混沌双机互联电力系统在混合脉冲控制下的有限时间稳定性

针对混沌电力系统可能导致相角发散、电压崩溃,严重的甚至导致停电等问题,提出了一种基于混合脉冲控制的混沌双机互联电力系统有限时间稳定控制策略。在混沌双机互联电力系统中,给出其有限时间稳定的混合脉冲控制设计,用混合脉冲控制能使其在有限时间内进入稳定运行状态。最后,通过仿真实验验证了所用方法及所提控制策略的有效性与正确性。

提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略

为有效平滑风电出力,避免电池频繁充放电,提出了基于模型预测控制-模糊控制的并网功率平滑控制策略。首先采用模型预测控制获取风电目标出力与混合储能总输出参考功率;然后,设计了基于超级电容荷电状态的模糊自适应时间常数的一阶低通滤波法,对超级电容与锂电池实现自适应功率分配;接着基于双储能系统的充放电不平衡指标设计了模糊荷电状态优化控制,同时设计了改进双储能工作模式及相应切换规则以避免荷电状态越限;最后在Matlab/Simulink平台上建模仿真,验证了该控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略不仅可以有效平滑风电并网功率,减小储能容量与功率配置,还可以减小锂电池的充放电切换次数,提高系统的双向调节能力。

基于模糊二阶滤波的风电场混合储能双级能量管控策略

为了提高风电场储能系统运行的安全性和经济性,提出一种基于模糊二阶滤波的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)双级能量管控策略。采用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)将风电功率分解为各阶模态分量,并依托于并网标准重构并网功率和HESS功率。理论分析了传统一阶高通滤波能量管理策略存在的使超级电容功率中混叠直流分量、无法有效管控其能量状态的问题,推导出基于双参数二阶滤波的能量管理模型,实现超级电容能量状态的自适应管控,通过优化滤波器参数,在一定程度可减小HESS的容量配置需求。设计了基于模糊规则的蓄电池功率修正策略,可实现蓄电池不同的容量配比和能量状态初值全工况能量管控,实现HESS的安全经济运行。在Matlab/Simulink中搭建了某50 MW风电场模型对所提策略进行了验证。算例结果表明,所提策略能够控制混合储能系统运行于良好的状态,且在不同容量配比和能量初值工况下具有较好的适用性。

基于规则的混联式混合动力系统控制策略

为了进一步提高配备混联式液压混合动力的城市公交车的燃油经济性,充分发挥液压混合动力系统高功率密度的优点,该文提出了一种改进的基于规则的控制策略。通过在Matlab/Simulink环境中建立混合动力系统仿真模型,研究基于规则的控制策略在城市客车用混联式液压混合动力系统的适应性、节油效果等。仿真结果表明:采用改进的基于规则的控制策略,配备混联式液压混合动力系统的城市客车可实现23.4%的节油率。

基于混合双馈入直流输电系统有功无功协调的后续换相失败控制方法

基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)系统的换相失败是威胁电网安全的关键因素,但是受自身调节能力的限制,目前LCC-HVDC后续换相失败的抑制效果有限,甚至对电网产生不利的影响。为此,充分考虑影响LCC-HVDC换相失败的因素,提出了利用基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)系统无功控制能力并兼顾直流有功传输对换相失败影响以及交流有功缺额对电网安全影响的混合双馈入直流输电系统换相失败控制方法。建立了LCC-HVDC逆变站关断角、LCC-HVDC直流电流和VSC-HVDC输出无功的关联模型;计及VSC-HVDC和LCC-HVDC运行约束,提出了基于LCC-HVDC直流电流与VSC-HVDC无功坐标平面的混合双馈入直流输电系统换相失败可控域;建立了以直流系统传输功率变化量最小为目标函数和以换相失败可控域为约束的优化模型,提出了考虑LCC-HVDC有功与VSC-HVDC无功协调的后续换相失败控制方法。仿真算例表明,该方法不仅能够提高LCC-HVDC的换相失败免疫能力,还能最大限度地降低直流传输有功的变化,有利于交直流电网的安全稳定运行。

含VSC-HVDC交直流混合系统机电暂态仿真研究

对含基于电压源型变流器的高压直流输电(VSC-HVDC)交直流混合系统进行机电暂态仿真研究。VSC-HVDC系统的外环功率、电压控制器采用PI控制,以产生内环电流参考值。针对dq同步旋转坐标系下VSC-HVDC交流侧数学模型不能精确解耦的问题,建立基于αβ静止坐标系的VSC-HVDC数学模型,引入比例谐振(PR)控制改进了内环电流控制器,可以无静差跟踪内环电流信号。采用以上控制策略实现VSCHVDC系统的精确解耦控制,并采用双时步仿真方法对VSC-HVDC系统的动态响应进行准确模拟。通过在新英格兰系统上进行仿真实验,验证了所提VSC-HVDC机电暂态控制模型的正确性和双时步混合仿真方法的有效性。

基于定子双绕组异步发电机的交直流混合发电系统

提出了一种基于定子双绕组异步发电机(DSWIG)的交直流混合发电系统。该发电系统能同时输出稳定的变速、变频交流电和高压直流电。系统采取标量型瞬时转差频率控制策略。实验采用一台18k W的双绕组发电机验证了该发电方案的可行性。实验结果显示,该交直流混合发电系统能够在1∶3的宽转速范围内稳定恒功率运行,且具有优秀的动、静态品质。例如,交流输出电压在突加、突卸100%额定负载时,恢复时间小于10ms,大大低于美军标70ms的规定。初步研究成果表明,基于定子双绕组异步发电机的交直流混合发电系统能够为机载、车载等独立电源场合提供有竞争力的解决方案。

混合动力离合器启动发动机的控制策略研究

研究了P2结构混合动力传动系统通过IMG电机和混动离合器对发动机的启动控制。建立了与发动机启动过程相关的关键物理模型和控制策略模型,并分析了模型物理参数和控制参数对启动性能的影响。通过仿真发现,发动机的启动转速、混动离合器的压力控制都会对发动机的启动时间和舒适性造成影响。在发动机启动过程中,对换挡离合器采用滑摩的控制方式来消除混动离合器压力与控制转矩不匹配时产生的冲击。通过对发动机转速的超调量进行监控,动态地自适应调整混动离合器的控制压力以保证控制效果的一致性。为了兼顾不同油门下对发动机启动过程的动力性和舒适性的要求,通过离合器压力控制,对小油门工况采用舒适型启动控制,对大油门工况采用动力型启动控制。整车的试验结果对离合器启动发动机的控制过程进行了验证,从启动时间和舒适性角度满足整车对启动性能的要求。

基于电机控制算法的功率分流混合动力汽车引擎优化研究

针对功率分流混合动力汽车的引擎优化问题,文中提出了一种基础电机的控制算法。首先提出了功率分流传动的一般状态方程,并且使用动力学方程确定发动机与电机的转矩和速度之间的关系。控制算法被设计为使得其可以控制MG1和MG2的转矩,以使得发动机能够在最佳工作线上操作。在验证中,使用两个行星齿轮、离合器和制动器来设计双模式动力分流HEV实验台。使用MG1、MG2、用于模拟发动机的电机和电池的PWM转换器进行实验。结果证实,发动机可以在使用本研究中提出的MG1和MG2转矩控制算法的最佳工作线附近运行。

一款基于双面水冷IGBT的双电机控制器开发与验证

针对双电机混合动力汽车开发了一款双电机控制器。阐述了该控制器的总体设计方案,从系统的结构、硬件、软件进行了分析,提出了基于双面水冷IGBT的双电机控制器设计方案,并对双面水冷散热器进行了热仿真,研究了IGBT模块的散热效果。最后,对试验样机进行了台架试验,由试验波形可看出,所设计的双电机控制器具有良好的控制效果。

蓄电池与超级电容复合电源功率控制研究

蓄电池高比能量与超级电容的高功率密度特性可优势互补构成蓄电池(B)+超级电容(UC)型复合电源。由于子电源性能不同,对此复合双电源进行瞬时功率研究,提出对蓄电池瞬时功率进行高频响应抑制而对超级电容功率输出不予限制的控制方案。系统采用分级管理解决方案并利用CAN通讯交互信息,进行功率分配以及标准工况实验以证明控制方案正确、可靠。此解决方案计算开销小易于工程化实现。

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型。通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。

混合式隔离双向DC-DC变换器建模与控制

为了解决变换器在单移相调制下回流功率较大的问题,分析了双重移相控制变换器的工作原理,研究了在双重移相控制下变换器的功率特性以及最小回流功率的控制方法;对内、外移相比最优参数进行设计,建立了双重移相控制下混合式隔离双向DC-DC变换器的动态小信号模型。最后搭建实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

新型双DSP结构混合有源电力滤波器控制系统

有源电力滤波器是近年发展起来的治理谐波和无功补偿的一种有效的技术。有源电力滤波器主要包括拓扑结构和控制系统两部分,而控制系统是APF的核心部分,决定了APF的性能指标和补偿效果。介绍了一种全数字控制双DSP结构混合有源电力滤波器控制系统,详细分析了全数字控制系统的新型控制算法、硬件电路和软件流程。搭建了一个20KVA的样机进行了实验研究,实验结果表明该装置滤波和无功补偿效果较好,这种HAPF的性能价格比较高,具有良好的工程推广应用价值。

一种智能型双电压混合系统在商用车上的应用

为节省开发成本,以依维柯NJ2046国Ⅴ车型为例,运用合理的智能管理电源系统,使双电压供电系统能够兼容并同步,以便确保该智能双电压混合系统在商用车上的应用。

混合型有源电力滤波器双闭环控制

混合型有源滤波器(HAPF)是一种改善电能质量的装置,针对其无源器件容易造成直流侧电压难以控制以及系统谐振的问题,提出一种变流器输出电流和电感电压反馈的双闭环控制器。首先建立变流器输出电压和无源支路上电感电压的数学模型,但模型中存在大量耦合项,为了实现无静差控制,采用变量前馈的解耦方式消除耦合量。然后对系统控制进行设计,电感电压作为外环保证跟踪精度;选用变流器输出电流作为内环,加入系统有源阻尼,抑制系统谐振尖峰。最后仿真和实验结果表明,该控制策略提高了直流侧电压控制的动态响应速度和稳态精度,同时降低了谐振尖峰对系统稳定性的影响。

SHAPF的电流控制策略及参数设计

为了实现并联混合型有源电力滤波器(SHAPF)高补偿性能的要求,提出一种SHAPF电流双闭环控制策略。利用基波电流环为谐波电流环控制器提供阻尼项,实现有源阻尼的同时减少一组传感器,降低系统复杂度。分析了SHAPF的滤波特性,并给出了SHAPF系统配置的参数设计方法。分析了电流双闭环控制器在离散系统中的稳定性条件,并给出了控制器参数设计方法。搭建了SHAPF的仿真模型与实验样机。结果表明SHAPF具备良好的谐波补偿性能,验证了电流双闭环控制策略及参数设计的合理性。

考虑光热光伏混合电站内外双重电压安全的两阶段无功优化控制

针对实际运行的大规模光热光伏混合电站并网后面临的“内忧外患”电压问题,既受电站内部节点电压状态的影响,也受外部电网系统静态电压稳定状态的影响,提出一种考虑光热光伏混合电站内外双重电压安全的两阶段无功优化控制方法。首先,通过静态电压稳定裕度、节点电压均衡度和无功储备裕度3种指标表征混合电站电压安全状态。然后,结合小时级长时间尺度的光伏出力预测信息,在第I阶段实施有载变压器和电容器慢速调整。针对分钟级短时间尺度内的光伏出力波动,以混合电站内的光伏发电单元、光热发电单元和静止同步补偿器为第II阶段的优化控制对象,实现快速精细化电压调节。所提方法能有效避免全站设备频繁参与优化调整,从而提高控制效率。最后,通过测试系统验证分析结果表明:通过两阶段无功控制协调,所提方法能够抑制光伏出力的波动冲击,有效降低站内电压安全越限和失稳风险。

基于定关断面积的混合双馈入直流输电系统换相失败抑制策略

为充分发挥电压源型换流器高压直流输电（voltage source converter high voltage direct current,VSC-HVDC）对交流系统无功支撑的作用,抑制电网换相换流器高压直流输电（line-commutatedconverterhighvoltagedirectcurrent,LCC-HVDC）换相失败的发生,提出了一种基于定关断面积的混合双馈入直流输电系统换相失败抑制策略。基于定关断面积得出交流电压补偿值,附加至VSC-HVDC逆变器外环无功控制环节,提升故障发生后VSC-HVDC对受端交流系统的无功支撑能力;增加VSC-HVDC动态功率限幅调节控制,优先保证无功功率的传输,同时尽可能减少有功功率的降幅。基于PSCAD/EMTDC进行了仿真分析,仿真结果证明了该控制策略可显著提升LCC-HVDC抵御换相失败的能力,且有效减少直流系统传输功率的降幅。

混合双馈入直流系统中VSC-HVDC对LCC-HVDC换相失败抵御能力的影响

混合双馈入直流输电系统中VSC-HVDC能够改善LCC-HVDC的换相失败抵御能力。基于PSCAD/EMTDC搭建了混合双馈入直流输电系统的电磁暂态仿真模型,研究了当VSC配备2种典型无功控制器,即定无功功率控制器和定交流电压控制器情况下,LCC-HVDC的换相失败抵御能力。通过分析LCC交流母线接地故障情况下系统的运行特性,揭示了VSC-HVDC改善LCC-HVDC换相失败问题的机理。在此基础上,分析了VSC-HVDC对LCC-HVDC换相失败问题改善程度的主要影响因素,研究了VSC与LCC电气距离、VSC控制器调节速度变化时LCC-HVDC的换相特性和故障后直流功率恢复速度。结果表明:结论可以为相关工程的设计和分析提供理论指导。