基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法

针对地震模拟振动台受到系统和试件非线性等因素影响,导致波形再现精度不高的问题,提出基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法以提高振动台的控制效果,通过数值仿真和实际振动台试验对该方法的控制性能进行研究。研究结果表明:基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法能够快速收敛,迭代次数较少,可以大幅提高振动台的波形复现精度,能够提高振动台的控制性能。

基于自适应VSG控制策略永磁直驱风电系统研究

高比例风力发电使用大量的电力电子装置接入电网,本身不能像传统的同步发电机一样具备内在的惯性响应特性,在受到外界扰动时很难支撑风电系统自身频率的稳定性。常规的虚拟同步机(VSG)控制在惯量主动支撑方面很难满足实际运行需求,因此提出一种灵活自适应旋转惯量、阻尼综合VSG永磁直驱风电系统控制策略。首先,建立虚拟同步机永磁直驱风电系统机侧、网侧控制单元模型以及网侧和机侧之间的电流前馈控制单元。对风电VSG系统进行稳定性分析及参数整定。其次,设计自适应旋转惯量、阻尼综合控制规律,并对控制规律相关参数进行分析。最后,基于自适应灵活旋转惯量、阻尼综合控制规律建立风电系统仿真模型。通过仿真验证了该方法的可行性,仿真结果表明:该方法应用于风电系统相比于VSG/自适应旋转惯量VSG具有更好的调频特性以及具备直流母线抗扰动调压的特性。

无电流传感复合前馈控制无桥功率因数校正变换器

有源功率因数校正(APFC)是AC-DC变换器的重要组成部分,其目的是改善输入侧电能质量,提高系统功率因数。传统的有源电流控制功率因数校正(PFC)变换器需要准确地提取升压电感电流,而双二极管式无桥PFC变换器升压电感位于整流部分之前,电感电流不再是单一方向流动,这使得其电流采样电路相比更复杂。为此该文提出一种基于观测器的无电流传感方案。方案中针对占空比误差的不确定影响修正了无桥PFC电流观测器算法,实现了占空比误差自适应的电流观测器,进一步基于所提观测器实现对负载信息的观测,设计出无电流传感的复合前馈控制方案,运用负载观测信息改进电流内环参考形式,同时利用输出电压纹波观测值进行2次谐波前馈补偿,最终实现无电流传感控制条件下变换器高动态响应设计。该文搭建了225 W单相双二极管式无桥PFC的实验样机,实验结果表明,在开关频率100 kHz时电流观测精度达到96.75%,所提控制方案输入电流的总谐波畸变率(THD)含量约为5%,功率因数(PF)约为99.85%,半载动态响应时间10 ms,相比于传统PI控制无桥PFC变换器提高了约90%。

无刷双馈风力发电机低电压穿越控制策略研究

针对无刷双馈风力发电系统,稳态时,采用基于空间矢量调制(Space Vector Modulation,SVM)的直接功率控制(Direct Power Control,DPC)技术。在电网电压对称跌落条件下,理论分析功率绕组磁链与控制绕组电压的关系,对于故障期间控制绕组会产生较大的过电流,严重时可能损害变流器功率器件的问题,在原有的控制方案中引入前馈控制。通过将可观测的功率绕组电流进行微分运算后得到反映控制绕组反电势的直接干扰量,将其经前馈控制器引入到控制电压的参考值端,形成一种基于前馈控制的SVM-DPC复合控制。仿真结果表明,基于功率绕组电流微分前馈控制的复合控制策略可以在一定程度上抑制控制绕组过电流,能为无刷双馈风力发电机实现低电压穿越提供参考。

全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。

考虑快速充电站影响的前馈功率控制策略

当微电网应对大负荷快速投切时,直流母线容易产生大幅度电压波动,产生大量谐波电流。该问题导致系统效率大大降低,并且威胁系统稳定性。在微电网环境下,当充电功率变化速率过快时,容易导致上述问题。因此针对快速充电站接入微电网中所导致的直流母线电压波动的问题,提出一种含前馈功率的功率控制策略。当用户需要充电时,结合充电汽车的充电特性与用户充电需求,生成前馈功率曲线,再进行充电。通过MATLBAB/Simulink仿真进行对比分析,得出该控制策略控制方式相比于不含前馈功率的控制方式具有相应速度快,直流电压可以快速稳定,并且谐波含量少等优点,具有一定的参考价值。

基于母线功率前馈的配网PET电压均衡控制

针对配网级联型电力电子变压器(PET)提出了一种基于低压直流母线功率前馈的电压和功率均衡控制策略。该控制策略将PET低压直流母线的能量需求前馈至输入级,指导输入级实现各级模块的功率均衡控制,同时利用隔离级来稳定各模块的直流电压,并采用相同的稳压指令实现各级直流电压的均衡控制。所提控制策略不仅能够有效解决因各级模块参数不匹配所导致的电压与功率不均衡问题,同时减少了目前PET控制环节,降低了各模块间的电量耦合关系。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

水轮机调速器功率前馈控制修正方法

为满足电网AGC和一次调频的要求,水电机组调速系统广泛采用功率调节模式。在现有功率调节模式下,当水头与开度变化时,难以在各种不同工况下取得良好的控制效果。因此在功率控制中引入前馈来提高响应速度。但前馈控制为开环控制,为提高前馈控制的精准度,本文提出了水电机组功率前馈控制自动修正方法。仿真计算和现场应用证明该控制方法控制快速、超调小,且具有较高的稳态调节精度,较好地改善了水电机组功率调节的控制响应特性。

虚拟同步发电机频率偏差前馈阻尼控制策略的参数整定方法

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)也存在类似于传统同步发电机的功率振荡特性,频率偏差前馈阻尼方法实现简单,能够有效抑制有功功率指令值或电网频率跳变情况下VSG的有功功率振荡,同时不会影响VSG原有的惯量特性。然而,现有研究在建立频率偏差前馈阻尼方法的有功功率环闭环传递函数模型时未考虑功率低通滤波的影响,系统阶数由3阶变为2阶,若仍采用现有的参数整定方法可能导致前馈系数设计不正确。为此,文中在考虑低通滤波的基础上建立了VSG的传递函数模型,基于零极点图识别了前馈系数变化时系统阻尼比不能在0到1之间自由调节的原因,同时给出了根据期望阻尼比和自然振荡频率选择前馈系数的方法,简化了参数设计过程。仿真结果验证了参数设计方法的正确性。

基于电力电子技术的新型并网控制方法研究

为了解决并网给电力系统带来不稳定因素的问题,文章基于电力电子技术提出了一种创新的三相PWM整流器并网控制方法,旨在实现并网时电力系统对误差的快速跟踪,有效地减少控制系统的稳态误差,从而提高电力系统并网时的稳定性。实践证明,该新型控制方法的引入,不仅有助于解决当前电力系统并网面临的稳定性问题,还为相关学术研究和工程实践提供了参考依据。

火电机组协调控制系统前馈控制逻辑设计

文章分析了火电机组协调控制系统前馈控制的重要性,指出了前馈控制逻辑设计面临的主要难点,包括复杂工况下的控制策略优化、高维参数下的模型辨识、多时间尺度下的控制协调和强非线性系统的算法设计等。在此基础上,提出了前馈控制逻辑设计的关键点,包括基于机理分析的控制策略优化、基于数据驱动的模型辨识方法、基于多时间尺度分解的控制器协调、基于非线性控制理论的控制算法设计、基于实时优化的参数整定和基于硬件在环的控制系统测试等。通过合理设计火电机组协调控制系统前馈控制逻辑,可以有效提高系统的动态性能和鲁棒性,为保障电力系统安全稳定运行提供有力支撑。

图腾柱功率因数校正器的二自由度控制分析

TPFC一般采用一自由度输出电压控制,在负载变化时输出电压动态特性较差,且启动过程存在明显超调。本文在推导TPFC双闭环控制结构基础上,引用了负载电流前馈控制和输出电压反馈补偿控制,构成两种二自由度(2DOF)控制结构。仿真分析表明,负载电流前馈型2DOF控制可以有效抑制负载变化引起的输出电压波动,但启动过程超调明显;输出电压反馈补偿型2DOF控制可以实现输出电压无超调启动,但是抑制负载变化的能力较差;综合负载电流前馈型和输出电压反馈补偿型的2DOF控制获得满意的输出电压控制效果,表现为启动过程无超调和变载过程无波动。

火电机组热工仪表运行状态实时控制系统设计

该文设计火电机组热工仪表运行状态数据自采集及实时控制系统。构建火电机组热工仪表运行状态数据自采集与控制系统总体框架,现场仪表层结合热工仪表与各类传感器、执行器采集火电机组运行状态数据后,基于深度神经网络(DNN)动态前馈的过热蒸汽控制模型实现过热器出口温度的精准控制,利用网络通信层的工业以太网模块实现各层数据的传输与交互,通过上位机实现控制结果展示。实验结果表明,该系统的控制平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)值分别为0.3℃、0.4℃;在不同入侵攻击下,可实现系统数据的安全传输与交互。

大型燃气电厂变压器冷却器前馈模糊控制研究

针对大型燃气电厂变压器负荷变化大的特点,提出了以启停冷却器组为执行手段的前馈模糊控制策略,以满足变压器温控要求。在油浸强迫油循环风冷式(OFAF)冷却器机理研究基础上归纳了模糊控制规则,以实现对变压器油温的闭环调节,并通过前馈控制补偿变压器功率扰动给油温带来的影响。在Simulink平台构建了OFAF冷却器仿真控制模型,验证了变压器OFAF冷却器前馈模糊控制策略的可行性和有效性;并通过对比两种控制执行方式下的结果,分析了以启停冷却器组为执行手段的优势。

开关电感型单相五电平电流源逆变器

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。

基于扩张状态观测器的DFIG网侧变换器滑模控制

针对双馈风力发电机网侧变换器因负载变化和滤波参数摄动导致控制效果不佳的问题,文中提出一种扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与滑模控制相结合的网侧变换器双闭环控制策略,内环采用以功率为状态变量的基于ESO的滑模直接功率控制,外环采用以电压平方为状态变量的基于ESO的滑模控制。首先,应用ESO对系统状态变量与包含系统未建模动态、负载变化和滤波参数摄动等不确定项进行估计,无需系统的精确数学模型即可设计滑模控制方法,实现网侧变换器在复杂环境下的鲁棒控制。此外,引入功率差前馈环节,可减小负载变化时外环滑模控制非线性带来的冲击。最后,对负载变化和滤波参数摄动2个算例进行仿真。结果表明,与传统矢量控制和滑模控制相比,所提控制策略在复杂环境下具有更强的鲁棒性。

混合型有源电力滤波器双闭环控制

混合型有源滤波器(HAPF)是一种改善电能质量的装置,针对其无源器件容易造成直流侧电压难以控制以及系统谐振的问题,提出一种变流器输出电流和电感电压反馈的双闭环控制器。首先建立变流器输出电压和无源支路上电感电压的数学模型,但模型中存在大量耦合项,为了实现无静差控制,采用变量前馈的解耦方式消除耦合量。然后对系统控制进行设计,电感电压作为外环保证跟踪精度;选用变流器输出电流作为内环,加入系统有源阻尼,抑制系统谐振尖峰。最后仿真和实验结果表明,该控制策略提高了直流侧电压控制的动态响应速度和稳态精度,同时降低了谐振尖峰对系统稳定性的影响。

一种带有前馈补偿的L1神经网络风机最大功率点跟踪控制方法

针对风机在最大功率点跟踪(MPPT)控制中由于自身存在非线性和未知干扰导致跟踪困难的问题,提出一种带有前馈控制的L1神经网络(L1NN)自适应最大功率点跟踪控制方法.其中的前馈控制器用于补偿叶片转矩带来的干扰项的影响,通过神经网络权值的在线学习,对系统的非线性因素进行逼近,在反馈回路中设有低通滤波器.当满足L1的增益条件时,系统具有最终有界性,通过提高自适应增益来满足所需的瞬态性能.最后在不同风速条件下,将本文所提方法与无前馈补偿方法以及传统模型自适应方法进行仿真实验对比,实验结果表明:本文方法在提高系统响应速度和效率方面均有明显优势.

基于前馈增益调度的火电机组协调控制及应用

电力系统结构转型对燃煤发电机组提出宽负荷范围内快速调峰的需求,但机炉协调系统具有强非线性、大惯性和未知扰动,传统的比例-积分-微分(PID)控制适应机组大范围变工况能力较弱,在非设计工况及未知扰动下控制品质有待提高。针对上述问题,提出一种基于前馈增益调度的自抗扰协调控制策略,利用前馈信号提高系统适应负荷变化的能力,通过改进的自抗扰控制器提高系统的设定值跟踪和抗扰能力。仿真与现场试验结果均表明提出的协调控制策略能够获得良好的控制效果,保证机组的高效运行。

燃煤电厂锅炉烟气脱硝系统前馈串级调节控制方法

为有效控制燃煤电厂锅炉烟气脱硝系统的脱硝精准度,提出针对性的前馈串级调节控制方法。首先确定脱硝系统在前馈串级调节控制过程中存在的相关影响因素,并根据影响因素分析结果明确脱硝系统前馈串级调节控制器的设计流程;再基于控制器设计流程,优先设计系统扰动状态观测器,通过状态观测器估计系统脱硝时存在的扰动估计值,并依据扰动值估计结果对控制器实施前馈补偿;同时根据前馈补偿结果对控制器实施参数整定,完成控制器的设计;最后通过控制器实现脱硝系统前馈串级调节控制。验证结果表明:该控制方法控制性能好,控制精度高。