基于分布式电源主动控制的配电网合环电压波动抑制方法

配电网合环操作可能导致节点电压波动甚至越限,不仅影响负荷的正常运行,还威胁分布式电源(DG)的安全。为此,提出了一种通过DG主动控制,以抑制配电网合环电压波动的新思想。通过分析合环过程中电压波动的产生机理和影响因素,量化了抑制合环过程电压波动的控制需求,进而构建了抑制合环电压波动的DG可行功率集;通过刻画DG的功率可控范围,提出了基于可行功率集与功率可控范围交集判别的DG最优控制点计算方法,并提出了基于DG主动控制的配电网合环电压波动抑制方法。算例表明,该方法能够最大限度上抑制配电网故障恢复过程的合环电压波动,有效提升故障恢复过程的安全性和可靠性。

基于基准频率自适应谐波准谐振控制器的宽变频逆变电源控制研究

360~800 Hz宽变频交流电源系统是多电飞机电力系统的主要发展方向之一。为实现宽变频中频逆变电源在包括带整流型非线性负载等工况下的宽范围谐波抑制,保证其任意基准频率下的输出电压质量,提出一种基于频率基准自适应谐波准谐振控制器的控制策略。基于滤波电感电流反馈,设计了包含数字控制延迟补偿的有源阻尼方案,以抑制输出滤波器的谐振尖峰,对电压控制器的被控对象进行校正使系统得到简化;设计并采用积分与准比例谐振相结合的基波追踪控制器以消除基波频段的稳态误差;提出基准频率自适应的补偿角度设计方法以实现谐波准谐振控制在电压环控制带宽之外的谐波抑制。在理论分析的基础上,搭建了一台300~800 Hz/600 W单相逆变器样机并进行实验测试,结果表明,采用该控制策略的逆变器能够实现宽基波频段内任意基准频率下的宽范围谐波抑制,且具有良好的稳态和动态输出特性。

全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。

矿用隔爆高压配电装置保护及控制电源设计

针对目前井下矿用隔爆高压配电装置保护及控制电源与供电系统同源存在的问题进行分析,提出了矿用独立电源供电的方式。对矿用隔爆高压配电装置保护及控制供电方式进行了分析与设计;对矿用隔爆高压配电装置用独立电源进行了设计;对矿用隔爆高压配电装置保护控制供电方式进行了研究,进一步对其进行了保护控制供电设计和电源切换装置设计。实现了保护及控制供电一用一备独立供电,保障供电系统的安全运行。目前该供电方式已经在潞安化工集团、晋能控股集团的大型矿井实现了井下应用。

基于模糊平均电流控制的电池电源控制器研究

为保障控制器输出电压的稳定性,引进模拟控制理论,对电池电源控制器展开全面的设计研究。建立电池电源控制推挽式拓扑结构,划分电路工作过程;根据作业需求,设计内环和外环的控制器,内环控制器主要实现对系统内部细节的精确控制,而外环控制器用于调整内环的控制参数;参照PD控制器,开发模糊控制器,设计模糊推理规则,描述输入电压与输出电压之间的模糊关系,实现电压模糊化处理。仿真结果表明:提出的控制器在应用中的效果良好,此控制器可以实现对其运行中扰动的控制,以此种方式,保证电压的输出精度。

不同控制方法下混合电源对配电网系统电能质量优化分析

目前分布式电源主要有风、光、储等形式,由于风电与光伏发电的波动性和不确定性,使得配电网系统的电能质量下降,如电压不稳定、谐波量过大等。根据风、光、储三种电源的自身特性,选择相应的控制模型,减小配电网系统的谐波量,提高电能质量。风力发电机发电功率随风能的变化而变化,ip-iq控制方法 能准确捕捉风能变化时风力发电机产生的电压高次谐波及负序电流等参量;光伏发电主要是由于电荷的定向移动而形成稳定的电极,实现太阳能电池板发电,电流电压双环控制方法能够灵敏地反映光伏发电时电荷的移动情况,更好地检测光伏发电的实时动态;功率控制方法 则能够及时地反映蓄电池充放电及负载用电情况。通过上述控制方法,以simulink为平台,组建分布式电源系统,分别对配电网系统处于电压稳定、三相电流不平衡以及电压突变、三相电流不平衡两种情况下进行系统仿真,对配电网系统、风力发电系统、光伏发电系统及负载端的总谐波量进行比较。结果表明,根据不同电源特性实施不同的控制方法 ,可以有效降低整体系统的谐波量,提高配电网系统的电能质量。同时还可有效抑制风、光发电系统自身的谐波量,使得风、光发电系统低压穿越能力得以提高,降低弃风弃光现象的产生。

基于小波变换-模糊控制的复合电源能量管理

以锂电池-超级电容构成的复合电源电动汽车为研究对象,在满足动力性能的前提下,为实现超级电容在合理的荷电状态(SOC)下承担高频率信号,且锂电池承担低频率信号的目标,建立了实时小波变换-模糊控制的能量管理控制策略。基于Matlab/Simulink和ADVISOR软件搭建整车模型,并在NEDC循环工况下进行仿真测试。仿真结果表明,与单一锂电池相比,在小波变换-模糊控制策略下,复合电源锂电池的驱动峰值电流降低了20.68%,寿命提高了16.74%。搭建了按一定比例缩小的复合电源系统试验平台,并在NEDC工况下进行试验验证。结果表明,小波变换-模糊控制策略对复合电源电动汽车的能量管理具有良好的控制效果。

航天器多端口电源控制器拓扑推演和优化方法综述

电源控制器需要完成输入、储能和输出端口功率之间的控制,随着更多不同类型能源接口的加入,具有高功率密度、高效率和其他高性能的多端口变换器成为电源控制器的理想解决方案,其拓扑是实现航天器供配电功能的重要基础。文章针对航天器多端口电源控制器拓扑结构电路应用和任务专项需求,对多种拓扑推演方法和拓扑主要性能优化措施进行详细的调研和总结;在此基础上提出拓扑结构设计重点发展方向,例如归一化的拓扑推演流程、完善的电路拓扑性能优化方法和基于总体角度的电源控制器设计思路。上述研究结果可为更远距离空间探测、更大规模航天器供配电系统建造和航天任务中新型能源管理设计提供参考。

计及控制切换的逆变电源并网系统故障计算方法

并网逆变电源的故障特征受控制策略影响极大,非线性特性显著,传统故障分析方法无法适用。为精确描述故障期间系统电压和电流的变化过程,该文考虑了电力电子换流器的通流能力、故障后的控制策略切换、控制系统的非线性、状态变量的耦合性等因素,提出了一种适用于描述系统时域响应的全状态变量接续求解法。通过控制系统和一次电路的数值积分和微分方程组解析的接续求解得到系统状态量的时域变化全过程。该文以构网型逆变电源并网系统为例,建立PSCAD仿真模型和数学模型,通过仿真结果与该文所提方法的计算结果进行分析和对比,验证了方法的有效性和正确性。

考虑合环延时的含分布式电源配电网合环电流协同控制方法

合环操作常用于配电网故障恢复中,但在合环过程中产生的冲击电流可能导致线路电流越限,不仅可能损坏设备,还会危害人身安全。针对合环电流的抑制大多关注于整体优化,未重视合环暂态过程产生的冲击电流问题,本文提出了一种考虑合环延时与分布式电源(DG)控制协同抑制合环冲击电流的方法。通过分析配电网合环冲击电流的产生过程及原理,刻画了DG出力以及合环延时对于合环冲击电流的影响,建立了DG主动控制与合环协同的控制优化模型,从而提出了考虑合环延时影响以及DG出力的配电网合环冲击电流协同控制方法。算例表明,该方法通过DG出力与预期合环时刻的优化,能够最大程度上控制配电网合环过程中的冲击电流,提升了配电系统的安全性。

改进反激拓扑模式下远端稳压电源控制方案

为提高远端稳压电源的供电质量,最大限度的在高可靠性前提下保证发射设备输出电压快速、平稳地达到设定值,提出一种改进反激拓扑模式下远端稳压电源设计方式,并建立相应数学模型。设计了前置论域整定的模糊比例积分微分(PID)控制算法,通过论域整定模型将模糊PID参数直接映射到模糊规则下,消除试凑法偶然性的同时消除了量化因子对误差的放大作用,有效地避免了过度调整的现象;引用模糊逻辑来实时处理远端稳压电源的动态参量值,并根据反模糊映射函数将生成的量化值映射到控制元件。仿真环境模拟结果表明:与模糊PID控制相比,前置论域整定的模糊PID控制算法具有优良稳态性能,调节时间缩短48.1%,响应时间缩短了28.6%并降低到1.4 ms;与此同时,该控制方案能够有效地抵抗突发性干扰,稳压输出时间缩短了45.5%,响应时间缩短到37.5%。实验结果表明:前置整定模糊PID控制算法可以运用到实际工业环境中,与工业环境下传统控制算法比,前置整定模糊PID控制算法可以大幅提高远端稳压电源的供电质量,具备优良的鲁棒性。

基于电压控制的LC振荡放电融冰电源研究

高频电流的趋肤效应使等效导体中电流产生的热损耗增大,为输电线路融冰提供了一种新的技术方法。文中提出了一种基于LC振荡放电的高频融冰方法,利用RLC串联电路从某一稳态向另一稳态转换时由电容充放电引起电流变化的特性,通过控制电压方波来获得高频的电流。该方法可以有效降低IGBT的开关频率,减少开关损耗。根据功率器件的性能设计了一台融冰电源,仿真实验表明,对长度分别为40 km和35 km的LGJ-400/50导线、LGJ-240/40导线、LGJ-120/25导线和LGJ-70/10导线可获得1 kHz有效融冰电流。

HL-3装置极向场电源环流控制研究

为了实现HL-3装置等离子体位形控制无死区,不仅需要HL-3装置极向场电源具备四象限有环流运行能力而且具备可控且快速过零的特点。根据HL-3 PF电源的拓扑结构和负载特点,推导了四象限电源的环流数学模型,提出了通过实时调节晶闸管导通角来实现环流控制的策略。通过PSIM仿真平台搭建了电源有环流控制仿真模型。仿真结果表明,这种控制策略能够在不同控制目标下实现负载电流快速平稳过零且环流区间零点停留时间小于2ms。研究结果为HL-3装置先进位形等离子体放电稳定控制提供了保障。

电动拖拉机双电源并联控制研究

电动拖拉机具有结构简单和节能减排等优点,但现有电动拖拉机作业时采用单一动力电池能源,存在续航时间短的问题。为了提高电动拖拉机长续航供电能力,提出了一种基于下垂控制的直流双电源并联均流联合供电方案,利用MatLab/Simulink搭建了系统模型。仿真试验表明:单电源可以实现升压稳压控制;基于下垂控制的双电源并联均流能够实现双电源的电流均流;当切换不同功率负载时,系统电压随功率增加按比例下调,验证了该方案的可行性。

多分布式电源孤岛运行的多智能体协同控制方法研究

分布式电源(dlistributed generation,DG)在孤岛运行模式时,由于负荷的波动以及分布式电源接入公共母线的馈线阻抗不同,导致各发电单元难以平衡的分担系统负荷。为此,提出一种交流微电网的分布式协同控制框架,来帮助系统均分功率的同时稳定各DG的输出电压和频率。各DG通过构建的微网多智能体通信网络,与相邻的智能体进行信息交互,引入一致性算法来动态调节馈线虚拟阻抗,修正电压、频率参考值,实现微网内部发电单元功率比例均分以及电压、频率恢复。最后通过Matlab Smulink仿真来验证所提策略的可行性。

构网型分布式电源渗透率高的微电网潮流计算及优化控制

随着微电网(microgrid,MG)中构网型分布式电源(distributed generator,DG)渗透率的提高,传统的潮流计算和优化方法不再适用。基于下垂控制的数学模型,改进传统牛顿拉夫逊法;应用虚拟阻抗松弛DG的无功与电压约束,改进下垂控制;应用改进粒子群优化算法,得到使网损最小的MG优化潮流;通过仿真和实验,验证了该方法的有效性。该文有助于指导构网型DG渗透率高的末端电网或MG的规划与控制。

基于分布式电源接入的储能变流器中点电位控制方法

以提升储能变流器的输出电压质量,研究基于分布式电源接入的储能变流器中点电位控制方法。构建分布式电源接入的储能变流器的数学模型,利用帕克变换矩阵,将储能变流器输出的三相瞬时值信号变换至dq两相同步旋转坐标系下。采用内外环结合的方式,设计平衡控制器。选取PID控制算法作为平衡控制器的内、外环控制算法,分别控制储能变流器的电流与电压,生成最终的储能变流器中点电位控制指令。利用正弦脉宽调制技术,依据控制指令驱动储能变流器功率器件的开关,实现储能变流器的中点电位控制。实验结果表明,采用该方法控制储能变流器的中点电位,直流侧电压与设定值差值仅为2 V,直流侧电流未出现明显的波动。

基于TC377微控制器的整车控制器电源设计

介绍了基于TC377微控制器的整车控制器电源设计,采用TLE7368-3E多通道电源芯片,分别对输入电路设计和输出电路进行设计,并对电源设计进行验证和优化,最终实现对TC377供电,及控制器的静电保护、反接保护和防浪涌保护,输出电压稳定、干净、抗扰性强、驱动能力大,对主控芯片损伤小。整个电源设计只需一个电源芯片,集成度高、成本低,适应于作业恶劣的环境。

中频加热电源模糊自适应PID控制系统的设计与实现

针对中频感应加热电源控制系统存在着严重的非线性、参数时变性以及滞后性和惯性缺陷,同时考虑采用常规PID控制很难取得较好的控制效果,设计了一种模糊自适应PID控制系统。该系统结合模糊控制和常规PID控制两种算法的优势,利用模糊控制在线性整定和修改PID的控制参数,较好地解决了系统的存在问题,获得了良好的动态性能和静态性能。在分析模糊自适应PID控制算法的基础上,详细介绍了模糊化处理、模糊控制规则建立表以及模糊判决和决策表等,分别给出了模糊自适应PID控制参数在线整定程序流程,上位机程序的设计方法,系统硬件组成和工作原理,以及主要部件特性等。通过对系统MATLAB仿真分析,其结果表明:该系统与常规PID控制相比较,具有控制精度高、响应速度快、稳定性好的特点,明显改善了中频感应加热电源的控制效果,具有一定的推广价值。

数据中心储能型不间断电源系统及其控制技术

随着互联网数据中心IDC的快速发展,为其配备的不间断电源系统UPS规模越来越大,由于UPS的电池系统只有在少数的停电时段应用,造成了大量的资源闲置。在保证备电的前提下,充分挖掘UPS中电池系统的储能功能,是一种经济高效的储能形式。在常规UPS的基础上,提出了储能型不间断电源系统(energy storage type of UPS,EUPS)的实现架构,EUPS多种“备电+储能”应用功能的控制策略,以及EUPS参与电网多场景调节的协调控制策略。最后,基于建成的EUPS示范系统,验证了所提的EUPS系统架构和控制策略的有效性。