新能源电力系统控制与优化

新能源电力的规模化开发以及传统能源的清洁高效利用已成为当前能源革命的主题.目前,我国新能源电力比例持续增加,但受限于化石能源占主导的电源结构,未来很长一段时间内我国将处于混合能源时代.强随机波动性、间歇性以及不确定性使得规模化新能源电力的消纳问题日益严重,我国弃风弃光现象十分突出.深入认知电源侧、电网侧、负荷侧的基本特性,着重解决其控制与优化难题,是实现新能源电力系统安全高效运行的基本前提.本文围绕电源效应、电网响应、负荷响应,着重从电网友好型发电控制、基于多源互补的火力发电弹性控制、适应高比例新能源电力消纳的电网调度控制、需求侧资源特性与主动适应控制以及基于分布式能源的微电网控制5个方面阐述了新能源电力系统局部与全局控制中存在的关键科学问题.

牵引电动机无速度传感器及带速度重投控制

研究了无速度传感器控制技术在大功率电力牵引传动系统中应用问题。在异步电动机Luenberger观测器模型基础上推导出速度自适应辨识算法,针对无速度传感器控制在电力牵引中应用的难题——控制系统的带速度重投,提出了一种初始转速自优化搜索算法,可以在很小的电流、转矩冲击下完成重投励磁过程。实验结果表明该无速度传感器控制系统具有非常高的转矩动态调节性能,可以在极低的定子频率下稳定运行,达到工程化应用的要求。

交流电力测功机的支持向量机模糊PID控制策略

为了提高交流电力测功机运行的稳定性和控制精度,将支持向量回归预测(support vector regression,SVR)、模糊控制、PID控制等相结合,提出一种支持向量机模糊PID控制策略(SVR-fuzzy-PID)。该控制策略首先建立模糊规则,并通过模糊规则调节PID控制器的比例系数、积分系数、微分系数,然后,通过PID控制器控制输出量,在反馈环节利用支持向量回归预测模型预测控制对象在一定时间后的反馈量,并将预测值代替反馈值,从而实现“超前”控制,以解决传统控制系统的控制滞后问题。研究结果表明:该控制策略设计的交流电力测功机系统控制系统比传统的控制系统具有更加优良的性能,可实现交流电力测功机系统的快速和稳定控制。

CJD交流电力测功机的研制

介绍了自行研制的CJD交流电力测功机的结构、工作原理以及系统控制的实现过程.运行结果表明,该CJD交流电力测功机具有结构简单,稳定性、可靠性好,使用方便,适用性广等特点,节能效果显著,能量反馈效率最高可达到74%.

电控气体喷射式LPG发动机的研究与开发

应用LPG作为车用代用燃料,将帕萨特2．0轿车改成LPG单燃料汽车,提出了电控气体喷射式LPG发动机的改进方案,使用Nikki燃料系统作为LPG发动机的电控喷射系统,对LPG发动机的动力性、经济性和排放指标进行了目标规划,以达到对整机的优化控制。研究了LPG发动机的实际应用性,通过发动机台架试验和整车试验证实：经过匹配的LPG单燃料汽车在CO和NO_x排放方面能够实现低排放,达到了欧-Ⅲ排放标准,最高平均车速可达180km/h；发动机在燃用LPG时,最大扭矩向低转速区移动,动力性略低于原机。

从拓扑功能角度探析交流电力弹簧拓扑的衍化发展

本文系统的阐述了交流电力弹簧抑制电网电压波动的基本原理,归纳了现有的交流电力弹簧拓扑结构,包括第1代交流电力弹簧、第2代交流电力弹簧、第3代交流电力弹簧、三相交流电力弹簧、新型交流电力弹簧和统一的交流电力弹簧拓扑;从拓扑功能角度出发,探析了不同拓扑结构电力弹簧的衍化发展及其功能上的异同点,提炼了它们不同的功能特点和应用场合.本文紧接着阐述了交流电力弹簧的相关控制方式,探讨了目前交流电力弹簧的优点及其还存在的缺陷,并对该技术未来的研究方向进行了展望.

用于混合式电动汽车的ISA系统控制方法综述

集成启动/发电系统(IntegratedStarter/Alternator简称ISA)是混合电动车的关键部件之一。硬件约束条件下的电机控制策略决定了ISA的主要电性能。该控制策略分为在电动状态下的每安培最大转矩控制(Tmax/A)和发电状态下的弱磁控制(Flux鄄weakeningcontrol)。对此,至今已提出了多种各有特点的方法。本文阐述和比较了研究较多的几种控制算法及其实现方法。

电动钻机的工作理论基础(二)——系列专题之七

近年来,电驱动已成为石油钻机的主要驱动形式,是钻机自动化、智能化的平台。文章就电动钻机的部分工作理论作初步剖析,包括钻机工作机组对电驱动的要求,可控硅直流电驱动和交流变频电驱动的工作原理,直流电动机和交流变频电动机等的特性分析,电动机的四象限运行和能耗制动原理等。

电动汽车与直流配电网协同的分布式自适应滚动预测调度

为充分挖掘电动汽车(EV)的灵活调度潜力,提出了EV与直流配电网协同的分布式自适应滚动预测调度方法。首先,建立了电压源型换流器、储能及直流配电网潮流的数学模型;然后,构建了不可调度、只充电和可充放电3类EV充电偏好的数学模型,并以日电能损耗和弃光电量的加权和最小为目标建立了直流配电网自适应滚动预测调度模型,通过实时EV集群的取车时间动态更新调度窗口,以满足每辆EV的期望电量需求;最后,建立了直流配电网分布式滚动预测调度模型,并采用交替方向乘子法实现分布式求解,以解决集中式调度通信量大的问题。仿真结果表明,通过对EV与直流配电网灵活性资源的协同调度可显著降低电能损耗、提升分布式电源接纳能力,同时,所采用的分布式算法具有良好的收敛性能和计算速度。

调谐型相间功率控制器稳态电压基本可行域的解析

首先,基于相间功率控制器(IPC)的通用电路模型,分析了IPC稳态电压的基本关系;其次,针对参数共轭条件,提出并定义了调谐型IPC(TIPC)正常稳态运行电压基本可行域的概念及其基本形式,并在此基础上,重点解析了受端等效负荷、电容和电感的电纳、移相环节参数在满足电压基本可行域的前提下各自应该界定的基本可行域;最后,通过典型TIPC的仿真分析,说明了不同TIPC在基本可行域方面存在的差异。本文工作为进一步优化调控基本可行域奠定了基础。

一种基于变频脉冲电场的循环水软化系统

提出一种利用高速变频脉冲电场对工业循环水进行软化的纯物理软化方法,克服化学软化方法运行成本高且污染环境的弊端。通过三片网状阳极的电极结构设计,对三片阳极轮流施加单极性变频脉冲电压,在阳极与阴极之间产生旋转电场,使循环水的阻垢、溶垢与吸垢融为一体,与溶垢和吸垢采用两套电极的软化方法相比,简化了设备及其控制方法,可广泛应用于工业锅炉、中央空调等循环水软化领域。

电动汽车驱动控制系统研究

讨论了电动汽车的两种不同驱动方式。针对电动汽车驱动系统的特殊性，分析了直流传动系统和交流传动系统的特点。结合驱动控制技术的现状，提出了电动汽车交流感应电动机磁场定向控制方案，研究了控制方法，并介绍了新型控制器件。

LPG单燃料汽车的研究与开发

应用LPG作为车用代用燃料,将帕萨特2.0轿车改造为LPG单燃料汽车,提出了LPG单燃料车辆的改进方案,设计出一套LPG单燃料电控喷射系统,研究了LPG单燃料车辆的实际应用性。通过发动机台架试验和整车试验证实,经过匹配的帕萨特2.0单燃料汽车在CO和NOx排放方面能够实现低排放,发动机在燃用LPG时最大扭矩向低转速区移动,动力性略低于原机。

三相交流软起动器的研制

介绍用CMOS数字电路实现的SCR软起动器,对软起动器的工作原理、电路组成作了详细的分析。实验结果表明,该起动器是交流电动机比较理想的软起动器。

基于交替方向乘子法的电动汽车分散式充电控制

大规模电动汽车的无序接入会对电力系统的安全、经济运行产生诸多不利影响。针对这些问题,建立了用户收益最大化及系统有功网损最小化的实时充电控制多目标凸优化模型。引入交替方向乘子算法,将集中式充电优化问题转换为分散式以设备为单位的子优化问题求解。每次迭代设备与相邻的交互信息点之间仅需交互少量信息,利于保护用户的信息安全,并能有效解决集中式控制策略引起通信要求高、计算开销大的问题。IEEE 33节点、实际的119节点配电网系统的仿真结果表明:所提模型与集中式优化模型的计算结果一致,所提算法计算效率高、通信开销小,适用于滚动式实时调度。

ND_5型内燃机车的恒功率调速

本文介绍了ND_5型内燃机车的恒功率调速方法,即牵引发电机双定子绕组串并联转换的方法。文章对其主电路及时序控制逻辑电路作了详细分析,以供参考。

基于增广拉格朗日方法的电动汽车聚合商分散充电控制策略

在电动汽车保有量日益攀升的背景之下,研究了配电网中电动汽车聚合商的分散充电控制策略。考虑配电网的系统约束以及所辖电动汽车充电需求的约束,以分时电价机制下的电动汽车聚合商充电收益最大化为目标,建立了电动汽车聚合商的集中充电控制模型。针对集中控制策略在实际应用中所存在的通信量大、通信成本高、计算效率低以及用户隐私泄露等问题,在集中控制模型的基础上,构造增广拉格朗日函数,引入交替方向乘子法,最终提出了电动汽车聚合商的分散充电控制策略,实现了由个体电动汽车根据本地信息计算充电方案的目标。通过仿真结果验证了该分散充电控制策略可以保证电动汽车聚合商的充电收益最大化,而且有着较高的计算效率和较快的收敛速度。

循环流化床机组快速变负荷运行控制策略研究

循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉机组蓄能与煤粉炉差异较大,独特的燃烧方式形成可观的燃料侧蓄能,为提升CFB机组的快速变负荷能力、促进新能源电力规模化并网提供可能。通过机理分析,建立亚临界及超临界CFB锅炉蓄能理论体系,分析燃料侧及汽水侧蓄能能力、控制调节特性,根据实例量化锅炉蓄能。提出CFB锅炉机组蓄能的利用模式,基于此设计先行能量平衡控制系统,缩短机组响应时间,显著提升变负荷速率,并为大比例掺烧煤泥提供有效控制方法。此外,通过电厂工程运行分别实现了亚临界及超临界CFB机组的快速变负荷运行控制。

不同类型电场辅助冰温贮藏对生鲜猪肉保水性的影响

为研究不同类型电场辅助冰温贮藏对生鲜猪肉保水性的影响,以猪背最长肌为研究对象,对比分析在交变电场辅助冰温、静电场辅助冰温及普通冰温(对照组)贮藏条件下生鲜猪肉水分含量、贮藏损失、蒸煮损失、横向弛豫时间T_(2)、肌原纤维蛋白表面疏水性及结构的变化。结果表明:交变电场和静电场处理组生鲜猪肉水分含量和不易流动水弛豫峰面积比例P21显著高于对照组(P<0.05),贮藏损失、蒸煮损失、肌原纤维蛋白表面疏水性及自由水弛豫峰面积比例P22显著低于对照组(P<0.05),但交变电场处理组和静电场处理组各指标之间无显著差异。综上,输出电压为3300~4000 V所产生的交变电场和输出电压为3800 V所产生的静电场辅助冰温贮藏均可延缓肌原纤维蛋白降解及不易流动水向自由水转化,从而提高生鲜猪肉的保水性,降低贮藏过程中的汁液损失。

电动汽车双向充电桩有限集模型预测控制研究

为提高电动汽车双向充电桩并网电流质量和抗干扰能力,并抑制其电流谐波,结合模型预测控制特性分析,提出了电动汽车双向充电桩的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法。首先,在同步旋转坐标系下建立了变流器的离散数学模型。然后,在传统模型预测控制基础上设计了输出电流的(k+2)时刻预测值,再将预测值和采样时刻的电流误差以及直流(DC)母线电压的误差作为价值函数的控制因子,寻求价值函数的最小解,以达到最优控制效果。仿真结果表明,相比传统比例积分(PI)前馈控制策略,FCS-MPC有效提高了DC母线电压的稳定性和抗干扰性,并将网侧电流控制在更低的总谐波失真水平下。考虑到组成价值函数控制因子的电压、电流、开关频率等物理量直观且易于采集,FCS-MPC方法可推广应用于同类的电力电子变换器。