惯量阻尼自适应虚拟直流发电机控制策略

直流微网无需考虑频率、相位等因素,拓扑结构简单且易于控制,但基于大量电力电子变换器接口的直流微网惯性较低,严重时会影响微网的安全稳定运行。针对此问题,文中通过分析扰动时电压波动各阶段系统对惯性的需求,以及惯量阻尼参数对系统惯性的影响,提出了一种附加动态调节系数的惯量阻尼自适应控制策略,可以根据电压变化率与电压偏差灵活调节系统惯性,减小功率波动对母线电压的影响。建立了系统小信号模型,利用阻抗比判据分析了惯量阻尼参数的小信号稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了直流微网仿真模型进行分析,验证了控制策略的有效性。

低惯量交流系统并网变流器次/超同步振荡分析

低惯量电力系统中跟网型变流器可能会与同步机转子动态产生交互,给系统稳定性分析引入新的问题,仅靠跟网型设备动态和短路比衡量交流系统强度不再准确。为此,该文综合分析系统惯量和短路比对跟网型变流器小干扰同步稳定的影响,提出适用于分析低惯量系统中并网变流器稳定性的方法,所提方法计算量低、物理意义明确。首先,推导变流器和同步机混联系统的闭环模型,并提取出能表征低惯量动态的相互作用系数矩阵,定性分析两类设备间的交互关系。其次,基于模态摄动理论,将原多机系统解耦为稳定性等效的子系统。然后,选取适用于分析小干扰同步稳定问题的相位主导回路,根据该回路提出综合考虑惯量和短路比的稳定性分析方法。最后,基于仿真算例验证了所提低惯量系统中并网变流器小干扰同步稳定性分析方法的有效性。

VSG惯量及阻尼的协同自适应控制研究

针对常规自适应控制的虚拟同步发电机在微网变化后虚拟惯量及阻尼之间不协调的调整可能导致系统出现较严重的频率波动问题,设计一种新型的虚拟同步发电机参数协同自适应控制策略。首先,结合扰动发生后系统在不同阶段暂态能量转换过程,提出一种指数型虚拟惯量自适应控制技术方案;然后,基于系统动态特性指标要求,在虚拟惯量和阻尼之间建立一种函数关系,并给出关键参数选取原则和具体范围,使惯量和阻尼协同调节以保持系统始终处于最佳阻尼比状态;最后,通过仿真对比证明了所提策略的优越性。

基于惯量比的电网频率支撑能力在线评估方法

随着新能源接入比例不断提高,电力系统有效转动惯量逐渐减小以及传统调频资源的稀缺化,电网频率稳定问题日趋凸显。为量化评估电网的频率支撑能力,在分析频率调节动态过程的基础上,指出频率支撑能力应包含惯量响应能力和一次调频响应能力2部分。相应地,设计了能够涵盖跨区送受端电网不同特性需求的惯量比指标;提出了考虑电网运行频率偏差和变化率约束的转动惯量裕度、可承受最大扰动功率和惯量比等指标及其在线评估方法。采用CEPRI36算例和实际电网运行数据,验证了所提频率支撑能力指标及评估方法的有效性与合理性。

双馈风电机组虚拟惯量控制量化分析与参数优化整定

风电机组虚拟惯量控制与锁相环、滤波器等环节交互耦合,各环节及参数对惯量响应特性的影响机理尚不明晰,不利于虚拟惯量控制优化与参数整定。为此,首先建立了考虑锁相环动态特性、滤波器带宽的双馈风电机组虚拟惯量附加控制详细状态空间模型,从系统稳定性与阻尼特性2个方面,量化锁相环参数、滤波时间常数、虚拟惯量系数对风电机组惯量响特性的影响与变化规律;在此基础上,从系统小干扰稳定、惯量时间常数、阻尼比角度出发,探讨了上述参数的优选取值范围,并提出了虚拟惯量关键参数优化整定方案。最后,在Matlab/Simulink中搭建了双馈风电机组接入无穷大电网仿真模型,仿真验证了理论研究与所提参数整定方案的合理性与有效性。

基于Voting机制的IMA-BP不平衡数据分类算法

针对传统分类模型在实际应用中对提取到的不平衡数据特征进行分类时分类结果精度低的问题,提出使用蜉蝣算法(mayfly algorithm,MA)优化的反向传播(back propogation,BP)神经网络分类模型。同时为了提升算法前期全局搜索能力和后期局部搜索能力,引入阻尼比系数和非线性惯性权重因子,构建出改进蜉蝣算法(improved mayfly algorithm,IMA)优化的BP神经网络(IMA-BP)分类器。根据该分类器分类具有随机的特点,引入集成学习中的投票(Voting)机制,将IMA-BP作为弱分类器,将各弱分类器的分类结果通过软投票方法融合,构成了一个Voting机制的IMA-BP分类模型。为验证分类模型的性能,使用UCI数据库中的数据集将该模型与其他的模型进行比较,结果表明Voting机制的IMA-BP分类模型对4个数据集的分类准确率分别为88.67%、96.67%、91.25%、93.52%,都要高于其他模型,说明该分类模型具有较好准确性和可行性,对一些分类任务具有较强的指导作用和应用价值。

新型电力系统的惯量分析方法

新型电力系统的惯量由电源侧和负荷侧构成,随着新能源占比不断提高,电源侧惯量逐步下降,给新型电力系统安全稳定运行带来挑战。本文详细分析了电源侧的水轮机组、汽轮机组、风力机组、光伏系统、同步调相机、电源侧和负荷侧的惯量计算方法;创新提出了负荷侧等效惯量计算步骤和处理方法;推导了汽轮发电机组轴系惯量、新型电力系统等效惯量的计算公式;总结了国内外电力系统的惯量评估指标;阐述了一次调频不改变系统惯量,只是抵消部分不平衡功率。算例表明,本文提出的惯量分析方法简单实用,为新型电力系统惯量分析提供借鉴和指导。

基于惯性比特征的三角形星图识别算法

为了提高星敏感器的星图识别性能,提出了一种基于惯性比特征的三角形星图识别算法。该算法将导航三角形的形心惯性比和导航三角形最长边的角距值作为匹配特征量,并以此构建导航特征库,采用散列函数的方式搜索导航特征库。由于将三角形特征量的维数由三维缩减至二维,该算法具有导航星数据库容量小、搜索匹配速度快的优点。仿真实验表明,在星点位置噪声标准偏差为2像素、星等噪声标准偏差为0.8等的条件下,该算法的识别率均在99%以上,平均识别时间约为1.29ms,和现有三角形算法相比均具有一定的优势。并在地面观星实验中,取得了非常好的效果。

多因素耦合条件下数控机床进给系统负载惯量比的综合分析与设计

负载惯量比是数控机床进给系统性能分析与设计的重要内容,数控机床的高速化、高精度化发展使得负载惯量比的优化选择问题更加突出。这要求设计者能够系统地分析负载惯量比与系统性能之间的相互关系,并为之提供负载惯量比的精确有效的设计方法。采用双惯量机械系统模型,通过解析分析与数值试验相结合的方法,分析负载惯量比与能量匹配效率的关系;分析了半闭环与全闭环两种控制结构下负载惯量比与控制增益上限、闭环频率特性以及抗干扰动刚度的关系;并在此基础上给出了数控机床进给系统负载惯量比的设计步骤与方法。为数控机床的设计者提供一种在多因素作用下设计最优负载惯量比的方法,具有理论和实际的工程价值。

弹道导弹进动周期雷达测量提取方法研究

主要研究了利用雷达目标RCS序列提取弹道导弹进动周期的方法。首先建立了弹道导弹中段目标的进动模型,分析了目标RCS回波数据与进动周期的关系表达式,然后给出了利用目标RCS序列估计进动周期的方法。仿真实验结果表明,文中提出的方法能够有效估计目标的进动周期。

空间锥体目标进动周期估计

该文通过对空间锥体目标的弹道建模,根据进动锥体目标对雷达波的姿态角计算公式,推导了目标回波RCS随姿态角余弦的计算公式。通过分析姿态角余弦的频谱特性和RCS随姿态角余弦的频率传输特性,给出RCS序列的频谱特性,并以此为特征,提出一种RCS序列进动周期估计的新方法。仿真结果验证了方法的有效性。

基于PI控制的双惯量弹性系统机械谐振的抑制

伺服驱动系统中传动机构的弹性装置随着控制刚度的增加将引发机械谐振。针对此问题,通过Simulink仿真工具建立系统模型,分别采用相同半径、相同阻尼系数、相同实部3种不同极点配置方案设计PI参数,进而调节系统极点位置,减小系统振荡。仿真结果表明系统抑制谐振能力与负载-电机惯量比R密切相关,应根据不同R值选择相应配置方案。此外,还通过仿真对比传统PI控制与IP控制的区别,传统PI控制相当于为4阶系统增加一不可自由配置的零点。

直流闭锁引发交流联络线功率波动的机理以及峰值计算

直流闭锁引发交流联络线功率波动本质上是一个阶跃扰动问题,直流闭锁激发出了两区域互联电网的振荡模式,因此应用二阶系统阶跃响应理论进行研究。由于区内直流闭锁和区外直流闭锁故障所对应的阶跃扰动量不同,故分别研究了区内及区外直流闭锁故障引发交流联络线功率波动的机理,给出了功率波动峰值的近似计算方法,总结了影响功率波动峰值的关键因素。以特高压互联电网实际系统为算例,分别采用所提近似计算方法以及电力系统仿真软件对交流联络线功率波动峰值进行了对比计算,结果验证了所提近似计算方法的可行性和正确性。

基于可调惯量比的伺服系统低频谐振控制

在传动系统中,由大惯量负载和弹性连接轴所引起的低频谐振现象会使负载在运动过程中产生低频振动,影响系统的运动控制性能。在设计扰动观测器的基础上提出了可调惯量比的控制策略,通过在控制回路中调节负载惯量与电机转子惯量的比值至理论推导的最优值,实现了同时对电机输出轴和负载的低频干扰抑制,使伺服系统可以有效控制大惯量负载进行平稳运动,理论分析与仿真实验均证实了该方法的可行性。

弹道类目标进动周期特征提取方法研究

提出一种自相关(AUTOC)法与平均幅度差函数(AMDF)法相结合的弹道类目标进动周期提取方法(PreAUTOC-AMDF法)。该方法先对目标的雷达散射截面积时间序列进行预处理(低通滤波或平滑),再将AUTOC法的周期提取函数与AMDF法的周期提取函数的倒数相乘,以突显新构造的周期提取函数的极值点。把相邻两个极值点的时间间隔作为进动的估计周期。文中从参数估计的角度分析了目标进动周期提取方法的克拉美罗界,并将PreAUTOC-AMDF法与其他周期提取方法进行了性能比较。理论分析与计算机仿真结果表明,PreAUTOC-AMDF法的均方误差最接近克拉美罗界,具有更高的周期提取精度,是真假弹头识别应用中一种有潜力的目标进动周期提取方法。

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。

锥体空间目标基于进动特性识别

为了研究基于空间锥体目标进动特性的识别方法,通过对空间锥体目标的弹道建模,分析了进动锥体目标姿态角变化,引入平均视线角变化对回波RCS的影响,推导了空间锥体目标相对雷达波的姿态角计算公式,分析RCS随时间变化关系,通过回波RCS序列估计进动周期及进动角参数,以惯量比为特征,提出弹头和诱饵的识别方法,仿真试验证明了算法的有效性。

模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略

直流微电网的变换器均通过电力电子变换器接入直流母线,而电力电子变换器缺少惯性和阻尼作用,负载功率突变会引起变换器端口电压电流的振荡,给直流母线带来较大的冲击,影响微电网的稳定性。文中参考虚拟同步发电机在并网逆变器控制中的应用,提出了一种模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略,使储能变换器具有直流发电机的端口特性,并建立小信号模型,利用阻抗比判据分析了其小信号稳定性。仿真和实验证明所提控制策略可以增强储能单元维持直流微电网内功率平衡的能力,提高直流微电网的供电质量。

对转双转子电机在电动汽车上的驱动特性

研究了一种基于对转双转子电机的电动汽车驱动系统,并对其进行数学建模和仿真分析.分析了双转子电机左右输出轴及传动机构转动惯量的差异对汽车驱动的影响,建立了基于双指数模型的纵向附着系数计算模型.通过理论推导结合仿真分析发现:基于对转双转子电机的驱动系统具有转弯差速功能,转弯时电磁转矩不变;内外转子两侧传动机构的总转动惯量差异对电动汽车的驱动加速度影响很小,在滑移率较小的情况下,汽车两侧车轮几乎具有相同的加速度、速度和滑移率变化量;只要把内外转子两侧传动机构的总转动惯量差异控制在较小的范围内,即使在汽车完全打滑的情况下,汽车两侧车轮的加速度和速度也相差不大.

基于阻尼比实时算法的转动惯量测量研究

为了提高扭摆动法转动惯量测量精度和测量稳定性,从理论上证明了采用光电计时法测量扭摆动周期时,测量位置偏差会引起周期测量误差,而利用多次周期平均的计算方法不会减小测量误差。提出了一种利用相邻扭摆周期面积比实时计算阻尼比的方法,并证明了该方法的可行性。实验结果表明:利用该文提出的方法测得转动惯量的标准差比光电计时法减小一个数量级。