Variable Parameter Nonlinear Control for Maximum Power Point Tracking Considering Mitigation of Drive-train Load

Since mechanical loads exert a significant influence on the life span of wind turbines, the reduction of transient load on drive-train shaft has received more attention when implementing a maximum power point tracking U+0028 MPPT U+0029 controller. Moreover, a trade-off between the efficiency of wind energy extraction and the load level of drive-train shaft becomes a key issue. However, for the existing control strategies based on nonlinear model of wind turbines, the MPPT efficiencies are improved at the cost of the intensive fluctuation of generator torque and significant increase of transient load on drive train shaft. Hence, in this paper, a nonlinear controller with variable parameter is proposed for improving MPPT efficiency and mitigating transient load on drive-train simultaneously. Then, simulations on FAST U+0028 Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence U+0029 code and experiments on the wind turbine simulator U+0028 WTS U+0029 based test bench are presented to verify the efficiency improvement of the proposed control strategy with less cost of drive-train load. © 2017 Chinese Association of Automation.

分布式电源对径向配电网静态稳定性的影响

近年来,随着分布式电源(DG)的广泛集成接入,配电系统中出现了较大的功率振荡。为确保配电系统的稳定运行,必须深入研究分布式电源对系统静态稳定性的影响。主要研究3种小规模DG对配电系统电压稳定性和负载能力的影响。通过搭建IEEE 33径向分布配电网系统进行研究,采用连续潮流方法分析分布式电源接入对配电系统负载能力和电压稳定的影响。该研究对于理解分布式发电对电力系统的影响至关重要,有助于优化系统运行和确保电力供应的可靠性。

Research on Maximum Power Point Tracking in Redundant Load Mode for Photovoltaic System

In order to ensure that the photovoltaic(PV) array always works at the global maximum point of power to increase the system's overall efficiency, this paper leads the study on maximum power point tracking(MPPT) in redundant load mode. A new control system is designed by combining the redundant electronic load module, embedded controller, supportive capacitor and boost circuit. The system adjusts duty ratio of boost circuit dynamically based on the maximum power point parameter provided by redundant load unit in order to realize MPPT. An experiment shows that no matter whether system is under an even illumination or partly perturbed by shadow, this method can find the exact maximum power point.

联合运用重组人生长激素和雌激素对去势大鼠骨密度及生物力学的影响

目的研究重组人生长激素和雌激素联合用药对去势大鼠股骨、下颌骨骨密度及生物力学的影响。方法选4月龄SD雌性大鼠,随机分为5组:假手术组(sham-OVX)、骨质疏松组(OVX)、雌激素组(E2)、重组人生长激素组(rh-GH)、联合用药组(E2+rh-GH),于去势后8w,各组分别腹腔给予相应的药物,4w末及8w末分两批处死各组大鼠,取股骨和下颌骨新鲜标本,进行骨密度(BMD)与最大载荷的实验研究。结果用药4w末及8w末,OVX组下颌骨和股骨BMD均显著低于其他4组。E2+rh-GH组下颌骨BMD较E2组和rh-GH组高,但是差异均无统计学意义(P>0.05)。用药4w末及8w末,OVX组下颌骨和股骨最大载荷均显著低于sham-OVX组和用药组。E2+rh-GH组下颌骨及股骨最大载荷比E2组、rh-GH组高,用药4w末联合用药组与单一用药组最大载荷的差异有统计学意义;而用药后8w末差异均无统计学意义。结论雌激素、重组人生长激素及两者联合用药都能有效的抑制骨质疏松大鼠颌骨及股骨骨量的丢失,提高骨强度。联合用药与单一用药对下颌骨骨密度的影响没有明显的差异,可能与测量的方法和测量部位结构有关。联合用药对股骨骨密度、最大载荷及颌骨最大载荷的作用与用药时间有关,短期内效果优于单独用药。

基于等效负载阻抗扰动的分布式MPPT方法研究

介绍了光伏优化器系统的工作原理及最大功率点跟踪的本质。针对光伏优化器系统中每块光伏组件进行MPPT控制,造成传统MPPT方法由于负载阻抗扰动而引起误判断的问题,提出了一种基于等效负载阻抗扰动的分布式最大功率点跟踪方法。该方法综合考虑控制量扰动和负载阻抗扰动进行MPPT判断,避免光伏优化器系统中各个独立模块之间的相互影响。通过对比实验证明提出的基于等效负载阻抗扰动的最大功率点跟踪方法具有快速的响应能力及抗负载阻抗扰动能力,其稳定性优于传统的MPPT方法。

最大日负荷总量(TMDL)技术在农业面源污染控制与管理中的应用与发展趋势

介绍了美国最大日负荷总量(totalmaximum daily load,TMDL)计划的基本内容、基本原理和实施步骤,综述了TMDL计划在国内外实施中常用的流域模型,如SWAT、HSPF和AnnAGNPS模型的研究进展,以及TMDL计划中使用的最佳管理措施(BMPs)及TMDL不确定性分析方面的研究现状。最后,提出了TMDL技术的发展方向,结合我国环境保护和总量控制技术体系现状,展望了TMDL技术在我国农业面源污染控制与管理中的应用前景。

变速风力发电系统瞬态载荷分析及其优化设计途径

为了提高风力发电系统捕获的风能,在额定风速以下,需要对机组实施最大功率跟踪控制。目前大多数关于最大功率跟踪控制策略的研究均集中于提高跟踪的速度。然而,本文的研究发现,最大功率跟踪速度的加快将使机组承受更大的瞬态载荷,使传动链更易疲劳损坏。首先通过对最大功率跟踪的速度及承受的瞬态载荷进行定量分析,找出了机组承受的瞬态载荷与最大功率跟踪速度的定量关系。之后,为了优化设计机组的瞬态载荷,提出了最大功率跟踪控制系统的跟踪带宽的设计原则。且为了使机组可按优化设计的跟踪带宽恒带宽运行,提出了保持最大功率跟踪带宽恒定的方法。最后,在实验室内建立了一套1.2k W的变速风力发电系统,实验结果验证了理论分析的正确性。

基于洱海水生态特征的流域最大日负荷总量控制

基于洱海水生态历史数据及现状资料,采用概率密度分布曲线法及水生生物基准相结合的方式计算洱海总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_3-N)的控制目标,目标值分别为0.36、0.026、4和0.28 mg/L.再根据该水质目标,得到洱海的最大日负荷(TMDL)总量.TMDL总量采用线性规划法计算,其中污染物响应系数矩阵通过MIKE 21二维水质模型计算所得.安全容余(MOS)则通过一阶误差分析法确定.经过一系列的计算,最终确定洱海的TMDL总量控制计划.计算结果表明,洱海TN、TP、COD_(Mn)和NH_3-N的TMDL总量分别为2005.989、149.671、19258.844和1348.119 kg/d,其MOS所占比例分别为6.152%、5.570%、4.380%和5.021%,表明洱海农业面源污染为该流域主要的污染形式,其允许最大排放量约占全部允许排放量的90%左右.

双馈风电系统参与频率调节的小扰动稳定性分析

为了分析风电系统并网后对电网频率的影响,建立考虑调频的双馈风电系统小扰动稳定性分析的数学模型。根据风速的变化,研究功率控制策略,额定风速以下采用最大功率追踪控制,实现输出功率最大;额定风速以上采用恒功率控制,保证整个系统安全稳定地运行;考虑负荷动态模型时,分析风速变化对系统特征值的影响;利用Matlab建模进行时域仿真。理论研究和仿真结果表明,在全风速变化区间,能实现输出功率调节,系统能保持较好的小扰动稳定;增加频率调节环节后,风电系统在一定程度上能参与电网频率调节,有效地改善电网的频率特性,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。

微电网功率跟踪策略优化研究

针对微电网功率跟踪控制复杂、实时性差的问题,提出微电网系统负载功率跟踪与各分布式电源最大功率跟踪的分层控制策略。在构建含风力发电、光伏发电及蓄电池的风光储系统模型的基础上,针对电源层采用基于扰动观测法的最大功率跟踪,实现分布式电源的效率最大化;配电层采用基于直接功率控制的负载功率跟踪,保证系统功率平衡。研究结果表明,两种功率跟踪控制策略同时发挥作用,可以减少控制模块的工作量,缩短系统响应时间,优化了传统微网功率跟踪策略。

水质目标管理技术的研究——比弗河流域TMDL计划执行案例研究

TMDL计划制定与实施的目标是识别具体污染控制单元及其土地利用状况,根据分级、分区、分类、分期来对单元内点源和非点源污染物的排放浓度和总量提出控制措施,从而促进整个流域执行最好的流域管理与污染控制计划,达到水质目标管理要求。本文以美国比弗河流域TMDL计划执行案例为研究对象,简要分析了水质目标管理技术的计划内容、实施情况及效果评估,并提出了对我国流域水环境管理的启示。

脆性材料三点弯曲试样的最大荷载及其挠度和刚度

三点弯曲试样广泛用于测定各种材料的强度,断裂能和断裂韧度.利用材料力学和断裂力学原理,得到脆性材料三点弯曲试样的最大荷载及其挠度和刚度的无量纲化显式表达式,并给出这些无量纲化力学量的图表,揭示它们随切槽深度变化的规律.两种力学分析方法所得结果基本一致,还指出使它们进一步完善的研究方向.验证和讨论了与文献[6～8]中相应的实验荷载-挠度曲线,理论与实验结果比较吻合.利用得到的表达式和图表,可以鉴别脆性材料荷载-位移曲线峰前(最大荷载前)部分所显示的无量纲化最大荷载及其挠度和刚度的变化合理性, 以及预测实验时这些力学量随切槽深度变化的情况.

云计算环境下网络节点负荷检测算法

在云计算环境下网络节点负荷检测过程中,由于云计算环境下网络节点分布的发散,节点之间特征不同,使得检测过程中出现特征与噪声的干扰,传统的检测算法,在进行检测时忽略了节点特征和去噪对检测结果的重要性,导致传统的方法精确度低,实用性差。提出改进遗传算法的云计算最大压力点检测方法。借助系统的监测设备提取最大流量负荷压力点的特征信号,采用非线性滤波方法对最大流量负荷压力点特征参数进行去噪,同时将其离散化,并计算最大流量负荷压力点的负载系数,融合遗传算法,并引入精英选择策略,将结果与系统负载的最高系数阈值进行比较,有效的实现了最大流量负荷压力点的检测。实验仿真证明了改进方法的精确度高,实用性强。

基于跳跃策略的多峰值光伏阵列最大功率点跟踪

提出一种基于跳跃策略的跟踪算法,利用改进后的负载线函数,使工作点跳出局部最优区间,结合传统的电导增量法,能够迅速定位出各个局部区间的最大功率点,从而实现全局最大功率点的跟踪。在Matlab/Simulink中建立符合光伏组件特性的模型,通过模拟光伏阵列从光照强度均匀到局部遮挡的过程检验算法的有效性。结果表明,在光照条件变化过程中能准确定位出全局最大功率点。

基于多项式回归分析的连续潮流计算自适应步长控制策略

为提高连续潮流计算效率,增强算法适用性,针对预测-矫正过程的步长控制方法提出了改进策略。在基准点处潮流数值解的基础上,利用雅克比矩阵计算反映系统变量变化的切向预测量。选择切向量中模值最大分量所对应的变量为最优参量,选择连续潮流预测-矫正步中前后关联的3组计算数据为分析对象,对功率增长参数与最优参量之间的非线性关系进行多项式回归分析。依据回归分析所得到的多项式回归系数,构建自适应的连续潮流步长控制策略。基于IEEE 14节点测试系统的算例分析表明有效改进了算法的计算效率,并以点对点的静态电压稳定鞍结分岔点计算为例验证了其实用性。

双馈感应发电机在风力发电中的应用

基于对双馈感应发电机及其矢量控制的理论分析,针对变速恒频双馈感应发电系统的两种工作状态,分别采用了基于电压外环的空载并网控制策略和基于速度外环的并网发电控制策略。针对风力发电的特点,采用了一种基于变步长转速扰动的最大功率点跟踪算法。构建了110 kW变速恒频双馈风力发电模拟平台,经过实验结果分析验证了上述控制策略的有效性和可行性。

独立运行风光互补发电系统能量优化管理协调控制策略

针对系统运行工况复杂、供电稳定性和安全性要求高的特点,深入分析并给出独立运行风光互补发电系统能量流动及工作模式转换关系图,采用风电优先、光电次之、蓄电池辅助的电能分配原则与功率供需动态平衡的能量优化管理机制,提出包括能量管理与工作模式控制、风力发电控制、光伏发电控制和蓄电池充放电控制在内的功率协调控制策略。风力和光伏子系统控制均具有功率电压双闭环控制结构,功率外环采用基于梯度变步长MPPT算法或基于梯度信息LPTC算法产生最佳功率点电压,电压内环实现最佳功率点电压的自动、快速、无差跟踪,同时可实现MPPT和LPTC算法之间的平滑切换。仿真研究结果表明,本文所论能量优化管理协调控制策略能够根据风速、光照强度、负载的变化及蓄电池工况,协调风力发电、光伏发电子系统和蓄电池的工作状态,实现系统不同工作模式下自动运行及合理转换,保持能量供需动态平衡,实现系统的优化及可靠运行。

基于蒙特卡罗随机选线最优潮流的电压崩溃临界点算法

提出了基于蒙特卡罗随机选线最优潮流的电压崩溃临界点算法。在最优潮流的基础上,融入蒙特卡罗随机选线以及基于负荷预测的负荷正态分布,以系统能够承受的最大负荷为目标函数,对由负荷的不确定性导致的变量随机性建立起相应的机会约束规划,采用非线性规划方法对目标函数进行优化,直接求得满足某一概率约束下的系统最大负荷。以IEEE3机9节点系统为例进行仿真,研究负荷分布和蒙特卡罗随机抽样下的支路切除对电力系统电压崩溃点的影响,计算出不同情况下的电压崩溃临界点,以此检验此模型的有效性。

非线性太阳电池的负载电阻输出功率的研究

针对非线性的太阳电池等效电路,给出最大输出功率时最佳负载的迭代式;研究串并联内阻对最佳负载和最大输出功率的影响。指出随并联内阻的增大,最佳负载先增大后减小,随串联内阻的增大,最佳负载的变化趋势或单调增大或先减小后增大;串联内阻越小、并联内阻越大,最大输出功率越大。还给出太阳电池的最大功率跟踪方程及其曲线,当串联内阻较小和并联内阻较大时,为非单调性曲线,当串联内阻较大和并联内阻较小时,为单调性曲线;最大输出功率恒压跟踪(CVT)时,建议选用不同的恒定跟踪电压替代只采用一个恒定跟踪电压。数值模拟指出,串联内阻越小或并联内阻越大,CVT的区间越宽。

基于阻抗适配的独立光伏系统协调控制方法

以独立光伏发电协调控制系统为研究对象,为了减少系统工作模式转换带来的控制结构切换问题,在动态等效阻抗匹配法的基础上改进提出了阻抗适配法,实现了一种无需系统结构改变的双模式转换协调控制技术。特点是通过对光伏电池等效内、外阻抗的适配,能使光伏电池根据需要连续调节输出功率,完成最大功率跟踪与负载跟踪模式的平滑转换。系统中的双向变换器工作在稳压模式;协调控制系统不需切换判断逻辑,实现相对简单。最后通过实验验证了所提策略的有效性。