“电力电子技术基础”闭环型教学控制模型分析与实践

自动控制原理中的反馈闭环控制结构可以消除设定值与输出值之间的误差,使输出值跟随设定值或输入值。本文给出几种单闭环或双闭环反馈型教学控制结构,在与自动控制原理中反馈闭环控制结构进行对比分析后,分析了反馈型教学控制结构的工作原理,并给出了过去反馈型教学控制获得的经验,表明反馈型教学控制结构概念清晰,互操作性强,执行效率高,可扩展性强,易于推广应用。

基于有源滤波拓扑的原边反馈式功率变换器优化设计

原边反馈式变换器不借助副边绕组检测误差信号,能够稳定输出电压,提高设备使用寿命。通过采用有源滤波拓扑和原边反馈优化策略,基于电压采样电流补偿型有源滤波拓扑,从插入损耗和等效电路分析了有源滤波拓扑的性能。通过阐述原边反馈采样膝点电压的机理,对断续电流模式(DCM)下的变换器进行了小信号建模,针对补偿网络进行了优化设计,保证了环路的稳定性。仿真和实验结果表明,有源EMI滤波拓扑能够有效代替传统滤波方式,且原边反馈方法能够检测输出电压波动值并进行校正,实现了电压稳定输出。

基于功率反馈模型的输变电线路变压器电压平衡控制方法

为保证输变电线路的稳定性,变压器电压的安全输出至关重要。因此,基于功率反馈模型,提出了输变电线路变压器电压平衡控制方法。首先,基于功率反馈模型构建变压器拓扑结构,使得无功与有功相分离地进行控制和调整,均衡地分配变压器的电压。其次,设计电压平衡整流器的有效范围。最后,进行输变电线路的电压平衡自动控制设计,保证输变电线路的每一单元听从同一功率的指令,进而完成电压的平衡控制。结果表明,基于功率反馈模型的输变电线路变压器电压平衡控制方法的实际应用效果较好,具有一定研究价值。

电力设备ChatGPT类模式与关键技术

ChatGPT(chat generative pre-trained transformer)是近些年人工智能领域发展的新技术方向,其涵盖了设备数字孪生、设备管理、平台运行等数字化功能,更具备通用性、生成式人机对话的特点。文章首先介绍了ChatGPT的发展现状,以及电力设备ChatGPT类模式和核心技术架构,说明大模型具有优异的泛化能力、逻辑推理能力、多模态数据分析生成能力等突出特点。然后,从高算力人工智能芯片、语料样本体系构建、基于Transformer的生成式预训练模型、嵌入大语言模型的多模态算法、基于人类反馈的强化学习技术这五个方面分析了电力设备ChatGPT类模式所涉及的关键技术。最后,提出了电力设备ChatGPT在电力行业开展的可行性和技术方案,总结出未来电力设备ChatGPT所面临的挑战和发展方向。

基于不对称正负反馈效应的PQ功率控制并网逆变器稳定性分析

针对弱电网下PQ功率控制并网逆变器的稳定性问题,该文通过构建有功/无功环的小信号控制框图,首次揭示弱电网下PQ功率控制是一种不对称控制的本质,即无功环控制器会在有功和无功控制环中形成不对称的正负反馈环路。同时,基于PQ功率环小信号控制框图的不对称现象,揭示有功/无功环控制器参数变化对并网逆变器稳定性影响存在差异性的机理,指出无功环控制器参数变化对并网系统稳定性的影响程度要明显强于有功环控制器参数变化。在此基础上,借助有功与无功环小信号控制框图中的正负反馈效应,分析并网逆变器稳定性随无功环控制器参数增加而出现先增强后减弱的“拐点”现象。最后,通过仿真与实验验证了该文理论分析的正确性。

基于贝叶斯反馈修正云模型的虚拟电厂运营风险综合评价方法

研究了虚拟电厂运营风险综合评价体系,为虚拟电厂建设运营提供支撑与指导。首先以运行风险、经济风险、安全风险和管理风险为一级指标构建了虚拟电厂风险综合评价指标库,为虚拟电厂安全可靠运行评价提供了支撑。其次提出了虚拟电厂风险综合评价模型,选用有序加权平均(ordered weighted average,OWA)—改进的层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)对指标进行赋权,进而通过基于贝叶斯反馈修正的云模型评价方法得出各级指标的评价分数,用以评价虚拟电厂的风险程度,为虚拟电厂运行改进与优化提供判断依据。最后选取某虚拟电厂进行算例分析验证了所提基于贝叶斯改进云模型的虚拟电厂风险评价指标体系的有效性及优越性。

电网企业数字化转型成熟度评估理论及应用

针对现有企业数字化成熟度评估模型的所选取指标不全面、主客观权重设定不合理等问题,提出基于电网企业的数字化转型成熟度评估模型。考虑影响电网企业数字化转型的关键因素,构建电网企业数字化转型成熟度评估模型指标体系;利用层次分析法和反熵权法,完成评估指标主客观权重的计算。在此基础上,结合动态反馈的思想,运用面板门限模型,将主客观权重的占比与相应阶段的动态目标深入融合,使评估结果的准确性得到极大提高。案例分析表明,该模型可以实现基于各阶段目标的动态调整,保障电网企业数字化转型成熟度评估结果的准确性,为优化电网企业数字化转型路线提供决策支持和理论支撑。

基于功率反馈模型的直流变压器电压平衡控制方法

为了保证直流变压器输出电压的稳定性,设计基于功率反馈模型的直流变压器电压平衡控制方法。将直流变压器运行中的实时功率作为参照,利用功率反馈模型计算变压器输出电压。对比输出电压与额定电压,识别变压器运行工况。设定直流变压器运行轮换周期,建立轮换电容电压控制目标函数。将直流变压器划分为闭锁状态与运行状态,实现多状态下直流变压器电压平衡主动控制。对比实验结果证明,该方法可以避免变压器运行出现失衡,提高输出电压的稳定性,实现对电压的平衡控制。

漂浮式风机变桨距控制方法设计

海上漂浮式风机在风浪联合作用下做变桨控制,会对漂浮式风机的发电功率造成影响。传统的PID变桨控制效果差,存在发电功率波动较大的问题,为此,文中利用美国可再生能源实验室(NREL)提供的FAST软件,建立波浪载荷作用下的漂浮式风机的动力学方程,采用L-M法(Levenberg-Marquardt)对其中的系数进行辨识,并与FAST输出的高保真模型进行对比,验证所建立模型的准确性。其次,利用FAST提供的联合仿真平台设计一种基于遗传算法PID状态反馈的干扰自适应控制的方法,实现漂浮式风机变桨距的稳定控制。结果表明:与基于FAST的变桨距控制相比,基于遗传算法PID状态反馈的干扰自适应控制方法风轮转速的波动较小,输出功率的超调量更小,调节时间较短,更加稳定,而且能够减少漂浮式风机在平动方向和转动方向中横荡的波动,更适合海上漂浮式风机的变桨控制。

基于Buck-Boost变换器的无源性研究

Buck-Boost变换器在恒功率负载情况下可能会导致系统振荡,为保证系统稳定运行,文章采用端口受控的哈密顿模型设计一种新型无源复合控制器;首先利用正切函数改进非线性状态误差反馈控制,更新无源控制的内环控制器,获得期望电流值,进而提高的系统动态性能,减小静态误差;其次结合POPOV超稳定定理优化无源控制的外环控制器,保证无源控制在内部扰动或外部扰动情况下均能稳定输出;之后通过仿真将所设计的新型无源复合控制器与三种经典的无源控制方法比较得出:新型无源复合控制器不仅可以提高系统的抗干扰能力,还能解决超调与快速性无法协调的问题;最后利用实验平台验证文章所提算法的可实施性。

发动机-变量泵极限负荷控制系统的设计与仿真

分析传统发动机-液压泵系统产生能量损失的原因,阐述发动机极限负荷控制的原理。根据极限负荷控制原理调节泵的排量,使泵吸收发动机最大扭矩,保证最大限度地利用发动机功率;跟随负载的变化,运用转速感应控制策略调节变量泵的吸收功率与发动机输出功率匹配,使发动机工作速度保持在节能效果突出的转速范围。运用AMES im软件对A8VO变量泵调节系统进行物理建模和仿真,验证系统转速感应控制策略的有效性,得出系统参数与其动态结果之间的相互关系。

多机电力系统中发电机励磁控制设计的数学模型分析

在N机电力系统的原始动力学模型基础上得出一个新的励磁控制设计的数学模型 ,它克服了以往设计模型的不足之处 ,体现了发电机的双轴动态特性。仅包含代数运算可分散实现的非线性反馈补偿规律保证了控制器本身的稳定性 ,真实完整地反映了各机组间的相互耦合作用 ,从而使模型适用于大型组合电力系统中励磁控制设计的需要。

电工钢片二维磁特性测量的关键问题

传统的主磁路电工钢片(也称硅钢片)的磁特性只能由沿轧制与垂直于轧制两个方向来表述,针对该问题提出一种电工钢片的二维磁特性测量方法.通过在样片区域构建旋转磁场,使被测样片中磁感应强度方向与样片的轧制方向成任意角度.在模型设计上采用两条相互垂直的磁路,每条磁路可以在样片中产生频率、幅值相等且相位相差为90°的正弦波磁感应强度分量.讨论了测量过程中功率放大器的设计、LabVIEW运算中的积分漂移、Queue结构以及磁通波形的控制等关键性问题.实验证明,所提出的解决方案是有效的,具有可行性.

基于增量反馈RBM的电能替代终端能源评价模型

针对电能替代终端能源评价方法中存在的效率低、精确度不高等问题,提出一种基于深度学习思想的电能替代终端能源的评价模型。重新设计最优RBM训练算法,提出增量反馈的模型优化迭代策略,优化模型训练参数的初始化赋值,提升电能替代终端能源评价效率和精确度。实验结果表明,对比其它优化算法模型,增量反馈的RBM在抽取和表现特征方面,能够很好将样本的本质特征体现出来,取得了更加高效和准确的评价结果。

同步发电机励磁控制方法的发展与展望

励磁控制方法的发展经历了线性单变量控制、线性多变量控制、非线性多变量控制及智能控制几个发展阶段,其中线性多变量控制可分为强力式、PID+PSS、线性最优等励磁控制方法;非线性多变量控制可分为鲁棒、变结构、自适应、内模、预测、灰色、自抗扰、Lyapunov、反步、无源、Hamilton、反馈线性化等励磁控制;智能控制可分为模糊、神经网络、支持向量机、专家、学习、遗传、模糊神经等励磁控制。全面地概括了励磁控制方法的发展历史与现状,并按控制理论发展规律对这些方法进行分类,分析这些方法的原理及优缺点,说明励磁控制与其他控制之间的协调方式,指出存在的主要问题及今后的发展方向。

基于控制导向模型的液压混合动力车辆能量管理控制研究

为了提高轻型卡车串联型液压混合动力车辆的燃油经济性,提出一种液压混合动力车辆系统控制导向非线性数学模型。该系统数学模型将串联型液压混合动力车辆视为多端输入和多端输出系统:输入由发动机节气门开度、液压泵排量和最大排量以及机械制动转矩组成;输出由发动机速度、发动机转矩、蓄电池压力、车辆速度和燃油流量组成。设计线性二次型积分控制器并且应用于提出的串联型液压混合动力车辆模型上,能够实现低液面控制器输出随动控制。仿真结果表明所设计的数学模型和控制策略能有效节约发动机燃油消耗,操纵性能良好。

基于欧拉—拉格朗日模型的单相有源电力滤波器无源性控制新方法

有源电力滤波器(active power filter,APF)的控制方法是决定其补偿性能的关键因素之一。该文基于单相APF的Euler-Lagrange(EL)系统状态平均模型,提出了一种无源性控制新方法。该方法首先基于替代定理建立了考虑源阻抗和非线性负荷影响的单相APFEL系统状态平均模型,在此基础上设计了无源性间接控制律,确保对单相APF控制目标的渐近跟踪。由于在线计算直流电容指令电压波动量十分困难,在控制方法的执行中忽略波动量的影响,简化了控制方法的实现;此外,该方法还研究了所注入的阻尼大小对控制效果的影响以及APF内层控制过调制产生的原因,针对无源性控制律跟踪精度的要求与内层控制过调制限幅条件间的矛盾,通过构造模糊逻辑推理环节实现阻尼系数的在线调整,在满足内层控制限幅条件下确保跟踪精度和补偿效果。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。

基于反馈线性化PMSG风力发电系统控制

在分析了PMSG(永磁同步发电机)风力发电系统数学模型的基础上,以额定风速以下风能的最大捕获为目标,采用反馈线性化结合最优跟踪控制方法设计了PMSG风力发电控制系统,并基于VisSim的直观界面和强大的数学功能,建立了PMSG风力发电控制系统的仿真模型。仿真结果表明,风速在额定风速以下大范围变化时,反馈线性化结合最优跟踪控制方法在能有效实现风力发电机组的最大风能捕获。

基于状态观测器的状态反馈控制在300MW单元机组协调控制系统中的应用

在单元机组机理性数学模型的基础上,设计了一种增量式状态观测器,提出基于状态观测器的状态反馈与常规PID控制相结合的新型控制方法。采用状态反馈控制克服锅炉的时滞与惯性,提高机组负荷适应能力,应用PID控制保证控制系统的稳态指标。该算法还具有在分散控制系统中易于实现的优点。该控制方案在一台300MW单元机组中的实际应用效果表明:采用基于增量式状态观测器的状态反馈控制,可有效克服锅炉的时滞与惯性,同时还由于其减缓了模型失配的程度,因而可克服非线性、参数慢时变等不确定性因素的影响,特别是当机组负荷发生较大变化时,本方案更显示出其优良的控制性能。

Boost变换器状态反馈的精确线性化控制

将控制目标引入系统状态方程,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型.从理论上证明了所建立的系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件,构造了相应的非线性输出函数,得到非线性状态反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化,并详细分析了反馈系数的选取.所提控制方案不需要附加电压比例积分(PI)环节,控制简单,对输入电压、负载和系统元件参数扰动均具有较强的鲁棒性.仿真结果表明,基于文中所提控制方法的系统性能优越,各项指标均优于无源性控制方案.