双有源全桥变换器的超局部模型控制策略

随着高比例新能源及大量不确定负载通过直流变换器接入直流微电网,DC/DC变换器的控制策略对维持直流母线电压稳定起着重要的作用,但源荷的非线性不确定动态特性使得变换器精确建模困难。为此,提出了基于滑模观测器的双有源全桥变换器超局部模型控制策略,构建了DC/DC变换器超局部模型,引入滑模观测器精确估计超局部模型中的未知项,提升控制效果;并通过Lyapunov稳定性理论证明了该控制方法的稳定性。经搭建的仿真和实验平台验证得出:所提控制策略在各种扰动下均可使直流母线电压具有良好的稳定性及鲁棒性。

大直径桩纵向振动广义轴对称连续圈层模型及其应用

现有针对大直径桩纵向振动特性的理论研究主要存在两点不足:(1)所用桩体模型无法充分考虑桩身内的三维波动效应;(2)研究重点集中于高频范围,缺乏对工程价值更为突出的低频振动特性的聚焦分析。针对此两点不足,提出了新型的大直径桩纵向振动广义轴对称连续圈层模型,将桩体看作三维连续介质,同时考虑桩身质点的竖向和径向位移,将桩周土沿径向进行圈层化处理,利用相邻圈层土和桩土接触面耦合关系得到竖向动荷载作用下桩顶复刚度解析解。在验证所提模型合理性基础上,利用其对大直径桩低频振动特性进行探讨分析,重点关注施工扰动效应的影响规律和机理,发现若干创新现象和有益结论,为大直径桩动力设计和承载特性分析提供了更为完备的理论基础。

Deploying process modeling and attitude control of a satellite with a large deployable antenna

Modeling and attitude control methods for a satellite with a large deployable antenna are studied in the present paper. Firstly, for reducing the model dimension, three dynamic models for the deploying process are developed, which are built with the methods of multi-rigid-body dynam- ics, hybrid coordinate and substructure. Then an attitude control method suitable for the deploying process is proposed, which can keep stability under any dynamical parameter variation. Subse- quently, this attitude control is optimized to minimize attitude disturbance during the deploying process. The simulation results show that this attitude control method can keep stability and main- tain proper attitude variation during the deploying process, which indicates that this attitude con- trol method is suitable for practical applications.

大流量装载系统抗物料扰动控制方法研究

大流量装载系统在卸料过程中,由于物料的下坠冲击和流动,会对装载机构的动作精度产生影响。为此针对大流量装载系统设计了其参考模型,并采用基于模型参考的自适应控制方法,验证了其抵抗外部干扰的有效性和可行性,为后续大流量装载系统无人化、智能化革新提供技术支撑。

同步发电机不同实用模型的大扰动特性对比研究

为了研究同步发电机3种实用模型对电力系统大扰动特性和暂态稳定极限的影响,采用dq0坐标系下的实用模型与abc坐标系下的电网模型联立求解的方法,推导了发电机与电网接口关系的方程,建立了以实用模型为基础的单机双回线无穷大系统,并以经过试验验证的场路网耦合时步有限元模型作为标准响应,对各实用模型进行校验。采用上述模型对300 MW同步发电机进行仿真计算表明:3种实用模型的大扰动特性存在明显差异,且暂态稳定极限都较为保守;额定励磁下,实用模型与时步有限元的暂态稳定极限最大相差8.8%。研究结果为电力系统仿真中合理选择发电机模型提供了重要参考。

东北电网大扰动试验仿真计算中的综合负荷模型及其拟合参数

2004年和2005年分别在东北电网进行了4次金属性三相短路大扰动试验。以上述大扰动试验的实测数据为依据,对试验结果和仿真结果进行了对比研究,并调整了励磁系统的模型和参数,恢复了接入低压网络的小电源供电。通过分析各种负荷模型的适应性,给出了考虑配电网的综合负荷模型的拟合参数。采用上述拟合参数进行仿真实验,验证了该综合负荷模型及其拟合参数的正确性和有效性。

中低压柔性直流配电系统稳定性分析模型与机理研究综述

中低压柔性直流配电系统可高效接纳利用光伏、风电等新能源和储能等直流型电源,为电动汽车、数据中心及LED照明等直流型负荷提供高效可靠供电,因此得到广泛关注。然而由于系统内电力电子设备特性各异,直流网络拓扑复杂,控制策略多样,运行状态变化频繁且变化范围较大,使得直流配电网存在多时间尺度小扰动和大扰动稳定性问题。为此,首先对直流配电系统的拓扑类型以及典型控制策略进行了梳理,然后分别对直流配电系统的典型小扰动和大扰动稳定性研究现状进行了详细的综述,最后对直流配电系统稳定性研究进行了总结和展望。

定子绕组暂态过程对电力系统大扰动特性的影响

为了研究发电机3种机电暂态模型定子电压方程中定子绕组暂态(p)和转速变化(ω)对大扰动特性的影响,通过单机变压器双回线无穷大系统对3种模型在定子绕组暂态和转速单独作用以及共同作用等情况下的大扰动特性进行计算,得出定子绕组暂态对发电机大扰动的影响较大;在此基础上,将上述条件下3种模型的大扰动特性和暂态稳定极限与经过试验验证的时步有限元模型进行了对比。结果表明,计及定子绕组暂态和转速变化的3种机电暂态模型的大扰动特性和暂态稳定极限均与时步有限元结果更接近,并且在一定程度上提高了电网的最大传输功率计算值,为电力系统仿真中发电机的建模提供了重要的理论基础。

含大型风电场系统暂态电压稳定性分析

目前,静态电压稳定和暂态功角稳定的机理研究和分析方法已取得很大进展,然而对暂态电压稳定性的研究不够充分,有关暂态电压崩溃的机理、模型和稳定指标的研究尚待深入。为了探讨大型风电场接入电网后在电网受到短时大扰动后的暂态电压稳定性以及故障期间如何保持风电场并网运行并对系统暂态电压稳定提供动态支持,基于双馈风机建立了风电机组的暂态数学模型,分析了含风电场地区电网暂态电压失稳的机理,建立了暂态电压稳定指标和风电机组的综合控制模型,对比分析了不同风电接入容量、不同故障位置以及不同阵风强度下系统节点的暂态电压稳定性。通过改进风电机组的控制模型建立了具有暂态电压支持能力的快速桨距角控制和转子侧变频器控制协调控制模型以改善电网故障期间风电场地区的暂态电压稳定性。最后,通过仿真分析了大型风电场接入电网后系统发生大扰动期间风电机组特性对电网暂态电压稳定性的影响,验证了改进的控制模型对提高风电场地区暂态电压稳定性的有效性。

大电网在线动态安全评估系统电网模型特性分析

总结了目前大电网在线动态安全评估数据中电网模型的两个特点,即负荷挂在220 kV母线及将主变高压侧为110 kV的发电机(简称110 kV发电机)等值成恒阻抗负荷。论证了这种特征对几种分析计算的影响:大扰动动态稳定性分析结果的变化随故障位置、电网状况不同改变;消除了小扰动稳定分析中与110 kV发电机相关的振荡模式;基于方案方式的短路电流计算值偏小;负荷等值使基于潮流的短路电流计算值偏大,发电机等值使基于潮流的短路电流计算值偏小。结论的有效性用电力系统分析综合程序(PSASP)在华中电网数据上进行了验证。

实时动态监测系统在东北电网负荷建模中的作用

东北–华北联网后的计算分析表明,选择不同的发电机和负荷模型对稳定计算结果的影响较大,东北电网负荷模型的建模或校核需要以大扰动试验数据为依据,分析了实时动态监测系统(wide area measurement system,WAMS)在东北电网基于大扰动事件的负荷建模过程中的作用,WAMS是大扰动试验风险可观测、试验出现异常情况可控制的基本保障,为基于大扰动事件负荷建模研究提供了电网动态测试数据,其实测的相量数据同时也是建立仿真计算运行方式的重要数据源。运行经验表明,开展东北电网负荷建模的可持续研究需要基于WAMS的扰动数据收集、处理和分析制度的保障。

基于响应特性的原动机及调速器建模与参数辨识

研究了原动机及调速器的实测建模问题。通过分析燃煤机组与燃气轮机在进行转速阶跃试验时的典型响应特性,提出一种新的原动机及调速器模型,即响应特性模型。根据模型的前提条件,指出了该模型的适用范围。应用响应特性模型以及单纯形算法,对某电厂的原动机及调速器进行了参数辨识,并利用系统发生频率大扰动时的数据进行校核。仿真值与实测值的对比表明,采用响应特性模型并结合实测的参数,在定性与定量两方面,均能较好地模拟实际的原动机及调速器。

大惯量随动系统解析模型预测控制

为了提高时变负载大惯量随动系统的响应速度以及控制精度,将解析模型预测控制运用到负载系统的控制策略中.建立了大惯量随动系统负载的动力学模型,并考虑系统性能指标、能量输入功率和制动功率等约束条件,通过双无迹卡尔曼观测器对负载惯量扰动进行实时观测,实现了大惯量随动系统的解析模型预测控制.仿真试验结果表明,包含了约束条件的解析模型预测控制,减小了大惯量随动系统的响应时间,提高了控制精度,达到了预期的控制效果.

无模型控制方法控制功能的分析研究

无模型控制方法具有一系列良好的控制功能,从控制律的适应能力、收敛性能、抗干扰性能、解耦性能及克服大时滞的性能等5个方面分析了无模型控制方法的控制功能。把经典的PID调节器作为基本的比较对象,采用仿真比较和理论分析相结合的方法进行比较研究。分析与比较结果表明,无模型控制方法具有一系列良好的控制功能,即适应性功能、收敛性能、抗干扰、解耦功能及克服大时滞功能。

基于自抗扰技术的主汽温全程控制

主汽温全程控制是火电机组启动优化的基础技术,但汽温过程的大滞延特性和模型不确定性使常规PID系统控制品质不好,甚至难以投入。针对此问题,设计了基于自抗扰技术的汽温全程控制系统。用时域加性摄动表示对象模型漂移,使系统可以利用关于对象的先验知识。跟踪微分器采用特定线性环节构成,简化了设计过程和控制器结构。试验表明,该系统有较强的鲁棒性和较好的控制品质,在工况大范围变化时,系统输出能很好地跟踪优化启动曲线。

具有双级LC滤波器的恒功率负载系统在大扰动下的稳定性

现代军用多电飞机270 V直流供电系统中的功率电子负载和电动机负载不断增加,这种负载因内部闭环控制而呈现恒功率的特性,即呈现出负阻抗特性,该特性与滤波元件间的相互作用会严重危害系统的稳定性。研究具有双级LC滤波器的恒功率负载系统的稳定性,建立基于混合势函数理论的数学模型,推导得到系统在大扰动条件下的稳定性判据。该判据是在考虑恒功率负载负阻抗大小的基础上,给出了滤波器元件参数的约束条件。分析及实验结果表明,该判据能够保障系统在大扰动下的稳定性,且结构简单,便于应用。

具有阻尼滤波器的恒功率负载系统在大扰动下的稳定性

现代飞机供电系统的变换器负载和电动机负载不断增加,这种负载因内部闭环控制而呈现恒功率特性,即负阻抗特性,这对系统稳定性提出挑战。本文提出加入参数恰当的阻尼滤波器以增强恒功率负载系统的稳定性,并基于混合势函数理论建立了4种结构的阻尼滤波器与恒功率负载组合系统的数学模型,分别推导得到了系统大扰动条件下的稳定性判据。该判据是在考虑恒功率负载负阻抗大小的基础上,给出了阻尼滤波器元件参数的约束条件。最后对大扰动判据进行了实验验证。

合成氨生产中的氢氮比控制系统

本文介绍了合成氨生产中氢氮比的一种控制方案.几乎所有的合成氨装置对氢氮比的控制都存在一定的问题.因为氢氮比系统是一个超大时滞系统,大时滞系统的控制问题是过程控制中的难题,超大时滞系统的控制更为困难.本文采取无模型控制方法加前馈来解决这一难题,实践证明这一途经是正确的.

配电网综合负荷模型在东北电网稳定计算中的应用

将东北电网大扰动试验实测数据拟合得到的配电网综合负荷模型应用于东北电网稳定计算中,定量分析了东北电网的暂态稳定性和电压稳定性。仿真计算结果表明,采用该负荷模型后东北电网主要安全断面的传输功率极限提高了约300MW,在保证电网安全稳定运行的前提下,大大缓解了东北电网送电需求紧张的状况。基于该综合负荷模型得到的东北电网的动态特性更符合实际情况,更全面地反映了东北电网的动态特性。

非均匀散粒体自组织临界性机制初探

通过干燥沙石散粒体临界态沙坡实验,证实了沙石颗粒组成的非均匀系数是影响散粒体坡面崩塌自组织临界性的重要因素。利用大型粗颗粒实验系统,进行了不同非均匀系统散粒体沙石相对密度和直剪测试,以此对散粒体自组织临界性的形成条件和机制进行了初步分析。根据随着颗粒非均匀程度增大,堆积体的颗粒堆积结构渐趋复杂,颗粒间运动摩擦阻力增大的实验现象,提出观点非均匀散粒体系统的物理力学性质具有失稳状态多样性和能量耗散加剧的特点,使扰动-反馈的放大作用被抑制,从而能够保持整体结构稳定,因此,大尺度的系统也可以呈现自组织临界性现象。