Neural-Network-Based Terminal Sliding Mode Control for Frequency Stabilization of Renewable Power Systems

This paper addresses a terminal sliding mode control(T-SMC) method for load frequency control(LFC) in renewable power systems with generation rate constraints(GRC).A two-area interconnected power system with wind turbines is taken into account for simulation studies. The terminal sliding mode controllers are assigned in each area to achieve the LFC goal. The increasing complexity of the nonlinear power system aggravates the effects of system uncertainties. Radial basis function neural networks(RBF NNs) are designed to approximate the entire uncertainties. The terminal sliding mode controllers and the RBF NNs work in parallel to solve the LFC problem for the renewable power system. Some simulation results illustrate the feasibility and validity of the presented scheme.

考虑姿态稳定性的智能客车轨迹跟踪控制研究

针对智能客车行驶中遇到突发情况时驾驶员应急激烈操作以及车辆传感器识别误差导致车辆路径规划不合理引起的车辆侧翻,提出一种基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略.根据现有主动防侧倾研究基础推导智能客车目标侧倾角算法,以横向载荷转移率为侧翻指标,采用卡尔曼滤波算法进行车辆参数估计,实现横向载荷转移率预测.根据智能客车横向载荷转移率预测值设计基于差动制动的纵向控制策略、考虑车身侧倾和俯仰运动的垂向控制策略以及轨迹跟踪横向控制策略,最后通过仿真验证上述策略控制效果.结果表明,基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略在车辆行驶遇到突发情况驾驶员激烈操作时能够保证车辆行驶稳定,在智能客车轨迹跟踪过程中能降低车辆侧翻风险.

结合风速预测的直驱风电机组减载调频策略

直驱永磁风电机组常用的减载调频控制策略缺乏对风电机组运行经济性和调频能力的考虑,易导致系统出现调频能力不足或备用功率冗余的问题,对此提出了一种基于变减载率的优化减载调频策略。首先划分不同的风速模式,确立不同模式下的超速与变桨距协调控制方案;其次考虑系统调频能力和发电量两因素,设计函数求取不同工况下的最优减载率;由于风速波动频繁,风机控制具有延迟,因此利用风速预测和滑动窗口法对最优减载率做进一步调整;最后搭建系统仿真模型,通过改进的频率控制动态调整减载率参与系统调频。仿真实验表明,所提控制策略与常用的策略相比在实时风速、负荷扰动下系统频率动态偏差减小、达到最低值的时间延长,风机发电量增加,桨距角变化量减小。该策略能满足调频需求,提升调频质量,减小机械磨损,提高风机运行的经济性。

适应大型燃煤机组全工况灵活性运行的快速变负荷控制策略

随着高比例可再生能源电网负荷波动问题的日益突出,提高大型燃煤机组在全工况下的快速变负荷能力已成为维护电力系统安全稳定运行的迫切需求。为此,提出了一种与高加旁路改造技术相结合的负荷快速调控策略以实现灵活性需求下的超临界机组全工况负荷快速爬坡。首先,为机组的高压回热系统增加一条高加小旁路灵活改变从汽轮机抽取的高温高压蒸汽量,以加快直流锅炉的能量供给速率;其次,充分考虑滑压运行模式下机炉可承受的主蒸汽压力、温度的上下限及变化速率,同时对输出功率与主蒸汽压力进行解耦并设计一套适应机组高爬坡速率的负荷快速调控方案;最后,在某燃煤600 MW机组上进行试验验证。研究结果表明,负荷爬坡速率3%Pe/min下机组能够实现全工况范围内的负荷快速响应,且主蒸汽压力、汽轮机总调节阀开度等参数保持平稳变化,并通过仿真验证了机组在负荷爬坡速率5%Pe/min下的负荷调节能力,充分证实了所设计负荷快速调控策略的有效性。

LightShaper:一个高精度通用流量整形工具

模拟流量通常是系统能力与服务质量评估和优化的常见手段,而常用工具往往存在硬件模拟成本高、不灵活、软件模拟流量特征精度差的问题。如何低成本精确再现负载流量特征是一个挑战。为此,本文提出了一种高精度、低成本的方法实现对测试负载的流量特征控制。使用独立的流量特征控制中间件LightShaper对流量负载进行缓冲、汇聚、同步,并使用一种基于占位包填充的软件方法,在标准网卡上实现了高精度的包间隔控制。LightShaper能按需塑造流量负载的速率波形与包间隔分布波形,提供了流量整形、多源同步、延迟变换、流内乱序变换等不同功能,达到接近硬件的包间隔控制精度。在随机包间隔分布测试中,LightShaper在均方误差和KL散度这2个分布拟合度指标上,相比传统基于计时器的软件方法,分别实现了6.67~28.10倍和2.01~18.88倍的提升,便于低成本灵活复现评测负载。

基于物联网的船舶通信信道负载率调控

船舶物联网是船舶自动化控制系统的重要组成部分,Mesh无线网络在物联网中承担着数据传输的任务。本文对船舶通信信道负载率调控方案进行研究,数据在Mesh无线网络传输时,有静态信道分配、动态信道分配和混合信道分配3种方案,混合信道分配更加适用于船舶物联网数据传输,提出了船舶物联网通信信道负载率估计方法,设计了DACA-LB信道负载率调控算法,分析了算法实现流程,并从数据传输时延和吞吐量比较了DACA-LB算法和ORPTD算法的优劣,结果发现DACA-LB算法更优。

面向全矢量线控车辆极限运动的分层式协同控制

装配四轮分布式驱动-转向(4WID-4WIS)底盘的全矢量线控车辆具备多可控自由度、高速稳定性强的特点,是极限工况稳定裕度和安全性较高的理想车型。为了解决全矢量线控车辆在极限工况下纵横向控制冲突危害行车安全的问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)的分层式车辆纵向和横向运动协同控制方法。建立基于单轨模型的期望运动状态识别方法,设计模型预测控制器转换动力学目标,采用泰勒展开和前向欧拉方法对预测模型进行线性离散化处理;设计基于负荷率的轮胎力优化分配方法,利用反正切轮胎逆模型求解控制执行量。仿真结果表明,协同控制方法能显著提高车辆在不同路面下的极限运动稳定性,更精准地跟踪期望运动状态,扩大稳定裕度,保障行车安全。

基于一致性算法的新能源电力系统风电机组一次调频控制

为使风电机组能够响应新能源电力系统频率变化,提高系统运行稳定性,该文提出基于一致性算法的新能源电力系统风电机组一次调频控制方法。计算各台风电机组最优减载率,将其作为依据,实现全风速工况风电机组减载控制,利用各风电机组的预留功率弥补新能源电力系统有功功率缺额,若有不足,通过储能单元予以补充,确保新能源电力系统平稳运行。实验结果表明,该方法可获取新能源电力系统全局信息,在全风速工况下,减载控制后的风电机组预留功率可满足新能源电力系统有功功率缺额,系统频率偏差较小。

考虑电池能耗因子与调节速率的电化学储能电站负荷控制方法

为解决常规的电化学储能电站负荷控制方法因缺乏对电池能耗因子的考虑,导致负荷控制效果不佳问题,提出考虑电池能耗因子和调节速率含风电的电化学储能电站负荷控制方法,通过对储能站的负荷率进行计算,在此基础上结合日负荷曲线的均方差,对用户的负荷时间弹性进行定性分析。结合储能电站的电池能耗因子,将负荷控制目标转化为储能损耗最小值求解问题,构建出目标函数,并结合调度功率的指令需求对目标函数进行约束,构建电站充放电均衡条件等式,并采用迭代法对边际负荷最优值进行求解。

大容量110 kV变电站建设方案研究

为解决电网建设和城市用地之间的矛盾,有必要建设大容量110 kV变电站,提高单位变电站的供电能力。基于变压器制造技术的进步,采用增大单台变压器容量的方式提升供电能力,从63 MVA到80 MVA具有可行性,但需要对设备选型、主接线配合以及典型设计方案的经济性严格论证分析。该文以3×80 MVA的110 kV/10 kV变电站为对象,对大容量变电站的建设方案进行研究,通过与3×63 MVA的典型方案分析对比发现,3×80 MVA的方案用地面积仅增加4%,但变电容量提升27%,能有效提高变电站土地利用率。

线性菲涅尔式光热电站控制策略及变负荷速率研究

太阳能光热发电可以与其他新能源发电互补运行,也可以承担电网调峰调频任务,因此受到越来越多的关注。以线性菲涅尔式光热电站为研究对象,利用Apros软件搭建储热系统和发电系统的动态仿真模型并进行了模型验证,设计了考虑蓄热影响的光热电站协调控制系统,研究该电站在不同负荷区间的最大变负荷速率。研究结果表明:所提出的光热电站协调控制策略控制效果良好,与未采用蓄热控制相比,采用蓄热控制后主蒸汽压力偏差由0.17 MPa减小到0.07 MPa;在设定的限制条件下,100%THA~75%THA负荷区间最大升负荷速率为11.57%/min,最大降负荷速率为8.94%/min。研究结果可为光热电站调峰调频运行提供参考。

加载速率对TiAl基合金断裂机理的影响

通过拉伸断裂、拉伸卸载实验和相应的SEM观察研究了载荷控制下加载速率对具有全层(FL)和双态(DP)组织TiAl基合金断裂机理的影响。结果表明:当加载速率比较小时,微裂纹的面密度较大,即有足够的时间开裂,裂纹沿着晶界或者层间起裂,并且在层团内部基本上沿着层间扩展,基本上没有河流纹走向,沿层断裂面占整个断口的绝大部分,断口上晶粒结构比较明显,对材料性能影响较大;加载速率较大时裂纹没有足够的时间起裂和扩展,因此在断裂时形成很多河流纹走向,而且断口形貌中晶粒结构不明显;由于提前开裂的裂纹很少,所以表现出断面上分布的断裂小面的尺寸较小,从而对材料性能影响较小。

木质集成家居室内空气甲醛浓度控制研究进展

分析了木质集成家居室内空气甲醛浓度的影响因素,及室内装饰材料承载率对室内空气甲醛浓度的影响,重点介绍了室内空气甲醛浓度研究进展,提出在家居设计阶段控制室内空气甲醛浓度的建议。

炉膛辐射能信号的提取机理及其应用研究

火焰图像可以快速地反映出电站燃煤锅炉入炉燃料的质和量的变化,通过对火焰图像信息的处理,分析了辐射能信号提取机理并对其进行了量化。在1台300 MW电站锅炉上的实际运行表明,炉膛辐射能信号能够快速响应燃烧率的变化;将其作为燃烧放热的主令信号,建立协调控制模型并参与机组负荷控制是可行的。图7表1参8。

基于背压调整的深度调峰控制策略

为满足深度调峰下电网对AGC速率的要求,在水、煤受限的情况下通过改变背压来提高深调下的AGC速率。在变负荷过程中,改变背压可以提高机组在深调负荷段参与电网AGC的控制品质,减少电网“两个细则”的考核。

城市出租车规模预测研究

通过分析城市出租车发展规模的影响因素,在修正后的系统动力学模型和实载率控制法优缺点分析基础上,将两种方法进行组合,并结合重庆市主城区2011—2015年出租汽车发展相关数据,分析得出系统动力学模型参数,同时应用3种预测方法对2011—2015年出租车拥有量进行检验。结果表明:组合预测模型预测精度高于系统动力学模型和实载率控制法的预测精度,说明组合预测模型具有有效性和可行性,对城市出租汽车合理规模的确定有重要的参考价值。

钢结构防动载断裂选材的定量判据

分析了目前钢结构防断选材中应用的脆性转变温度方法的局限性,扼要介绍了材料断裂韧度的温度效应和加载速率效应.在钢材断裂特性分析的基础上提出了平面应变型断裂临界温度的概念,构建了断裂特征分析图,从而为钢结构防动载断裂选材提出了一个新的定量的判据,并以船只设计选材为例,阐明了该判据的应用.

空调冷却水系统节能控制策略

基于实测对冷却塔出水温度的4个影响因素进行了相关性分析,建立了冷却塔出水温度统计模型,提出了最佳冷却塔出水温度控制策略。结合某实际工程,在冷水机组、冷却水泵及风机的耗功率数学模型确定及不同的系统负荷率及室外湿球温度条件下,对比分析了冷却水系统在6种不同运行控制策略下的能耗,确定了最佳控制策略。

孤岛型风柴储微电网运行情况分析

孤岛型微电网可有效解决偏远地区居民用电问题。针对孤岛型微电网的稳定运行及优化调度,提出了一种基于频率电压分区控制的微电网运行控制策略:正常运行区内,根据柴发负载率以进行储能出力调节及风机启停控制,实现风能最大利用及柴发经济运行;警告运行区内,通过储能出力调节以使孤岛型微电网频率电压波动快速平抑;紧急运行区内,通过切机或减载实现微电网稳定运行。经东澳岛风柴储微电网实例验证,所提控制策略可有效实现孤岛型微电网功率分配及稳定运行。

考虑用户负荷特性的低频减载优化策略及实现方法研究

低频减载对于负荷调节的时效性以及准确性要求较高,在负荷削减的过程中存在欠切和过切的现象。同时,负荷调节涉及的用户较多,给用户带来不便,负荷削减还会对设备的正常运行产生影响。针对上述问题,本文提出一种面向用户负荷特征的低频减载分层调节策略。该策略将负荷调节偏差最低、减载用户比例最小作为优化目标;根据高污染、高耗能等不同特征,设置用户负荷的重要等级标签,以此调节参与负荷削减的用户比例,保障普通用户供电正常。此外本文设计了基于负荷控制单元的低频减载系统执行机构,通过预先向负荷控制单元下发调节策略,解决低频减载的时效性和准确性问题。本文通过仿真分析低频减载控制策略的合理性,实现了平均每轮0.87%的较低调控误差,每轮参与负荷削减用户的比例平均值为45%。该策略实现了监测更靠前、切荷更及时、管控更精准的预期目标。