基于系统论的负荷预测集成化方法

提出了一种基于系统论的负荷预测集成化方法,该方法将负荷预测视为一个系统,从系统出发得出"自顶而下"的全新预测思路,从而充分体现了负荷预测系统的整体性、相似性和层次性等特点。该方法集成多种负荷预测方法得出总量预测的结果,并将总量进行具体划分,得到负荷的地理时空分布信息。体现了整体与个体的不同,又体现了个体与个体之间的相似。通过实际工作中的应用,证明了整套方法是可行的和有效的。

一种基于FP-tree的最小预测集获取新算法

生成用于预测的关联规则,现有算法生成的关联规则中许多是不必要的。利用分治策略和基于频繁闭子集的FP-TREE生成一种特殊的关联规则集(最小预测集),它比现有规则集小,但是具有同样的预测功能,并且具有发现关键属性的能力。给出了它的算法,并从理论上证明了该算法的正确有效性。

基于集合枚举树的最小预测集挖掘算法

为缩减关联规则存储空间和方便查询关联规则,提出一种前件为单一项目的最小预测集算法。利用集合枚举树找到最大频繁项目集,据此来挖掘最小预测集。对规则扩展的有效性进行证明。实验结果表明,通过该算法得到的最小预测集比传统方法小1个数量级。

基于CBAM-LSTM的风电集群功率短期预测方法

风电功率的精准预测对我国实现“碳达峰”、“碳中和”的目标具有重要意义。传统的风电功率预测方法往往忽视了时间序列数据中的长期依赖关系和空间相关性,导致预测结果不准确。为了解决这个问题,文中提出了了卷积块注意力机制(Convolutional Block Attention Module, CBAM)和长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)相结合的模型。首先,使用CBAM对风电功率时间序列数据特征和数值天气预报中蕴含的空间特性进行提取,该模块能够自适应地学习时间和空间上的重要特征;然后,将提取的特征输入到LSTM层结构中进行功率预测。为了验证所提方法的有效性,使用中国吉林省某风电场的数据集进行验证,实验结果表明,与其他功率预测方法相比,文中所提方法平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)平均降低2.67%;决定系数(R-Square, R2)平均提高23%;均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)平均降低2.69%。

基于FCM和ITransformer-TCN的短期风电集群功率预测

准确的风电功率预测对于电力系统安全稳定运行具有至关重要的意义。针对当前在集群预测中存在集群划分不合理以及在短期预测中精度难以得到有效提升的问题,文中提出了一种基于模糊C均值(Fuzzy C-means, FCM)和ITransformer-时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)的短期风电集群功率预测方法。首先基于FCM聚类算法划分子集群,再利用ITransformer-TCN模型双重特征提取的优势对各子集群建模预测,最后将文中方法应用于中国吉林省某风电集群,与其他方法对比RMSE平均降低了10.8%,验证了模型的有效性。

神朔铁路万吨重载列车涌动有限集预测控制研究

神朔铁路是我国重要的重载货运线路,重载列车运行环境恶劣,操纵困难,列车涌动严重影响运行平稳性和行车安全。针对神朔铁路行车过程中的涌动问题,文章分析了重载列车涌动发生时的信号特征,搭建了基于弹性阻尼车钩的列车多质点动力学模型,通过仿真分析了重载列车无涌动和有涌动时的运行状态,针对重载列车的涌动问题提出了一种有限集预测控制方法,仿真验证了该预测控制能够减小列车涌动时的速度波动和最大车钩力。

基于无参数PMSM的自适应有限集模型预测控制

当永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)采用有限集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)时,性能易受PMSM参数变化的影响,PMSM与控制器之间的参数不匹配会严重影响预测控制的性能。因此,该文提出一种基于无参数PMSM的自适应FCS-MPC控制策略,能够准确地实现预测控制而无需了解电机参数。针对PMSM多参数在线辨识时存在的欠秩问题,利用FCS-MPC固有的开关纹波能产生持续激励的特性,采用递推最小二乘法(recursive least squares,RLS)实现多参数辨识。此外,针对采用FCS-MPC时的逆变器死区时间补偿问题,提出一种考虑死区时间矢量的合成电压矢量输出方案,进一步提高预测控制性能。最后,通过实验验证了所提方法的有效性,实验结果表明,与基于模型的常规FCS-MPC解决方案相比,所提方法能减小预测误差,并且对参数变化和模型不确定性具有非常强的鲁棒性。

三端口柔性多状态开关有限集模型预测控制

柔性多状态开关(SOP)作为一种新型电力电子装置,可提升配电网运行的灵活性与稳定性。SOP通常采用双闭环控制策略,对于三端口SOP而言共需12个PI调节器,控制结构复杂。因此,本文提出一种基于有限集模型预测控制(FCS-MPC)的三端口SOP的内环电流控制方案。该方案无需PI调节器整定且控制灵活,易于实现。建立了三端口SOP的数学模型,分析其工作原理;接着分析了FCS-MPC和双闭环控制的工作原理;在稳态运行条件和动态运行条件下,用Matlab/Simulink对基于FCS-MPC的SOP的运行情况进行仿真,对比分析了双闭环控制和FCS-MPC时的负载电流响应速度。结果表明:FCS-MPC在电流波动时具有更快响应速度,在稳态时具有更好的稳定性和抗干扰性,验证了所提方案的优越性及有效性。

永磁同步电机新型有限集模型预测速度控制

为了保证传统有限集模型预测速度控制中速度采样频率和控制周期一致,使用预测-校正方法进行反馈速度的测量,并结合卡尔曼滤波器进行负载观测,根据控制周期合理安排速度和负载观测的时序。针对传统有限集模型预测速度控制的稳态误差和较大转矩脉动问题,提出一种比例-积分-微分型代价函数,其中积分项用于消除稳态误差,微分项用于抑制转矩脉动。仿真和实验结果表明,所提出的新型有限集模型预测速度控制方法和传统有限集模型预测速度控制方法相比,在稳态时具有更小的稳态误差和转矩脉动,相电流总谐波失真(THD)从65.35%减小到了21.54%;和传统有限集模型预测电流控制方法相比,在起动、加减速和负载突变时的响应速度均加快了0.2~0.5 s,具有更快的动态响应。

基于有限集模型预测控制的UPQC预测直接控制策略

针对统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)线性控制算法中存在的控制结构复杂、控制器参数整定困难以及控制延时等问题,提出一种基于有限集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)的UPQC预测直接控制策略。在分析UPQC直接控制系统构成基础上,基于FCS-MPC基本原理,实现了同步旋转坐标系下UPQC的有限集模型预测直接控制系统建模,有效简化了控制器结构,降低了控制算法的复杂度;基于UPQC系统有功功率平衡以及负载基波电压幅值恒定原控制器参数整定困难以及控制延时等问题,提出一种基于有则,建立了适用于UPQC串联侧与并联侧预测直接控制策略的给定值产生机制;最后,采用Matlab/Simulink仿真软件将所提控制策略与传统线性控制算法进行了对比仿真,并基于DSP (digital signal processor)(10)FPGA (field programmable gate array)(10)TYPHOON HIL402实验平台进行了实验验证,仿真与实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

多电平变换器连续集模型预测控制研究

为解决有限集模型预测控制(FCS-MPC)下变换器输出波形频谱发散、纹波过大的问题,在此提出一种基于矢量分析的连续集模型预测控制(CCS-MPC)策略。该策略采用通过多个基本状态矢量实时合成目标矢量的方式,实现了四开关状态变换器的无差拍控制。同时由于单周期内各矢量作用时间可通过几何方法简便求得,因此该策略便于现有微处理的实现。与FCS-MPC相比,新型CCS-MPC策略能够在不显著增加计算负担的前提下获得优异的频谱特性。该策略在100 kHz氮化镓(GaN)三电平飞跨电容(FC)变换器上进行了实验验证。实验结果显示,与FCS-MPC相比,新型CCS-MPC下变换器的电感电流总谐波失真(THD)降低了60%以上。

基于多变量校正的MMC快速有限集模型预测控制策略

有限集模型预测控制方法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)因其能够实现多目标的控制,在模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)中得到广泛应用。随着子模块数量增加,模型预测控制方法计算量呈指数增长,面临计算复杂度高、权重因子难以整定等问题。为了解决上述问题,提出了一种基于多变量校正控制集的MMC模型预测控制策略(multi-variate adjusting set predictive control,MAS-MPC)。该策略基于输出电流与桥臂电压差对子模块投入控制集进行快速校正,通过评估两个成本函数得到最优开关矢量。此外,提出了一种基于分化中项的电容电压平衡方案,可以有效降低排序算法的复杂度。为了验证所提策略的有效性,使用Matlab/Simulink软件平台搭建了10电平的三相MMC系统,并与传统方案进行比较。所提方案在降低输出电流与环流的谐波含量的同时,大幅减少了系统的计算量,使得系统具有更快速的动态响应速度。

电动汽车双向充电桩有限集模型预测控制研究

为提高电动汽车双向充电桩并网电流质量和抗干扰能力,并抑制其电流谐波,结合模型预测控制特性分析,提出了电动汽车双向充电桩的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法。首先,在同步旋转坐标系下建立了变流器的离散数学模型。然后,在传统模型预测控制基础上设计了输出电流的(k+2)时刻预测值,再将预测值和采样时刻的电流误差以及直流(DC)母线电压的误差作为价值函数的控制因子,寻求价值函数的最小解,以达到最优控制效果。仿真结果表明,相比传统比例积分(PI)前馈控制策略,FCS-MPC有效提高了DC母线电压的稳定性和抗干扰性,并将网侧电流控制在更低的总谐波失真水平下。考虑到组成价值函数控制因子的电压、电流、开关频率等物理量直观且易于采集,FCS-MPC方法可推广应用于同类的电力电子变换器。

改进型永磁同步电机有限控制集模型预测速度控制

永磁同步电机传统有限集模型预测速度控制策略中电压矢量方向固定,可选矢量范围具有一定局限性,输出电压的突然变化,会导致电流纹波较大。因此,提出了一种基于电压细分的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)直接速度控制策略。所提策略在FCS-MPC方案中引入了一组具有可调振幅和可移动原点特征的有限电压细分矢量作为候选电压,同时为了获得更准确的电流预测,使用了双线性变换(即Tustin变换)积分近似。该控制器能够预测未来电流和速度,并使用脉宽调制输出最佳细分电压。采用两电平三相逆变器驱动的永磁同步电机进行仿真验证结果表明,与传统的FCS-MPC方案相比,所提策略有效地减小了电流纹波,拓宽了电压矢量选择的范围,同时提高了电机鲁棒性。

一种改进的永磁同步电机有限集模型预测控制方案设计与实施

为了解决永磁同步电机有限集模型预测控制中存在的电流脉动大、开关次数多等问题,提出基于灰色预测补偿和动态代价函数的FCS-MPC改进方案,从提高参考电流预测精度和增强控制方案对PMSM不同工况适应能力2个方面进行改进。首先,在现有方案的电流环中引入灰色预测用来修正由于参数扰动对q轴参考电流预测值带来的误差;其次,根据PMSM的具体工况,设计模糊控制器获取相应的权重系数组合,用以构建不同控制侧重的动态代价函数,实现对PMSM的有效控制;最后,通过仿真和试验将所提方案与传统FCS-MPC方案进行对比,电流脉动分别降低76.9%和74.7%,开关次数分别降低18.8%和17.5%,转速上升时间分别缩短67.8%和38.1%。结果证明所提方案在降低电流脉动、减少开关次数、缩短响应时间方面的有效性。

风电集群短期及超短期功率预测精度改进方法综述

风电集群短期及超短期功率预测是提升电网健壮性的有力手段。该文总结国内外风电集群短期与超短期功率预测技术的现状,从集群和单个风电场两个方面,归纳风电功率预测技术的分类;从预测流程、数据来源、数据流向、物理层次4个方面论述风电集群功率预测系统的整体框架;提出具有泛化意义的风电功率预测的物理层次结构,并从数据层、映射层、特征层、模型层、反馈层5个不同的层面讨论风电功率预测技术的精度提升方法及其发展方向,对短期、超短期风电功率预测、集群功率预测的研究具有一定参考价值。

两电机转矩同步系统有限集模型预测控制

首先分析了基于转矩跟随结构的两电机转矩同步控制系统,针对传统结构中同步误差开环控制的问题,通过推导同步误差变化率的影响因素,提出了一种基于统一预测模型的两电机转矩同步有限集模型预测控制策略。通过对两电机同步系统进行统一建模,将电机之间的q轴电流同步误差作为统一预测模型的一个状态变量,从预测控制的角度对同步误差实现闭环控制,使同步误差参与逆变器开关状态选择。最后,实验证明了所提控制策略能够实现系统的转矩同步控制。

改进连续集模型预测控制策略在平抑光伏功率波动中的应用

随着光伏渗透率的不断增加,光伏发电的波动性已经成为影响电能质量和电网稳定性的一个重要因素,为此提出了将一种改进连续集模型预测控制策略应用于含储能的分布式光伏发电系统,利用模型预测控制能够对系统阻抗模型进行预测,并增加了在线修正过程,仅使用储能变流器采集的本地数据,即可实现对光伏功率波动的抑制,并保证系统并网点电压的稳定,该方法不再需要监控系统,避免了通信延迟,提高了控制的实时性,同时有助于实现储能在分布式光伏发电系统中的即插即用。实验结果证明了该方法的有效性。

T型三电平并网逆变器有限集模型预测控制快速寻优方法

三电平变流器控制系统采用有限集模型预测控制(FCS-MPC),滚动优化需要遍历所有开关状态,针对其导致处理器运算量增加、处理时间长的问题,提出一种T型三电平并网逆变器优化计算量的FCS-MPC方法。通过构建基于电压预测的单目标代价函数,避免设计权重系数问题,减化单次寻优的步骤;根据直流母线电位分布选择冗余小矢量,实现中点电位平衡,使每个控制周期的预测次数减小至3次,提高寻优效率。有限控制集在预测过程中将所包含矢量的加权误差二次方最小作为依据划分,并利用矢量角补偿系统延迟,提高预测精度,使并网电流质量得到改善。搭建基于RT-Lab的功率硬件在环仿真系统和物理装置验证所提控制策略,实验结果验证了所提理论分析的正确性和控制策略的有效性。

PMSM失磁故障的有限集模型预测容错控制

针对永磁同步电机(PMSM)在复杂牵引工况下转子永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于磁链在线观测的有限集模型预测容错控制方法。首先,建立PMSM失磁故障的数学模型,分析了传统PI控制方法对永磁体失磁故障的容错功能有限。其次,设计永磁体磁链滑模观测器实时观测转子磁链;最后,提出了有限集模型预测的容错控制算法,并把观测的磁链信息反馈到有限集预测容错控制器,使预测模型中的电机参数数值与电机实际参数数值保持一致,以减小永磁体失磁故障对电机控制性能的影响,从而实现失磁故障的容错控制。仿真及实验结果表明,与传统PI控制相比,有限集模型预测容错控制方法的容错能力和鲁棒性更强。