Negative Imaginary Approached High Performance Robust Resonant Controller Design for Single-Phase Islanded Microgrid and Its Voltage Observation on Different Load Condition

This paper presents the design of a high performance robust resonant controller for the islanded single-phase microgrid operation on different loads conditions. The design of the controller is done using the results of Negative Imaginary approach. The performance of the proposed controller has been found much effective to track the instantaneous reference grid voltage. The simulation work has been done with the help of MATLAB/SimPower System toolbox. This shows that the proposed controller provides effective control of voltage against the uncertain load conditions.

Failure laws of narrow pillar and asymmetric control technique of gob-side entry driving in island coal face

In allusion to the problems of complex stress distribution in the surrounding rock and deformation failure laws, as well as the difficulty in roadway supporting of the gob-side entry driving in the island coal face, 2107 face in Chengjiao Colliery is researched as an engineering case. Through physical mechanical test of rock, theoretical and numerical simulation analyses of rock, the analysis model of the roadway overlying strata structure was established, and its parameters quantified. To reveal the deformation law of the surrounding rock, the stability of the overlying strata structure was studied before, during and after the roadway driving. According to the field conditions, the stress distribution in coal pillar was quantified, and the surrounding rock deformation feature studied with different widths of the pillars in gob-side entry driving. Finally, the pillar width of 4 m was considered as the most reasonable. The research results show that there is great difference in support conditions among roadway roof, entity coal side and narrow pillar side. Besides, the asymmetric control technique for support of the surrounding rock was proposed. The asymmetric control technique was proved to be reasonable by field monitoring, support by bolt-net, steel ladder and steel wire truss used in narrow pillar side.

含风光出力随机性的独立微电网二次频率控制

针对风、光发电随机性的问题,提出一种考虑新能源减载参与二次调频的模型预测控制方法。建立包含随机功率扰动的扩展状态矩阵,采用卡尔曼滤波估算随机未知扰动;依据风、光最大可用功率,建立实时变约束,避免机组功率越限;设置合理的权重系数,优先风、光发电出力参与二次调频;通过求解变约束二次规划问题,获得各个机组的优化调频功率。最后,建立含多个光伏、风电的微电网模型,在不同场景下与常规二次调频方法进行对比仿真。仿真结果表明,所提方法能提高系统频率恢复速度,减小系统频率波动,尤其在风、光发电剧烈波动场景下。

考虑节点度紧致化的最优主动解列模型

为解决主动解列模型的连通性和解列模型趋于复杂化导致计算效率下降的问题,本文提出了考虑节点度紧致化的主动解列模型。首先基于单商品流的思想,提出保证孤岛连通性的解析约束;再结合主动解列自身特点和复杂网络中度的概念,提出一种模型紧致化方法以压缩混合整数规划模型的可行域;最后以切负荷与最小潮流中断之和最小为目标求取最优的解列断面。所提模型能保证孤岛内的连通性并且能够较快地求解大型系统的解列问题。3个测试系统的仿真实验表明了该模型的有效性和快速性。

可再生能源高渗透下时滞孤岛微电网的负荷频率控制

针对孤岛微电网系统中大规模接入可再生能源导致的低惯性和开放通信网络中通信延迟对系统稳定运行造成的不可忽略的影响,该文研究变时滞影响下低惯性孤岛微电网系统的负荷频率控制问题。首先,提出一种引入虚拟惯性控制的时滞微电网分层频率控制模型;然后构造一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,它包括时滞乘积项和增广的s-dependent积分项。进而,选取复合松弛积分不等式、二次函数不等式和凸组合等方法与所构造泛函有效配合,得到保守性更低的稳定性判据。最后,通过不同场景的仿真分析验证所提方法在提高孤岛微电网时滞稳定裕度和系统动态性能方面具有更好的效果,并分析了时滞稳定裕度与控制器参数、非线性负载扰动之间的关系。

一体化大型压铸模具温度控制方法

新能源汽车的发展使一体化压铸完成了从0到1的突破,给压铸模具发展带来了新的机遇。压铸模具是一个热交换器,压铸模具成型中的热平衡问题至关重要。以压铸模具的温度控制为基础,介绍了压铸模具的基本概况与压铸成型加工过程中热平衡的重要性,阐述了目前一体化压铸模模温控制所采用的模温控制岛、异形水路、红外线成像技术、模内传感器、一体化压铸模模温控制集成化等方案。模具温度的控制有利于提高铸件质量,延长模具使用寿命,提高压铸效率。

基于Isight的增程式电动汽车定点控制策略优化

基于专家经验和工程经验制定的传统规则能量管理策略并不能适应当前增程式汽车复杂的行驶工况,为了更加精确地控制增程式汽车,使其获得更好的燃油经济性,考虑到增程器中发动机定点控制策略的发动机工作点切换规则影响,采用Cruise建立整车模型、Isight对其参数进行优化的方式探究发动机工作点切换规则对油耗的影响,比较其百公里油耗。研究结果表明,优化后NEDC工况、WLTC工况、混合工况的百公里燃油消耗量分别降低了3.51%、7.3%、8.5%,为增程式汽车定点控制策略优化提供了一种新方法,并验证了其可行性。

基于多目标协调的混合储能功率自适应分配方法

混合储能具有良好的功率可控特性,在孤岛微网中常被用作功率缓冲器,补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题,本文设计了混合储能的功率控制方案,并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对母线功率供求平衡关系的分析,设计了主从并联型储能功率控制方案.其次利用积分器的“时空调零”特性,实现了子单元的功率自主分配;基于此,考虑了不同荷电状态(SOC)下储能最大充放电功率的差异,设计了子单元的SOC分层管理和多目标功率协调策略.仿真结果表明,所提策略实现的功率分配效果满足子单元的功率响应特性;随着超级电容SOCscn偏移加深,所提策略对SOCscn的优化能力越强,初始SOCscn为97%时能提高10.10%的优化性能,这保障了超级电容作为电压源的功率输出能力;所提策略降低了超级电容常态下的蓄电池的输出深度,蓄电池的最大功率深度降低了46.70%,这提高了蓄电池的使用寿命.

一种混合低谐无盲区的孤岛检测方法

主动式检测方法作为一种常用的孤岛检测方法,虽然可以通过增加扰动强度使孤岛检测盲区得以减小,但同时会增大对电网的谐波污染程度。针对此问题,提出了一种混合模糊低谐无盲区的孤岛检测方法,即首先对盲区进行判断,优先使用对电网无谐波污染的被动式孤岛检测方法,若此时处于被动式检测方法盲区之内,则使用一种具有模糊扰动控制的对输出电流第二、四个1/4周期进行扰动的模糊低谐孤岛检测方法。最后搭建相应的仿真模型对所提方法的有效性进行验证。

独立直流微网电压动态轨迹神经网络优化控制策略

为解决独立直流微网功率扰动下电压过渡过程动态偏差大的问题,该文提出一种优化电压动态轨迹的神经网络控制策略。分析下垂控制及其改进方法的控制特性,提出独立直流微网最优电压动态轨迹,并以此为基础,采用神经网络生成参考电压,通过非线性控制实现公共直流母线动态电压偏差最小化。基于向量空间同构原理,提出神经网络降维状态反馈构建方法,并根据系统源荷不平衡功率变化范围提出神经网络控制边界。考虑动态电压偏差及其运动趋势,构建电压扰动分层奖励函数,静态层奖励引导神经网络减小电压偏差,动态层奖励加强神经网络对电压运动趋势的修正,实现电压动态轨迹全过程优化控制。最后,利用MATLAB/Simulink进行算例验证,结果表明所提策略可有效抑制由功率不平衡导致的动态电压偏差,保证公共直流母线电压的快速稳定。

交流微电网谐波功率分布式共享控制策略

交流母线电压的电能质量是微电网分布式控制的关键问题之一,该文将含逆变器接口的分布式发电机连接到微电网母线上,重点研究了含非线性负荷的微电网谐波功率共享问题。为了解决非线性负荷引起的电压畸变,设计了谐波下垂控制器和模型预测电压控制器,替代传统的电压电流双闭环控制。在此基础上,提出了一种基于有限集模型预测控制的分布式协同一致协议,使每个分布式发电单元的谐波功率在公共耦合点均匀分布。该方法可以提高微电网系统的可靠性和灵活性,防止电网扰动和馈线阻抗失配,使谐波功率在分布式发电机组之间精确地按比例分配。仿真结果表明,该控制策略在实现谐波功率共享和改善公共耦合点电压谐波失真方面具有良好的效果。

深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

目的 为解决深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩控制问题,方法 以邢东矿12216运料巷为背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究孤岛面临侧采空区在不同充填率条件下沿空掘巷围岩偏应力分布规律,模拟分析孤岛工作面充填开采时,工作面超前段围岩受动压影响时的偏应力演化特征。结果 结果表明:(1)孤岛工作面沿空掘巷巷道煤柱帮受临侧采空区充填效应影响较大,临侧采空区充填率增加使煤柱上偏应力峰值区呈椭圆形并逐步向采空区侧转移;(2)孤岛充填工作面沿空掘巷顶底板偏应力场形成一个朝向采空区侧的弧形低值带;(3)孤岛充填动压扰动时期,最大偏应力区位于实体煤一侧,距工作面前方8 m左右,距巷道4.3 m左右,峰值可达34 MPa。结论 结合数值模拟分析结果,提出采用“高强度锚杆+大直径高延伸率锚索”协同支护方式,现场工程实践表明,该支护方式沿空巷道围岩控制效果良好。

孤岛微电网电流同步U-I下垂控制方法

采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两部分构成。前者通过调节输出电压相角使各电源输出电流相角一致,以抑制电源间环流;后者依据输出电流的幅值调节输出电压的幅值,使各电源出力依据自身容量分配。在此基础上,建立双端系统的小信号模型,分析电流同步控制环路中控制参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。仿真及实验结果表明,相比U-I下垂控制,所提方法的系统环流减小50%以上,电压畸变率改善近10%,电源间功率分配精度及系统电能质量均得到明显提升。

不等容量微源逆变器改进自适应下垂控制策略

分布式电源经过不同容量的逆变器介入孤岛微电网时,需要考虑逆变器功率分配、电压和电流的稳定性问题。提出通过两台逆变器的无功功率偏差动态调节虚拟阻抗值,来解决由于线路阻抗不一致导致的功率均衡问题。并重新设计功率控制环,在实际功率和给定功率的偏差后增加积分环节,通过动态调节下垂系数使频率和电压能随着系统的运行自我调节。所提策略可以迅速实现功率合理分配、频率和电压的自愈。最后在MATLAB平台搭建仿真模型,验证本策略的可行性。

基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略

当前微电网并联逆变器下垂控制机制一般设定为独立式,控制的范围较难扩展,导致控制补偿差增加。为此,提出对基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略的设计与实践。先进行下垂控制特性提取,采用交互的方式,扩大控制的范围,设计交互控制机制。在此基础上,构建虚拟阻抗自适应微电网并联逆变器下垂控制模型,采用补偿核验的方式确保下垂控制效果。针对选定的5个测试逆变器,经过2个周期的测定得出的控制补偿差被较好地控制在1.05以下,说明此次在虚拟阻抗自适应原理的辅助下,所设计的微电网并联逆变器下垂控制方法更为高效,具有实际的应用价值。

基于双人零和博弈的孤岛微电网有界L2增益负荷频率控制

针对含不确定建模误差和新能源接入的孤岛微电网,提出了一种结合有界L2增益基线控制和扰动补偿的综合负荷频率控制(LFC)方法。首先,推导了微电网的全驱模型,将建模误差和新能源的影响总结成一个综合扰动。为提高系统的鲁棒性,该综合扰动被定义成控制信号的对手玩家。进一步,关于扰动抑制的有界L2增益问题被等价成求解综合扰动和控制信号的零和博弈Nash均衡,由此推导出有界L2增益基线控制器。为改善频率的二次控制,设计了基于五阶广义积分观测器的扰动补偿控制,并在此基础上引入了一种针对发电速率约束(GRC)的新型抗发电速率约束(anti-GRC)措施。最后,搭建了16 MW的新能源-柴油混合微电网仿真模型,并在多种工况下对所提出的综合LFC方法进行测试,验证了其有效性。

孤岛微电网系统的混合控制策略及动态滤波技术研究

应用于孤岛型微电网以实现频率控制功能的传统控制器多为分数阶PID(fractional order PID,FOPID)控制器及模糊分数阶PID(fuzzy fractional order PID,FFOPID)控制器,二者的控制性能均存在局限性。针对这一问题,设计了一种变论域混合FFOPID控制器,用于提高孤岛微电网的频率控制性能。通过对比FOPID、FFOPID以及变论域混合FFOPID3种控制器作用时的不同效果,证明了变论域混合FFOPID控制器相比其他控制器对于孤岛微电网的频率控制有着更好的控制性能。同时考虑了反馈信号受到测量噪声干扰时对控制器的控制性能产生影响进而使得孤岛微电网频率波动增大的情况,并针对此问题使用了动态数据校正(dynamic datareconciliation,DDR)滤波技术。通过对比时域仿真中FOPID、FFOPID以及变论域混合FFOPID控制器各自作用时孤岛微电网频率偏差的输出结果,验证了DDR滤波技术对孤岛微电网的频率控制的显著效果。

分区互联配电网异步孤岛模式切换策略研究

大规模分布式电源的存在允许配电网通过网络重构改变供电方式,实现部分区域在必要时刻以异步孤岛形式运行。但配电网运行方式的改变必然伴随着关键换流器控制模式的切换和参数的调整,如何平稳地实现配电分区在并网和孤岛之间的转换是实现有源配电网安全可靠运行的重要内容。针对通过软开关(soft open point,SOP)实现柔性互联的配电分区,分析了该系统由并网转为异步孤岛运行的暂态特性,提出了基于参考功率自适应的改进下垂控制策略,并采用状态跟踪方法降低了配电网运行状态切换时刻的暂态波动,实现了配电网运行方式的平滑切换。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型进行验证,结果表明,所提控制方法可有效提升分区互联有源配电网运行的灵活性。

时滞孤岛微电网负荷频率控制系统在采样控制下的指数稳定

孤岛微电网配有开放式通讯网络。通讯信息不可避免存在的延迟,会对系统的稳定造成显著影响。针对变时滞影响下的孤岛微电网负荷频率控制系统的稳定性问题进行了研究。首先,建立了考虑时滞的孤岛微电网负荷频率控制系统模型,并据此推导出含时滞项的系统状态方程。然后,在基于采样的事件触发非周期间歇控制策略下,通过数学推导证明了系统在变时滞的影响下能够实现指数稳定。最后,通过仿真分析,验证了所提控制策略的有效性,并将其与最近提出的基于状态控制宽度的事件触发非周期间歇控制策略进行了对比。结果显示,相较于后者,提出的控制策略在系统稳定性方面表现更为高效,且所需的控制次数更少。

某跨海大桥人工岛越浪及防洪排涝能力验证

为保证某跨海大桥在更恶劣极端气象条件下的安全性和可靠度,配合主体工程人工岛防洪排涝设施的设计工作,实施开展了两项波浪物理模型试验来对人工岛排水设施设计方案进行验证及优化。根据试验技术要求,在不同波浪要素、不同挡浪墙顶高程和戗台宽度条件下,测定人工岛南、北两侧护岸顶部的越浪量、最大上水高度和人工岛漫滩情况,并对越浪排水设施的排水能力进行复核。研究中先后验证了南、北侧两护岸原设计方案在初始设计工况和更极端的补充复核工况波浪作用下能否满足越浪排洪的要求,并优化设计方案以满足更极端条件下的排水要求,为本项国家重点工程的设计提供了科学的试验研究依据。研究成果成功应用到了工程实践,在近几年数次超强台风侵袭下,工程未发生任何破坏,避免了人员伤亡和经济损失。