Mitigating Subsynchronous Resonance Torques Using Dynamic Braking Resistor

Series compensation has proven to increase stability in transmission of electric power. On the other hand insertion of series capacitor results in severe subsynchronous torques. The subsynchronous torque leads to generator-turbine shaft damage. Mitigation of subsynchronous transient torques is achieved through resistor bank connected to generator terminals. The insertion of resistor bank is controlled by fuzzy logic controller. The proposed controller has been tested on IEEE First Benchmark Model and it proved to have good damping for the torsional torques.

应用于储能系统的CLLLC谐振变换器控制策略研究

动态性能和运行效率是CLLLC谐振变换器的重要性能指标。针对传统电压闭环控制加入电流驱动同步整流后系统动态性能进一步变差的问题,提出一种谐振电流内环的电压电流双闭环变频控制策略,并给出双环控制和同步整流的综合控制方法。首先根据变换器的增益特性,分析电感比和品质因数对增益曲线和效率的影响,并据此进行谐振参数设计;其次根据不同谐振状态下的谐振电流特性实现同步整流;最后引入谐振电流内环控制,实现双环控制和同步整流的综合控制。仿真结果表明,所提综合控制策略能够产生精确的同步整流驱动信号,相比于传统电压闭环控制,能够显著改善变换器对负载扰动和电压扰动的动态性能。

采用金豺优化的LLC谐振变换器自抗扰稳压控制

为解决LLC谐振变换器采用传统PID控制时抑制负载冲击能力差的问题,提出采用金豺优化算法(golden jackal optimization,GJO)的改进线性自抗扰控制方法。该方法基于状态空间表达式,结合降阶模型中的参数信息,改进扩张状态观测器的系数矩阵。利用频域拟合的方法获得线性自抗扰控制器参数初值,避免了繁复的人工调参过程。使用GJO算法对线性自抗扰控制器参数寻优,进一步改善控制器性能。实验结果表明,相较于PSO-PID控制器,GJO-MLADRC控制器有效提高了LLC谐振变换器在系统扰动较大的情况下的动态性能,在负载突增、突降2种工况下,调节时间分别缩短了1.5、1.0 ms,输出电压最大波动量分别减小0.10、0.05 V,改进后的LADRC控制策略有效地抑制了恒压模式下负载波动对输出电压的扰动。

主动磁轴承系统建模与准谐振自抗扰振动抑制

为了建立更准确的磁轴承数学模型,优化其控制性能,对磁轴承的电磁力非线性特性和系统固有干扰源进行了分析,通过转子动力学分析建立了含干扰源的主动磁轴承径向耦合系统模型。为抑制系统的振动,提出了一种磁轴承准谐振自抗扰振动抑制方法。通过扩张状态观测器实现系统解耦,简化控制流程,提升系统抗干扰能力;在此基础上,并入准谐振控制器对正弦周期性振动进行抑制。与传统方法相比,该方法控制结构简单,所需整定参数较少。仿真与试验结果表明,所提方法可以有效降低转子位移振动幅值,系统内常见的1、3、5倍频周期性振动得到显著抑制,具有良好的振动抑制效果。

单侧并联储能变流器并网谐振机理分析及抑制方法

为解决单侧并联储能变流器并网谐振问题,对谐振机理进行分析,设计抑制方法。通过研究系统待机与运行工况下的幅相参数,获取谐振特性。将谐振成因分为内因与外因,内因为并联系统输出电流随并机叠加,在并网阻抗上产生谐波压降,导致的电压谐波放大。外因为网侧所含背景电压谐波与并联系统阻抗频率在某些频段重叠。随并机数量增加,系统谐振点频率将降低。采用设计的电压谐波补偿单元进行功率解耦及动态多比例谐振控制器进行控制解耦两种方法,实现谐振抑制。通过仿真验证了谐振成因机理及抑制方法有效性。

自行高炮稳定跟踪系统建模与谐振抑制方法

未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求,根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点,应用动量矩定理及矢量求导,基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。通过对动力学模型的进一步分解,得到方位俯仰姿态角与输入力矩的关系式。综合考虑传动机构的刚度和控制对象的变惯量特性,建立载体运动姿态耦合条件下具有复杂动载荷力矩干扰的双轴稳定跟踪系统控制模型。针对结构谐振设计一种基于极点配置法和变增益加速度反馈的自整定PI控制方法与基于观测等效惯量的自整定陷波器,采用大地坐标系下的等效闭环干扰速率补偿式稳定控制策略,对该控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:在传动机构存在连接弹性的条件下,所给出的控制方法实现了稳定误差不大于2.2×10^(-2) mrad、正弦稳定跟踪误差不大于3.5×10^(-2) mrad,具有良好的控制精度和抗扰动性能;在保证系统拥有较快响应速度的同时,有效抑制了伺服电机变速和稳态过程中的机械谐振,显著降低了负载力矩振荡和负载有效转矩值。

非最小相位法向电磁应力驱动快速刀具伺服系统轨迹跟踪控制

基于快速刀具伺服(FTS)的金刚石车削是复杂光学表面超精密制造的一种高效手段。为进一步提高具有非最小相位特征的电磁法应力驱动FTS的控制性能,将系统逆动力学补偿嵌入主控制回路中以改善被控对象动力学特征。对改善后的被控系统以比例微分积分(PID)和前馈补偿作为主控制器,并以基于内模原理的并联谐振控制器实现周期性轨迹的超高精度跟踪。考虑系统非最小相位特征,结合因子分解和镜像极点配置方法获得了系统稳定逆动力学模型。实验测试结果表明:该文所设计的控制方法,获得了1070 Hz(-3 dB)闭环带宽;100 Hz正弦轨迹实际跟踪误差小于±0.375%,并可对5 nm台阶轨迹进行稳定闭环跟踪,证明所设计的FTS控制系统可有效实现nm精度切削。

光伏场经柔直并网振荡稳定性分析与抑制方法研究

光伏场经柔直送出是未来电力系统发展的一个重要趋势,但是光伏与柔直系统之间的相互作用存在引发系统振荡失稳的风险。为此,文中建立光伏场经柔直并网的开环和闭环互联模型,基于开环模式谐振理论,分析光伏场子系统与柔直子系统之间的动态交互作用。当二者发生强交互作用时,可能会使相应的闭环振荡模式进入复平面右侧,进而引发系统振荡失稳。针对光伏场子系统与柔直子系统之间的交互失稳风险,可以通过调整主导环节的控制参数进行抑制;当控制参数无法调整时,文中提出一种对光伏单元附加阻尼控制器的抑制措施,调整光伏场子系统的开环振荡模式,使其在复平面远离柔直子系统的开环振荡模式,从而破坏模式谐振,使闭环系统稳定。文中通过仿真算例,验证了上述理论分析结果的正确性以及所提阻尼控制器的有效性。

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率复合控制方法

频率的稳定及精确控制是磁耦合谐振式无线电能传输系统高效稳定运行的基础。提出一种基于PI锁相环频率跟踪控制和动态补偿调谐相结合的频率复合控制方法,实现了常规频率控制方法无法同时实现的大范围、高精度和快速频率调节。首先,根据建立的磁耦合谐振式无线电能传输系统数学模型,从原理上分析发生频率失谐的原因,给出了合理的频率失谐检测方法,并分析了系统等效阻抗角与谐振频率之间的对应关系;建立频率跟踪控制与动态补偿调谐的数学模型,以计算并确定锁相环PI参数及动态补偿参数;随后进行仿真并搭建试验平台验证,仿真结果表明该方法对谐振频率的调节速度快、精度高,试验结果验证该方法可以实现谐振频率的快速跟踪,保证系统工作在谐振状态。

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性。将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪。在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统。分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能。仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性。

共振转换器的动力反共振隔振理论与应用

共振转换器是一种有效的动力反共振隔振装置。文章建立了共振转换器的动力学模型,推导了共振转换器隔振系统的力传递率表达式,以此作为理论预测依据分析了其动力反共振隔振特性,并且讨论了相关参数影响,最后介绍了共振转换器在船舶轴系纵向减振方面的应用。仿真结果表明,共振转换器具有液压放大效应和反共振机制,在反共振条件下力传递率可以降低至极低水平,选择低粘度和低密度的流体介质可以提高隔振效果。轴系试验台测试结果显示,共振转换器在隔离宽带振动的同时,还可有效地消减轴系纵向振动的低频共振峰,具有很大的实船应用价值。

一类半主动控制非线性系统的动力学分析

对一类采用半主动控制的非线性系统进行了解析研究。利用平均法得到了该系统在主共振情况下的一阶近似解,并通过奇异性理论在系统的激励幅值和频率调谐量构成的参数空间中对分岔模式进行了分类,表明系统的响应为双翼尖点分岔的普适开折。研究结果证明,该方法不但可以分析半主动控制系统的动力响应,还可以得到该系统的各种分岔行为,从而可用于这一类半主动控制非线性系统的动态分析和控制。

考虑徐变影响的车—线—桥耦合有限元分析

采用Hertz弹性接触模型,推导考虑轨道不平顺的移动车轮—轨道—桥梁耦合单元动力方程,结合车辆动力方程建立车—线—桥耦合系统运动方程,采用自动半步长方法以精确确定轮轨接触状态发生改变的时刻,使用Newmark-β方法直接积分求解。将预应力混凝土简支箱梁桥徐变变形引入轨道不平顺(徐变不平顺),研究其对车—线—桥耦合系统动力响应的影响。结果表明,轨道对徐变变形产生的折角具有明显的缓和作用,能显著降低轮轨接触力和轨道加速度响应;徐变不平顺会引起明显的梁端冲击,显著增加系统的动力响应;采取延长半年铺轨的措施能达到较好的动力控制效果,且对车体加速度的控制效果最明显,响应降低约42%;多跨简支梁桥的周期性徐变不平顺能激起车体更强烈的固有频率振动,同时也表现出波长为梁长一半的受迫振动;不考虑徐变不平顺时相应的敏感波长等于梁长。

基于虚拟同步发电机控制的并网变流器同步频率谐振机理研究

虚拟同步发电机控制策略是解决高渗透率新能源并网问题的有效方案之一。然而,不同于传统同步发电机,变流器模拟的虚拟同步发电机因其快速灵活的调节能力可能引发同步频率谐振现象。通过建立精确的虚拟同步发电机动态模型,分析得到同步频率谐振现象是由电磁磁链的动态过程引入;基于此谐振在控制参数设计不合理时会带来稳定性问题,提出2种阻尼控制的策略来抑制同步频率谐振现象。最后,通过搭建8 k W实验平台,验证了虚拟同步发电机中的同步频率谐振现象及所提阻尼控制策略的有效性。

超高压输电系统可控串补(TCSC)动态模拟

以东北电网拟建的500kV伊敏－冯屯交流输电系统所需可控串联补偿电容装置（TCSC）为研究目标，建立了包括TCSC的整个系统的动态模拟装置。在此基础上，进行了TCSC整体动模装置的基本运行方式、潮流控制以及暂态响应的试验，所得结果与理论分析一致。此外，单回线运行时，在接近谐振点的某一补偿度上，观察到了次同步谐振（SSR）现象，并对此现象进行了分析。

动态电压恢复器启动瞬间谐振问题的研究

介绍了无串联变压器型动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,简称DVR)主电路拓扑结构,对DVR启动瞬间的谐振问题进行了分析和研究,阐述了造成IGBT过电流和输出电压畸变的机理,从输出滤波器设计和控制策略两方面提出了抑制方法。仿真和试验结果表明,采用谐振阻尼控制器能够对DVR启动瞬间的谐振起到良好的阻尼作用,可有效降低谐振现象带来的不利影响。

单相动态电压恢复器复合控制技术

提出在使用直接电流控制策略对动态电压恢复器(DVR)电流内环基波分量进行前馈的基础上,利用改进型比例谐振(PR)控制器形成电压外环进行反馈控制,从而构成单相DVR的复合控制策略;并提出使用改进型自适应算法提取系统基波矢量,基于无功功率补偿策略的思想,利用矢量运算分别获得电压外环反馈控制参考值与电流内环前馈控制参考值的方法。所提出的复合控制策略能够在增强DVR稳定性的同时显著提高其响应速度,使得DVR能对系统电压基波波动及谐波扰动进行补偿,具备功率因数校正的新功能。最后通过仿真和实验,验证了所提算法的可行性和有效性。

基于惯容器的动力反共振隔振器隔振特性分析

基于一种新型惯性元件——惯容器,设计一种新型动力反共振隔振器,研究该隔振器的低频线谱隔振性能,为舰船动力设备的低频线谱隔振研究提供新思路和理论借鉴。考虑隔振基础的非刚性,建立了此种隔振器的动力学模型,分析了系统的动力学特性和振动传递特性,讨论了相关元件参数(弹簧刚度,阻尼系数,惯容值等)对隔振器隔振性能的影响。分析表明并联惯容器后可使隔振器的固有频率降低,使得隔振器具有更低的隔振频段;同时可形成一个反共振频率,当激振频率在该反共振频率附近时具有优良的隔振性能,从而实现良好的低频线谱隔振。

大跨度柔性屋面建筑风振响应研究——突然开孔时的内压及屋面响应研究

研究了大跨度柔性屋面建筑在台风中门窗破坏产生突然开孔,风从开孔涌入引起的内压以及屋面响应问题.假定建筑物体积变化与内压成线性关系,推导了突然开孔时内压以及屋面响应的理论公式,并进行了大跨度平屋面气动弹性模型风洞试验.理论分析结果与试验结果符合较好,说明理论分析有足够的精度.研究结果表明,大跨度柔性屋面建筑突然开孔时有内压突然增大的现象,屋面呈现两个共振频率,屋面柔度能够增大系统阻尼,降低屋面响应,风速以及开孔面积增大时能增大屋面响应.

带谐波补偿功能的动态电压补偿器

根据传统静止坐标和d-q坐标关系推导出相应的静止坐标下的谐振控制器来检测出指定次数的谐波,应用这种静止坐标下的谐振控制器对指定次数的谐波电压进行闭环控制,简单地加到动态电压补偿器(dynamic voltage restorer, DVR)控制系统中以达到补偿谐波电压的目的,而对DVR的基本电压暂降补偿性能的影响很小,提高了DVR的效率。分析了该谐振控制器的幅频和相频特性,指出在将其加入DVR控制系统中进行谐波补偿时不会引起有功功率的流动,对直流侧能量的影响也较小。仿真验证了该控制器不会引起DVR直流侧的功率流向,并可消除绝大部分指定次数的谐波。