Average modeling of Single Stage Flyback PFC ＋ Flyback DC／DC converter

With the use of this novel average model for Single Stage Flyback PFC + Flyback DC/DC converter, voltage control mode, peak current control mode and average current control mode can be simulated easily by changing the model's parmneters. It can be used to do various analysis not only for small signal and static behavior but also for large signal and dynamic behavior of the converter. By using this average model the simulation speed can be improved by 2 orders of rrmgnitude above that obtained by using the conventional switched model. It can be applied to optimize the trade-off between high power factor, voltage stress, current stress and good output performance while designing this kind of single stage PFC converter. A 60W single stage power factor corrector was built to verify the proposed model. The modeling principle can be applied to other Single Stage PFC topologies.

有源缓冲型逆变器功率解耦技术研究

为实现单级单相升压逆变并能有效抑制直流侧二次纹波电流,提出一种带有源缓冲的电流型逆变器电路拓扑,研究该逆变器的6种电路模态并提出其两模态调制策略和三模态调制策略,设计2种调制策略下的模型预测控制策略,提供主电路参数设计准则。从储能电感电流的最大脉动量与二次纹波含量两方面对2种调制策略进行对比分析,得出了三模态调制策略具有更好纹波抑制效果的结论。对2种调制策略下的逆变器进行仿真分析,仿真结果表明,三模态调制下电路的输出电压总谐波失真率、电感电流相对脉动量与二倍频含量均低于两模态调制下的数据。设计并搭建500VA 48VDC/220V50HzAC有源缓冲型单级单相升压逆变器实验装置,给出了三模态调制下基于模型预测控制的逆变器实验波形,进一步证实了所提研究方案在实现单级升压逆变的同时具有二次纹波抑制能力。

考虑主网和孤岛的两阶段配电网供电恢复

随着可再生分布式电源(DG)在配电网中的渗透率不断提升,如何充分利用DG与主网联合对非故障失电区域恢复供电引起了人们的重视。对孤岛与主网联合恢复供电的配合性以及风光荷的波动性问题进行了研究。首先,综合考虑了风光荷的波动性问题,建立了广度与深度优先搜索相结合的动态孤岛划分策略;然后,为实现孤岛与主网联合恢复供电的最优性,建立了具有配合性的两阶段规划模型,一阶段以主网通过重构恢复重要负荷最大化为目标,二阶段以主网和DG孤岛联合恢复重要负荷最大化为目标,两者目标之间存在一定的关联性,能够实现联合恢复供电的整体寻优;最后,利用改进IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的可行性与有效性。

两级滑阀式电液伺服阀建模与特性研究

为了研究两级滑阀式电液伺服阀的静态、动态特性,建立了两级滑阀式伺服阀的数学模型,仿真分析了前置级和功率级结构参数对伺服阀性能的影响。结果表明:某型两级滑阀式电液伺服阀具有良好的静动态特性,其输出流量大、线性度好、动态响应快;通过所建立的数学模型,可优化两级滑阀式电液伺服阀前置级和功率级的结构参数,为提升动态响应性能提供理论参考。

核电厂调试阶段仪控系统隐患分析方法研究

仪控系统是核电厂的神经和大脑,对于核电厂的安全、高效运行起着至关重要的作用。仪控系统中容易潜藏一些未能在工厂测试期间发现的隐患。这些隐患在运行过程中可能导致核电厂设备的功能劣化甚至系统故障。核电厂仪控系统的调试过程是运行前的关键阶段,在调试过程中及时识别隐患对于保证仪控系统的正常运行具有重要意义。首先,从特定应用环境、特定应用方式、长期动态运行三个维度对隐患的激发原因进行了分析。对其中可能在调试阶段产生、暴露的隐患激发原因进行了筛选。然后,以核电厂仪控系统实际调试过程中发生的隐患为例,建立隐患与环境模型的映射关系模型,并验证模型在调试阶段的有效性。该研究有助于提高调试阶段核电厂仪控系统隐患的识别能力,具有重要的工程意义。

基于DEA三阶段模型的煤电产业生态效率测算

以煤电产业为研究对象,在已有研究的基础上将发电煤炭消耗量作为投入指标、将煤炭发电总量作为产出指标,构建煤电产业生态效率测度模型,并考虑宏观因素在纯技术效率和规模效率两方面对煤电产业生态效率的影响,利用DEA三阶段模型对中国30个省份的区域生态效率进行实证研究。研究发现:①规模以上工业企业R&D经费投入对煤电产业生态效率的影响是负向的,对经济发展的影响是正向的。②第三产业规模虽然促进了经济发展,但是整体来说抑制了煤电产业生态效率的提升。③教育经费的投入对煤电产业生态效率的影响是正向的,对经济发展的影响是负向的。④我国西部地区煤电产业生态效率处于前沿面,从纯技术效率来说,中部地区的生态效率较低;从规模效率来说,西部生态效率优于东部;整体上,东部地区综合生态效率低的原因是由于东部地区的规模效率较低引起的。

基于最优路径的配电网弹性恢复力提升策略

针对极端天气下配网系统的弹性恢复力提升问题,提出长短时间尺度的两阶段电力系统弹性恢复力提升策略。灾害发生后短时间内通过布置分布式电源和联络开关,对配电网进行孤岛划分和网络重构以恢复短时供电;考虑极端天气对交通网的影响,极端灾害发生一段时间后由检修小组在最短时间内完成维修以最小化负荷削减成本。通过协同优化建立长短时间故障演变分析的鲁棒优化(robust optimization, RO)模型,并采用列与约束生成(column-and-constraint generation, C&CG)算法进行求解;最后进行算例分析,验证所提模型对提升配电网弹性能力的有效性。

基于Hammerstein模型的风力发电系统建模与辨识

为建立风力发电系统的高精度模型,研究了一种基于Hammerstein模型的风力发电系统的建模与辨识方法。使用3σ准则对异常数据进行剔除,利用剔除后的数据训练风力发电系统的标称模型。利用Hammerstein模型建立风力发电系统的数据驱动模型,并将可分离信号和实际风速构成的组合式信号作为Hammerstein模型输入,可分离信号经过标称模型的输出和实际功率作为Hammerstein模型输出,基于组合式信号的输入和输出数据,利用相关分析法和带遗忘因子的递推增广随机梯度方法分别辨识Hammerstein模型中静态非线性子系统和动态线性子系统的参数。采用实际风速数据进行仿真实验,提出的方法与增广随机梯度方法的平均绝对百分比误差分别为4.99%和14.73%,与增广随机梯度方法相比,提出方法的平均绝对百分比误差减少了9.74%。仿真结果表明,提出的方法能够有效辨识Hammerstein模型风力发电系统,具有较好的预测性能。

动力机组双层隔振系统半主动模糊控制

针对内燃动车动力机组宽频振动特性确立双重优化目标,以磁流变阻尼器为执行器,提出一种兼顾系统稳定性和隔振效率的半主动模糊控制策略,并建立动力机组多刚体半主动控制系统进行效果验证。研究结果表明:基于半主动模糊策略控制的双层隔振系统在包括功率均衡和非均衡工况在内的宽频范围内均具有良好的隔振效果。在低频段内,该混合模糊控制系统振动烈度和力传递率与弹簧定阻尼隔振器系统基本相同;在高频段内,其振动烈度和力传递率更小,隔振性能更优,能够实现全工况的有效振动控制。

省级电网最大供电能力优化调度研究

高比例新能源接入电网后,电网安全稳定受多重不确定性因素的影响显著提升,为在新能源大幅度波动造成功率缺口的场景下快速形成功率调整方案以维持源—网—荷动态平衡,亟需量化评估电网的最大供电能力。为此,以供电能力最大、重要断面最小断面裕度最大作为优化目标函数,以电量平衡、片区备用容量、断面裕度作为约束条件建立省级电网最大供电能力评估场景模型,分别采用多阶段的约束多目标进化(CMOEA-MS)算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ求解模型,并基于解集的收敛性、均匀性、广泛性3个指标对两种算法的解集质量进行评价。算例仿真结果表明,CMOEA-MS算法在求解所提模型时超体积值更大、性能更好,能有效提高省网的最大供电能力。

基于模型预测的光伏参与电网调频方法研究

针对大规模光伏并网导致电力系统一次调频能力不足的问题,光伏发电主动参与电网频率调节是解决这一问题的重要手段。首先介绍了两级式光伏发电系统的拓扑结构与控制策略,然后考虑到下垂控制对电网频率暂态调节有限,提出了一种模型预测控制与下垂控制相结合的调频控制策略。该控制策略在光伏发电保留一定有功功率的基础上,通过频率差值改变下垂控制的输出增量与频率偏差率改变模型预测控制的输出增量,进而改变光伏发电的有功输出功率,使其参与系统调频。最后在Matlab/Simulink平台上搭建了一套含光伏发电的区域电网仿真模型,通过仿真分析验证了调频控制策略的可行性与有效性。仿真结果表明,该控制策略不仅对电网频率的稳态起到调节作用,还改善了电网频率的暂态与动态效果。

基于三阶段DEA的新能源风电制造企业经营效率评价

新能源风电制造企业作为风电开发产业中游支柱,其经营效率水平决定着企业市场竞争力和行业发展能力。采用三阶段DEA模型,选取我国代表性新能源风电制造企业,以其2020—2022年的投入产出数据,通过对外部环境要素影响的修正,比较修正前后各企业多年的综合效率、规模效率和技术效率的差异,进而判别指标的DEA有效与不足,以此对研究对象有针对性地提出不同的提升与改进建议,提高我国新能源风电制造企业的市场竞争力,促进行业的健康可持续发展。

基于共享储能的冷热电多微电网系统两阶段鲁棒优化模型

提出一种多微电网系统能量共享的公共储能站两阶段鲁棒优化模型。首先从不同时间尺度的角度建立储能电站-冷热电多微电网系统双层规划模型;其次,考虑到冷热电微电网系统中的风光出力不确定性对规划模型的影响,建立了min-max-min结构的两阶段鲁棒优化模型,得到最恶劣场景下运行成本最低的调度方案。模型中考虑了储能、分布式电源等的运行约束和协调控制,并引入了不确定性调节参数,可灵活调整调度方案的保守性。基于列约束生成算法和强对偶理论,可将原问题分解为具有混合整数线性特征的主问题和子问题并进行交替求解,从而得到原问题的最优解。最后通过算例分析验证所提模型的合理性和有效性。

交流-直流转换器高转换效率控制方法

为了提升工作在不连续模式下反激式交流-直流转换器的转换效率,研究和分析了一个开关周期中系统在各状态时的功率损耗机制,在此基础上推导与建立了反激变换器系统功率级损耗模型.通过对该模型进行MATLAB分析和仿真,得出了各关键系统参数的损耗曲线及其对系统总损耗的影响。基于对损耗因子的分析,提出了一种高效的恒压控制策略,该策略中各参数控制曲线均基于MATLAB建模分析.文中所提恒压控制策略采用0.35μm/700V/BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺实现,仿真与实测结果均验证了其具有良好的负载响应能力.通过对流片后的芯片进行测试,其5W下的效率可达83%,超出最新DoE.6能效标准,实现了高效能转换.

动态无功优化的多阶段求解方法

动态无功优化是保障电网安全经济运行的重要手段之一。然而,动态无功优化属于大规模、多时段、强耦合的非线性混合整数规划问题,直接求解困难。为处理无功优化问题中包含的离散变量及时段耦合约束,基于动态无功优化问题的物理本质,提出了动态无功优化模型的多阶段求解方法。第1阶段以系统网损最小化为目标,松弛离散变量和无功设备全天动作次数约束,基于内点法计算得到动态无功优化问题的初始解。第2阶段以网损增量最小化为目标,基于目标函数对控制变量的灵敏度,将子问题在当前解附近线性化,构建以无功控制设备全天动作次数为约束的混合整数规划模型,由此决策无功设备全天动作次数约束下的离散控制变量优化解。在此基础上,将第2阶段得到的优化结果代入到第1阶段的优化模型当中,得到多阶段动态无功优化问题的优化结果。Ward&Hale 6节点算例系统和国内某省网实际系统计算结果验证了所提模型和求解方法的高效性和适用性。

用于绝缘油中气体监测的半导体气敏传感器模型

利用塔板理论建立混合气体色谱柱分离的数学模型;分析了半导体气敏传感器的稳态、暂态响应与恢复特性,提出了关于传感器响应与恢复特性的3个假设:传感器稳态输出电阻的对数与气体浓度的对数服从正切关系,暂态响应特性取决于传感器当前的阻值状态和当前时刻的气体浓度, 恢复特性取决于传感器当前阻值状态和下一时刻的气体浓度。采用实验与数值逼近等数学方法确定所需参数。最后设计了验证实验,结果表明将3个假设用于油中气体监测系统的半导体传感器能够满足要求。

山核桃坚果分段变功率微波干燥工艺参数优化

为了提高山核桃干果品质、缩短干燥时间和降低干燥能耗,以前期微波功率密度、转换点含水率和后期微波功率密度为试验因素,对山核桃坚果分段变功率微波干燥工艺进行了试验研究。通过单因素试验,研究了山核桃坚果微波干燥特性,确定了山核桃坚果微波干燥各因素合适范围。通过三因素五水平的二次回归正交试验,建立了三因素与失水速率、单位质量干燥能耗以及干燥后物料蛋白质保存率、不饱和脂肪酸保存率、感官品质指标综合分值的二次回归数学模型,分析了三因素对各指标影响的显著性。利用多目标非线性优化方法,确定了山核桃坚果分段变功率微波干燥的最佳工艺参数组合,即前期干燥微波功率密度为6.5 k W/kg,转换点含水率为23.4%(干基),后期干燥微波功率密度为3.3 k W/kg。在此条件下,山核桃坚果失水速率为4.072%/min、单位质量干燥能耗为3.467 k W·h/kg、蛋白质保存率为92.15%、不饱和脂肪酸保存率为91.63%、感官品质指标综合分值为35.28分。研究结果为山核桃坚果干燥加工生产提供一定的理论依据。

电网发展的阶段论

研究了日本和英国1960—2008年间的人均用电量和年用电量数据;基于Logistic模型,提出了电网发展将经历初始发展、快速发展、后发展和饱和发展4个阶段的电网发展阶段论;英国电网发展阶段划分及其输电网建设情况的相互参照表明,电网建设的高峰出现在快速发展和后发展转折点之前;根据电网发展的阶段论及浙江电网当前和负荷饱和时的电量数据,推断出浙江电网在"十二五"末、"十三五"初将会进入后发展阶段;电网发展阶段的科学划分为电网规划、建设、运行、维护等工作提供了决策依据。

飞机三级式发电系统建模与仿真

在飞机电源系统的优化设计中,飞机发电系统为机载用电设备正常工作提供条件,而在负载发生突变情况下能否快速做出反应以保证供电质量和可靠性能,直接影响到飞机的性能。为保证可靠性,分析了飞机三级发电系统组成结构和工作原理,建立飞机发电系统仿真模型的基础上,设计了用于调节电能质量的控制器———调压器,在MATLAB/Simulink环境下建立整个系统的模型,并对飞机发电系统部分进行动态仿真。仿真结果表明,能较真实的反应飞机电源系统的动、静态性能,证明所建立的模型是正确的,采用的方法是可行的,为飞机电源系统的设计提供有效的研究手段与参考依据。

含风电场的机组组合二阶段随机模型及其改进算法

提出一种含风电场的机组组合二阶段随机规划模型,将风电功率作为随机变量处理,目标函数包含常规机组发电成本和切负荷惩罚费用,由于风电功率存在多种可能的情景,后一种费用采用期望值形式,同时提出一种求解二阶段模型的SAA-自适应多切割L形算法,具体为首先基于抽样平均逼近(SAA)理论,将随机模型转换成确定性模型,然后提出一种自适应多切割L形算法求解。求解中引入全局辅助变量实现迭代过程中历史最优切割信息的保存,并设置主模型约束条件数上限保证模型始终具有较小的规模。与传统单切割和多切割L形算法相比,所提出算法的迭代次数介于两者之间,但计算时间要少于两者。最后通过3机、10机和100机算例在不同数量的风电情景下仿真计算,结果表明本文模型可以有效处理风电随机性,SAA-自适应多切割L形算法在样本数量较大的情况下保持了良好的收敛性和可靠性。