仿真和实验表明,这种直流侧有源滤波器系统是有效的。

混合整数非线性规划法求解多组分复杂体系相平衡问题

基于Gibbs自由能最小化原理,提出一种求解多组分复杂体系相平衡问题的混合整数非线性规划(MINLP)方法。通过建立MINLP模型,将相平衡计算问题转化为有约束的双层最优化问题,内层用来计算给定相组合结构下的平衡组成,外层则是搜索最优的相组合结构,整个求解过程通过遗传算法来实现。所建立的方法只需要求解最小化问题,就可以同时给出多相平衡时存在的相数、相态及各相组成。以苯-乙氰-水和甲醇合成两个体系的相平衡计算为例,结果表明该方法是可行和有效的。

低压电网三相不平衡负载非线性动态控制系统设计

为控制由电容补偿造成的电网损耗行为,设计一种新型的低压电网三相不平衡负载非线性动态控制系统。利用非线性投切电路的连接特性,调节电网负载数据存储器与低压电网控制器的分组控制状态,完成新型系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,选取定向的电网控制性能指标,在保持不平衡负载非线性阻抗能力的前提下,对低压电网的控制矢量进行静态调制,完成新型系统的软件运行环境搭建,结合相关硬件执行设备,实现低压电网三相不平衡负载非线性动态控制系统的顺利运行。与常规SVPWM系统相比,应用新型非线性动态控制系统后,单位时间内的电容补偿量不超过7.5×10^13 T,高、低电容数值间的物理落差低至2.0×10^13 T,由电容补偿造成的电网损耗行为得到有效控制。

不平衡和非线性负载下的逆变器控制技术研究

针对越来越多不平衡和非线性负载严重影响电网电能质量的问题提出了一种三相四桥臂拓扑结构,应用对称分量法和旋转坐标变换建立三相四桥臂逆变器在不同坐标系下的数学模型。利用极点配置的原理设计了一种简单的PID控制器,并且结合重复控制器构成双环控制策略。重复控制能够抑制非线性负载引起的波形畸变,提高逆变器的稳态性能。PID控制的动态响应快,可以抑制系统发生大扰动时产生的超调和振荡。仿真结果表明:在三相平衡负载、三相不平衡负载以及非线性负载等多种情况下,三相四桥臂逆变器都能够保持良好的动态特性和电压输出特性。

不平衡及非线性负载下的三相逆变器控制方法

围绕孤立微电网中不平衡及非线性负载下三相逆变器的控制问题,提出一种包含基波电压跟踪、谐波电压抑制、有源阻尼和输出电流限制功能的逆变器控制方法。针对逆变器运行系统建立了传递函数模型,并分析主要硬件回路及控制系统参数对系统稳定性的影响。通过仿真和实验,验证系统传递函数模型的准确性,结果表明:所提出的逆变器控制方法能够在不平衡和非线性负载条件下保证逆变器端电压质量,实现不平衡过载时的限流运行,并具有较好的动态响应特性。

基于负载平衡的混合动力挖掘机功率匹配研究

液压挖掘机在工作时,工况变化剧烈,但在每个工作循环中输出功率是有规律可循的,通过对单工作循环能量的回收与利用,能够使柴油机工况稳定。采用二次调节技术对负载功率进行平衡,使柴油机稳定工作在燃油高效区。利用Simulation X对原机系统进行建模,包括液压系统、柴油机、多体动力学模型,并与试验数据进行对比,验证仿真模型;将油液混合动力系统应用到原机系统,并对主要参数进行匹配;在前馈与压力双控制方案下,对改进后的模型进行功率匹配研究。仿真试验结果研究发现:在前馈与压力双控制方案下,能够减小柴油机装机功率并使柴油机功率输出平稳,基本稳定在燃油高效区。

配出中性导体的IT系统带非线性负载研究

阐述了配出中性导体的IT系统应用于船舶岸电的条件及优越性,综合考虑电压畸变率、中性导体电流等因素,分析了配出中性导体的IT系统带非线性负载时谐波电流规律。在Simulink/MATLAB中建立了系统仿真模型,并搭建了原型系统进行试验,结果表明,配出中性导体的IT系统带非线性负载时满足现行国标对低压配电系统电能质量的相关要求。

整流型非线性负载下分布式电源控制策略

整流型非线性负载是当前主要的谐波污染源,为了解决其对分布式电源输出波形的影响,提出一种5,7次谐波补偿控制策略。通过抑制主要的5,7次谐波,达到控制分布式电源输出波形的目的。该策略也适用于平衡负载的情况。对提出的控制策略进行了仿真研究和实验验证,结果表明所提出的控制策略效果理想,能够为敏感性负荷提供良好的电力供应。

非线性负载条件下孤岛串联型微电网输出控制

为适应孤岛模式下串联型微电网的非线性负载条件,研究了一种基于多准比例谐振(MQPR)的微源逆变器输出电压控制方法。首先对系统结构进行了简要说明。其次分析了非线性负载对系统输出电压的影响,并进行了控制器的设计。最后以含三个混合型微源的串联型微电网为例进行Matlab/Simulink仿真分析。结果表明,该控制方法合理有效。

非线性负载下动车组辅助逆变器控制方式优化

提出将逆变器的非线性负载畸变控制问题转化为动态冲击性不平衡负载的畸变控制问题,将用于不平衡控制的改进型双闭环复合控制模型引入辅助供电系统逆变器控制方式中。通过信号延迟对消(delay signal cancellation,DSC)技术分离电压的正负序分量,并分别跟踪补偿,改善输出电压波形。基于MATLAB/Simulink及dSPACE半实物仿真平台搭建的某车型辅助逆变器模型,验证了所引入的改进型控制方法对三相整流器负载和单相不平衡负载下的逆变器输出电压畸变均有显著改善,拓展了基于DCS的改进型双闭环复合控制方法的应用范围。

双种群混合遗传算法求解航空复合材料柔性调度问题

考虑航空复合材料柔性车间调度中的运输约束,以最小化完工时间为目标,建立调度模型,提出一种改进的双种群混合遗传算法进行求解。根据问题特点,基于工序排序、机器选择和运输约束3个子问题,设计三层实数编码以及对应解码方案。采用混合初始化提高种群质量,进化过程中采用交叉算子执行全局搜索,为双种群设计基于机器负载平衡和变邻域的局部搜索,提高全局和局部搜索能力。与对比算法相比10个测试算例中BPRD指标取得9个最优,APRD指标全部取得最优,t检验显著性有明显差异,验证算法的优越性。将算法应用于航空复合材料车间中,实现实际生产的调度,验证算法的可行性。