PRINCIPLE TO CLOSED LOOP CONTROL DIFFERENTIAL CYLINDER WITH DOUBLE SPEED VARIABLE PUMPS AND SINGLE LOOP CONTROL SIGNAL

To control the position of differential cylinder closed loop without usingany throttle elements, a flew idea that two speed variable pumps are used to compensate thenon-symmetric flow of differential cylinder is carried out. According to the leaking property of thesystem, a speed offset principle is also proposed to eliminate the cavitation and tension caused bythe leakage and condensation of oil, which makes the system be in the same state as a valvecontrolled circuit. This principle is explained theoretically and experimentally. Further therelationship that the pressures in cylinder chambers change with load and leakage, and therelationship between biasing speed and pre-load pressures in cylinder chambers are established. Theresearch has proved that the new system has similar technique features as those of controlled withservo valves, but due to the elimination of all the throttle lose the efficiency of system can beimproved greatly.

A novel technology for control of variable speed pumped storage power plant

Variable speed pumped storage machines are used extensively in wind power plant and pumped storage power plant. This paper presents direct torque and flux control(DTFC) of a variable speed pumped storage power plant(VSPSP). By this method both torque and flux have been applied to control the VSPSP. The comparison between VSPSP's control strategies is studied. At the first, a wind turbine with the capacity 2.2 k W and DTFC control strategies simulated then a 250 MW VSPSP is simulated with all of its parts(including electrical, mechanical, hydraulic and its control system) by MATLAB software. In all of simulations, both converters including two-level voltage source converter(2LVSC) and three-level voltage source converter(3LVSC) are applied. The results of applying 2LVSC and 3LVSC are the rapid dynamic responses with better efficiency, reducing the total harmonic distortion(THD) and ripple of rotor torque and flux.

基于PLC的变频造纸机双闭环调速控制方法

为了提高变频造纸机的控制精度与稳定性,提出基于PLC的变频造纸机双闭环调速控制方法。首先,对变频造纸机的电机展开建模分析,为后续调速控制提供依据;其次,采用PLC技术设计变频造纸机控制系统,计算造纸机理想转速比,结合实际转速获得控制偏差,采用PI控制方式完成电流调节环节与转速调节环节的控制;最后,引入灰狼算法在变频造纸机双闭环调速控制目标函数的基础上优化PI控制参数,以此实现变频造纸机双闭环调速的优化控制。实验结果表明,在干扰环境中所提方法可高效、稳定地实现控制。

考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制

当系统出现频率跌落时,变速抽蓄机组可大幅降低转速、迅速释放转子动能,从而为系统提供惯量支撑,但目前已有的调频方案未能有效发挥变速抽蓄机组的这一优势。为充分利用转子动能,提出一种考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制策略。首先,从变速抽蓄机组的有功支撑特性和不对称转速约束条件出发,得出适用于变速抽蓄机组的最优频率控制结构,该结构中包含两个时间常数不同的虚拟惯量控制环节。然后,分析各惯量控制环节的作用并整定相关参数。在此基础上,计及变速抽蓄机组运行特性与电力系统调频需求,设计了变速抽蓄机组不对称综合惯量控制策略,使得机组转速降低时可以为系统提供更大的惯量支撑。仿真结果表明,所提调频策略能够充分发挥变速抽蓄机组的优势,维持系统频率稳定。

基于线性自抗扰防卡压力流量回转系统研究

针对煤巷锚杆支护时岩石强度复杂多变而出现的卡钻现象,提出一种线性自抗扰控制(LADRC)算法,通过控制比例先导压力阀和变转速伺服电动机,合理匹配钻进时的压力和流量。为验证上述方法的合理性,设定负载端为突变和渐变两种围岩硬度变化工况,在AMESim与Matlab/Simulink中进行模型搭建和联合仿真实验,并与滑模控制(SMC)和PID控制进行比较。结果表明:根据负载变化,采用比例先导压力阀实现回转马达变扭矩输出,可以解决钻进过程卡钻问题;采用转速环和电流环双闭环控制的伺服电动机,可以根据负载变化调节系统流量。提出的LADRC控制电动机和压力阀相较于滑模控制和PID控制,超调量更小,具有更好的响应性和鲁棒性。

风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制

针对单个变速抽蓄调频容量不足和风电场调频后转子转速恢复容易引发频率二次跌落的问题,提出一种风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制策略。首先,当电网发生频率事件时,该策略根据风电场风速和区域内多分布式变速抽水蓄能可调节容量对电网频率提供支撑。然后,针对风电调频后转子转速恢复过程容易引发系统频率二次跌落的问题,在风电转子转速恢复时通过多分布式变速抽蓄提供功率支撑来缓解系统频率二次跌落。最后,以含风电场与分布式变速抽蓄的四机两区域系统为例,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略相比风电场和多分布式变速抽水蓄能独立调频对于系统具有更好的调频效果。

快速功率波动下大型定/变速机组的响应特性研究

本文对定速机组和变速机组应对快速功率波动时的响应情况进行了对比仿真,研究了九种不同大小、不同频率的功率波动下定速机组和变速机组的响应情况,并利用功率差的平均值、标准值、功率上升(下降)响应时间的平均值、功率延迟时间这四个量化评估指标对定速机组和变速机组的功率响应特性进行了具体分析。结果表明变速机组不仅能有效应对秒级时间内快速波动的新能源出力,对快速新能源出力波动的响应能力也远优于传统定速机组,进一步说明了变速机组应对新能源波动的有效性。

双馈抽水蓄能机组最优功率控制策略及提升风电并网能力仿真

提出一种考虑损耗及转速影响的抽水蓄能机组最优功率控制策略。首先,对抽水蓄能机组在发电和抽水工况下的功率损耗来源进行辨析,推导计及损耗与转速影响的电磁功率与机械功率表达式。然后,计及转子动能对阶跃变化与斜坡变化的不同功率控制策略进行调节能力分析,提出最优功率协调控制策略。最后,构建半实物仿真平台对发电与抽水工况下抽水蓄能机组的不同有功功率阶跃模式进行仿真对比验证。结果表明,该文所提控制策略可优化调速器与励磁控制的协调配合,与传统方法相比,该文方法的功率调节速率更快,对电网功率指令的响应也更为准确,且有效缓解了风电等新能源所带来的消纳及一次调频问题。

基于模型预测控制的全功率变速抽水蓄能与SVG功率协调控制

全功率变速抽水蓄能机组(FSC-VSPSU)通过背靠背变流器接入电网,具有功率快速可调、有功无功独立解耦的优点,在近年来得到了广泛关注。由于新能源场站具有波动性,通常配置静止无功发生器(SVG)来维持系统电压稳定。针对SVG易出现容量不足的状况,研究FSC-VSPSU与SVG功率协调控制。分析了FSC-VSPSU与SVG无功调节特性,提出了基于模型预测控制的功率协调控制策略。采用模型预测控制协调响应时间不同的FSC-VSPSU与SVG,通过电压灵敏度计算无功和电压的关系,建立以并网点电压、FSC-VSPSU电压偏差最小以及SVG无功储备最大为目标的模型预测控制(MPC)问题数学模型,求解得到FSC-VSPSU与SVG功率参考值。通过仿真验证了所提模型预测控制的可行性以及其相较于下垂控制的优越性。

变转速变排量双动力源泵阀协同电液系统特性分析

针对起重机阀控系统响应快但能耗大,泵控系统效率高但控制精度低的问题,提出了一种变转速变排量双动力源泵阀协同的多执行元件电液系统。首先,提出了一种多模式控制策略,即在单动作微动模式下,其中一个动力源卸荷,由于系统小流量时动态响应较慢,因此小流量时采用双变量模式控制系统,通过阀芯位置自适应调节和动力源的压力闭环控制,实现了流量精准匹配的目的;其次,在单动作快速运动模式下,双动力源合流驱动单执行元件,通过控制电液动力源相关参数,补偿了因负载变化引起的泵泄漏量,以实时控制执行元件速度;在复合快速运动模式下,双动力源分流单独驱动多执行元件,通过调节单个动力源的相关参数来实时控制各执行元件速度,以及实现系统流量比例分流的目的;然后,建立了系统AMESim-Simulink的联合仿真模型与试验平台;最后,对该系统在同一设定压差下的不同设定流量的控制特性进行了仿真和试验分析。研究结果表明:该系统能实现负载变化时对流量的补偿目的,并且该系统与定转速变排量泵阀协同液压系统相比,在单动作微动模式下的流量控制精度优化了约14.76%,动态响应时间减少了约0.12 s;在单动作快速运动模式下,流量变化减小了约6.21%,系统能耗降低约了13.94 kJ;在复合快速运动模式下,系统能耗降低了约50.31 kJ;同时,该系统比传统抗流量饱和负载敏感系统具有更好的流量稳定性。

闭式泵控采煤机调高系统的高精度控制

闭式泵控采煤机调高系统取消了传统的控制阀组,系统的能量损失小。但泵控系统由于回路的泄漏、泵的死区等影响,导致其非线性严重、控制精度低下,进而降低了采煤机调高系统的运行品质。针对这一问题,设计了一种变论域模糊自适应PID来对滚筒进行闭环位置控制。结果表明,与传统的PID控制相比,所提出的控制方法可显著提高滚筒的定位能力,稳态时误差可减小65%以上;同时,在随机性负载力的作用下,滚筒的抗扰动能力更强。

含定速与变速机组的抽水蓄能电站一次调频动态特性研究

鉴于含定速与变速机组的抽水蓄能电站安全、稳定、高效联合运行是充分发挥变速机组技术优势的关键,基于数值仿真方法,开展含定速与变速机组的抽水蓄能电站一次调频动态特性研究。首先建立含定速与变速机组的抽水蓄能电站一次调频仿真模型,然后分析定速与变速机组单独运行一次调频动态特性,最后分析定速与变速机组联合运行一次调频动态特性。结果表明,相同的调速器和变频器参数下,变速机组频率阶跃减的幅值越大,动态响应时间越长、速度越快;频率阶跃增幅值越大,动态响应时间越短、速度越快;定速与变速机组联合运行可提高定速机组的出力和有功功率动态响应速度及变速机组的出力动态响应速度,但对变速机组的有功功率动态响应速度的影响较小。

定速与变速抽水蓄能机组联合运行一、二次调频仿真及特性研究

变速抽水蓄能机组在电网频率—功率快速调节及主动支撑等方面相较于定速机组具有独特优势,为此开展定速与变速抽水蓄能机组联合运行一、二次调频仿真及特性研究。即首先建立定速与变速机组联合运行一、二次调频数值仿真模型,然后实现一、二次调频协调仿真,最后揭示定速与变速机组联合运行一、二次调频动态特性。结果表明,频率阶跃的幅值越大,定速与变速机组出力和有功功率一次调频90%目标值响应时间、二次调频目标值响应时间越长。机组的调功指令配比越高,其出力和有功功率的二次调频目标值响应时间越短,变速机组出力和有功功率二次调频目标值响应时间对调功指令配比的变化更为敏感。定速与变速机组的调功指令配比相同时,联合运行的二次调频目标值总体响应时间更短。

基于调速器-变频器协调控制的变速抽蓄机组一次调频研究

变速抽蓄机组可为保障高比例新能源电网频率安全稳定提供重要支撑,是抽水蓄能技术发展的重要方向。因此,开展了基于调速器-变频器协调控制的变速抽蓄机组一次调频研究,首先建立变速抽蓄机组仿真模型,然后分析基于协调控制的变速抽蓄机组一次调频特性,最后揭示基于协调控制的变速-定速抽蓄机组一次调频特性。结果表明,变速抽蓄机组调速器-变频器协调控制模式2下一次调频有功功率的响应速度明显快于控制模式1,调速器对一次调频导叶开度和转速振荡的抑制优于变频器、变频器对一次调频有功功率的调节速度明显快于调速器。变速抽蓄机组采用调速器-变频器协调控制模式1时的一次调频有功功率响应速度略慢于定速抽蓄机组、采用控制模式2时的一次调频有功功率响应速度明显快于定速抽蓄机组。

全功率变速抽水蓄能机组控制策略与调节特性

全功率变速抽水蓄能机组协调控制中通常采用变流器控制机组功率、调速器控制机组频率(转速)的快速功率控制,其忽视了对机组频率安全与效率的影响,且控制模式单一。分析了机组多控制模式振荡特性和功频响应特性,提出了机组发电工况快速频率控制与快速功率控制相结合的协调控制策略,以及水泵工况定导叶开度变转速控制策略。设计了常规试验与性能优化试验结合的变速工况调试方法并应用于我国第一台全功率变速抽水蓄能机组启动调试中,验证了控制策略和调试方法的有效性。现场测试结果表明,调速器和变流器控制不协调易引发机组振荡,采取所提协调策略后机组安全高效运行,且具备百毫秒级的有功、无功快速调节能力。

基于改进NSGA-Ⅲ算法的抽油机井群控变频启动技术

为提升抽油机井群控变频启动运行的安全性,增加抽油机井的抽油量,研究基于改进NSGA-Ⅲ算法的抽油机井群控变频启动技术,降低变频启动的电压偏差,通过分析抽油机井群控变频启动条件,明确降低抽油机井群控变频电机与供电管网的电压偏差可以降低变频启动时的冲击电流,提升变频启动运行的安全性。以最小电压偏差与最大抽油量为目标函数,建立抽油机井群控变频电机启动转速确定模型;在NSGA-Ⅲ算法引入参考点选择策略,得到改进的NSGA-Ⅲ算法;用改进NSGA-Ⅲ算法求解转速确定模型,得到最小电压偏差与最大抽油量对应的变频电机启动转速;根据合闸时刻变频电机的相角差,得到变频电机合闸指令,并按照确定的转速启动抽油机井群控变频电机。实验证明:该技术可有效求解抽油机井群控变频电机转速确定模型,且反转世代距离较小、超体积较大,即该技术的收敛性与分布性较优;该技术可有效启动抽油机井群控变频电机,平均抽油量15.8 t/d,最大电压偏差260 V(DC)。

直缝埋弧焊管JCO成型机泵控系统研究与分析

通过对直缝埋弧焊管JCO成型机的机械结构、变速泵、油缸及上模梁压下动作系统及控制原理分析。利用AMEsim软件建立变频器控制多变量泵的数学模型,并对多油缸压下动作进行仿真模拟。结果表明:仿真数据与现场PDA系统采集的数据进行分析验证,证明仿真数据正确性和可靠性,提出了优化变频电机与变速泵控制的参数,为精确的多缸同步控制及优化主油缸控制系统提供了思路。

基于AMESim和Simulink联合仿真的定量泵-变量马达系统转速控制研究

本文使用了AMESim和Simulink软件构建了定量泵-变量马达系统仿真模型,用于定量泵-变量马达系统的分析,并采用Simulink为主的联合仿真方法。进行了PID和模糊PID两种控制策略的比较研究。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制策略在系统响应时间和稳定性方面表现更出色,尤其在恒转速控制方面表现更佳。

考虑流量变化的并联给水水泵变频调速节能集中控制方法

针对建筑供水中的并联给水水泵工作效率问题,提出流量变化的并联给水水泵变频调速节能集中控制方法。首先,采用无量纲理论对并联给水水泵的运行工况进行分析,划分变频模式和调节模式,根据调频时间和调节模式建立变频调速函数;其次,在整体响应约束下确定并联装置和给水水泵调频参量;再次,在假设存在平衡点的情况下,确定流量变化形式,建立节能集中调控的流量变动方程;最后,确定水泵高效控制区间,针对水泵运行规律的相似性实现集中节能控制方法设计。实验结果表明:新方法能够有效控制并联水泵的扬程和工作效率,实现并联给水水泵的工作目标,具有应用价值。

六边形变换器在全功率抽水蓄能系统中的应用研究

在抽水蓄能系统中,可调速机组可以适应更宽的水头范围,提高机组运行效率。六边形变换器(Hexverter)作为一种高压大容量变换器,可以解决目前变速抽水蓄能系统中变流装置容量小、能量转换效率低以及调速慢等问题。本文提出了基于六边形变换器的全功率抽水蓄能控制系统,对六边形变换器的一般数学模型进行了分析,提出的基于网侧和机侧两种频率的多重解耦控制策略可以实现网侧和机侧功率的控制以及机侧输出电压电流频率灵活可调,基于零序网络的桥臂直流电压平衡控制策略可以实现桥臂直流均压。最后通过仿真和实验验证了六边形变换器在全功率抽蓄系统的应用的有效性。