Predicting of Power Quality Steady State Index Based on Chaotic Theory Using Least Squares Support Vector Machine

An effective power quality prediction for regional power grid can provide valuable references and contribute to the discovering and solving of power quality problems. So a predicting model for power quality steady state index based on chaotic theory and least squares support vector machine (LSSVM) is proposed in this paper. At first, the phase space reconstruction of original power quality data is performed to form a new data space containing the attractor. The new data space is used as training samples for the LSSVM. Then in order to predict power quality steady state index accurately, the particle swarm algorithm is adopted to optimize parameters of the LSSVM model. According to the simulation results based on power quality data measured in a certain distribution network, the model applies to several indexes with higher forecasting accuracy and strong practicability.

有源前端组网的直流船舶电网高能效运行控制

直流船舶电网为航运业绿色转型提供了有效可行的解决方案。考虑到实际船舶的运行工况,本文提出一种分层协调控制策略,主要用于有源前端组网的直流船舶电网中功率单元协调运行的设备层控制系统和功率层控制系统。其中,设备层控制系统负责实现发电机组转速的无静差跟随与不同容量柴油发电机组间的动态/稳态功率共享;功率层控制系统负责提升母线电压质量,提高系统能效。最后,利用仿真与半实物仿真系统对控制策略进行验证,结果表明该控制策略可有效提高系统运行能效,最高节省约10%的燃油。

大倾角煤层长壁综采顶板冒落形态与支架稳态控制

为研究大倾角煤层走向长壁综采工作面采空区顶板冒落形态与支架稳态控制,通过理论分析、试验研究与现场观测,在厘定走向长壁综采工作面初次来压与周期来压矿压显现规律基础之上,分析耦合效应下的顶板冒落形态的演化机理和支架失稳的典型分区特征。结果表明:沿倾斜自下而上顶板冒落呈非对称的向斜与背斜形态,且冒落与断裂岩块的堆积密实程度逐渐减小,直至采空区上部形成空穴;沿走向采空区下部顶板冒落呈谷峰相间(锯齿)状态;倾向中上部支架受向背斜冒落顶板影响,支架与围岩呈非均匀接触,是支架最易倾倒的部分,且倒架后中上部支架两立柱工作阻力差异最为明显。针对现用支架不具“带压移架”功能,采用“少降快拉”移架的稳态控制方法并指导现场拉架操作,获得良好的支架稳态控制效果,确保了大倾角煤层走向长壁综采工作面的安全高效生产。

基于自适应ANN的孤岛微网群电压频率分布式协同控制

针对孤岛微网群稳定运行难度大,电压和频率控制极为复杂的问题,提出了一种适用于含多逆变器分布式电源DGs(distributed generations)微网群MGC(microgrid cluster)的智能电压、频率协同控制方法。首先,该方法利用李雅普诺夫理论和基于逆变器DG的动态特性设计了基于模型化的控制器;然后,利用人工神经网络ANN(artificial neural network)来近似上述动态特性,从而得到不需要DG参数先验信息的智能控制器,此外,所提控制器不需要使用电压和电流PI控制器;最后,通过不同场景下的仿真分析,验证了所提控制器的有效性,还利用李雅普诺夫分析,证明了跟踪误差和神经网络权值最终一致有界,从而可实现较好的电压和频率动态调节。

基于固态变压器的互联交直流微电网功率互济自主控制

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力,提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功-频率以及有功-直流电压下垂控制特性,通过定义各子网的瞬时有功不平衡归一化变量,来衡量交直流微电网全局功率不平衡程度。基于此,以使各子网瞬时有功不平衡归一化变量相等为目标,设计固态变压器中三级换流器的联合控制策略,实现全局不平衡功率在各子网之间的均衡自主分配,促进各子网之间的功率互济。建立小信号模型,并对所提功率互济自主控制的关键参数进行优化。基于RT-LAB的控制器硬件在环实验验证了所提方法能够自主、灵活地实现互联交直流微电网子网间的功率互济。

弱电网下电压控制型逆变器的自适应快速功率控制策略

电压控制型逆变器VCI(voltage-controlled inverters)在弱电网下表现出更强的稳定性,有望在可再生能源发电中得到更广泛的应用。然而,VCI的有功功率控制带宽通常低于电流控制并网逆变器CCI(current-controlled inverter)。随着电网阻抗增大和电网强度进一步降低,其调节时间甚至将长达数秒,难以满足可再生能源发电最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)的要求。此外,现有的以功率环改造为特点的VCI有功功率快速控制方法,则可能导致弱电网下VCI稳定性损失。针对这一问题,建立了VCI并网系统的详细输入-输出模型,揭示了弱电网下VCI功率环改造法面临稳定性和快速性矛盾的根源,并提出了一种基于外环改造和功率指令前置滤波的VCI有功功率快速控制方法,能够有效提升VCI有功功率控制带宽,且不影响其弱电网下的稳定性,进一步实现了基于VCI的MPPT控制;针对短路容量比和电网阻抗大幅波动对所提控制的影响,又提出了一种基于电网阻抗在线辨识的VCI有功功率快速控制自适应方法。最后,实验结果验证了所提方法的有效性。

某型辅助动力装置控制算法研究

辅助动力装置(APU)是一种小型燃气涡轮发动机,用于为飞机提供稳定的引气功率和轴功率,因此需要设计性能良好的控制算法保证APU能够成功起动并稳定运行。分析了APU的整个运行过程,根据整个过程中APU的不同运行状态,采用分段控制的思想,设计了分段控制策略,用于APU从起动到稳态运行的过程控制,并对APU运行控制算法进行了设计和验证。为了适应辅助动力装置在更复杂环境下的应用,基于环境温度和压力数据对控制算法进行了修正,为了防止运行中排气温度超温对系统的影响,设计了基于排气温度的修正算法,对供油量进行调节。通过多次半物理及台架试验,对控制算法的正确性进行了验证。试验结果表明,在起动到稳态的整个过程中,APU运行正常,各项控制指标满足系统要求,所设计的控制算法控制性能良好。

跳频滤波器上电控制时序的研究与设计

电磁信号日益密集、复杂,对通信对抗设备的反干扰能力要求越来越高,而跳频技术作为新一代通信对抗技术被广泛应用,在现代电子战中显现出巨大的优越性。文中分析一种跳频滤波器上电控制时序对其频率输出的影响,通过对上电和频率地址码达到稳态状态的时间差异进行ADS仿真分析,并结合实物信号测试,指出跳频滤波器存储器处于不稳定状态时,发送指定频点地址码指令,数据口输出状态会出错,从而导致输出频率异常。针对该问题,通过优化控制时序逻辑,使得滤波器完成上电后再下发频率信息,提出一种跳频滤波器上电控制时序的设计方法。

感应交流电机变频调速器自动化稳态控制技术

针对变频调速器控制电路中参数动态变化特性较强、电机稳定特性难以捕捉及固有互感关系较差问题,提出一种基于变频调速器的自动化稳态控制技术。根据电机内定子及转子的感应矩阵,建立电机内部电力参数的动态变化数学模型,计算二者间互感关系变动时对电路稳态的影响,推导互感矩阵。以变频控制器作为自动化控制应用载体,根据电路的实时数据,调节变频参数,用于反馈不稳定性信号,并采用变频控制器自动输出控制数值,建立无功补偿函数,根据功率、电压及电流值的减少量,进行定量补偿,完成感应交流电机变频调速器自动化稳态控制。实验数据表明,所提方法应用下,电压和电流分布较为规律,功率输出结果较为稳定、均衡,对电路稳定改善效果较佳。

多同步旋转坐标系下指定次谐波电流控制

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出一种基于多同步旋转坐标的谐波电流控制策略,采用通过与某指定次正序或负序谐波角速度同步的旋转坐标变换,将该指定次谐波变为直流量,实现指定次谐波的检测和PI控制,从而实现对某指定次谐波电流的无静差补偿。完整的谐波电流控制器由多个独立不同角速度的谐波电流控制器叠加组成。建立了APF在谐波旋转坐标系下的数学模型,提出一种简单的电流耦合解耦策略。对指定次谐波电流控制器进行分析,从理论上证明了与传统的电流环控制方法相比,指定次谐波控制可提高补偿精度,并利用零极点对消方法对控制器参数进行了设计。实验结果验证了所提控制策略的优越性。

准稳态灵敏度的分析方法

定量剖析了常规灵敏度分析在实时控制应用中不符合电力系统实际的物理响应的局限性，提出了准稳态灵敏度分析的新方法，并全面介绍了准稳态灵敏度的计算公式。研究表明，准稳态灵敏度的分析方法实用性强，能满足实时控制决策的要求。

输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用

深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论,并以发电机励磁控制系统为例,给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数,所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能,不仅提高了发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf 控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生静态偏移。

三相三线制有源滤波器的改进无差拍控制

针对平推预测无差拍控制存在稳态误差的问题,提出了一种改进的有源电力滤波器控制策略。该方法将重复控制器嵌入基于平推预测的无差拍控制,结合重复控制和无差拍控制优势,弥补无差拍控制的固有缺陷,快速消除每一采样周期的稳态误差。根据有源电力滤波器的数学模型,得到应用于电流环的无差拍控制算法,给出了重复无差拍控制电流环各个子环节的设计过程。基于Matlab仿真环境和物理实验平台对所提控制策略进行分析,验证了所提方法的有效性和优越性。

考虑渗流条件下开挖面失稳离心试验研究

当土压平衡盾构穿越高水位地层(如穿越江河)时,地下水与土舱之间的高水压差会产生过大的渗透力,导致开挖面失稳。为了研究渗流条件下开挖面失稳问题,开发了一套隧道离心模型试验装置,主要包括刚性模型箱、模型盾构、开挖面伺服加载系统、水位控制系统、储水箱。针对饱和砂质粉土地层,开展了一系列不同水位高度的稳态渗流开挖面失稳模型试验。结果显示,开挖面失稳过程中随着开挖面位移的增加,有效支护压力迅速下降;在达到最小值limP?之后缓慢回升并趋于稳定;极限有效支护压力limP?与水头压力?h/D呈线性关系。

旋转潮流控制器稳态特性研究

旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)应用到电力系统潮流控制中,具有控制方法简单、输出无谐波、可靠性高、成本低的优点,但目前对其模型和控制特性的研究还并不充分。为此,分析并建立了RPFC的稳态数学模型,对RPFC的稳态特性进行了研究,推出了RPFC注入线路电压与转子角之间的关系,分析了RPFC的潮流控制特性。RPFC注入线路的电压受转子角度的控制,当接入RPFC后,线路电压的大小和相位对转子角度的灵敏范围不同,因此对线路有功和无功调节有不同的灵敏区域,RPFC可以在一定的圆形区域内实现对线路潮流的控制,其控制范围由RPFC能注入线路电压的最大变比决定。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果,验证了对RPFC稳态模型和稳态特性分析的正确性以及RPFC对线路潮流控制的有效性和灵活性。

基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控制策略

为了解决纯电动汽车动力性和操控性难以同时兼顾的问题,将驾驶员意图分为稳态意图和动态意图,稳态意图用于保证车辆的操控性,动态意图用于保证车辆的动力性,在此基础上提出了一种基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控制策略,该策略首先分别采用"典型工作点+分段插值"和模糊推理方法来识别驾驶员的稳态和动态意图;接着采用"动态补偿转矩保持"和"动态补偿转矩归零"等算法计算动态补偿转矩;最后通过"增量式"动态补偿转矩跟踪算法和电机过载管理算法给出最终的转矩指令。仿真与试验结果表明,该策略既可以根据驾驶员稳态意图保证车辆的操控性,也可根据驾驶员动态意图提高车辆的动力性。

最优协调电压紧急控制新模型研究

提出了最优协调电压紧急控制新模型,新模型考虑了负荷动态以及控制的连续/离散特性,在紧急情况下能够从全局意义上协调位于不同地理位置的各种不同类型的控制,以保持系统电压稳定,防止电压崩溃。电压稳定的性能指标采用负荷母线电压偏差的积分形式。基于最优控制原理中的变分原理,严格推导了性能指标相对控制的灵敏度。该灵敏度可以通过准稳态快速时域仿真计算得到,因而可将复杂的、难于处理的最优协调电压紧急控制模型转换为易于处理的混合整数线性规划问题。在新英格兰测试电力系统上的算例研究验证了该模型及其求解算法的有效性。

自动电压控制系统对广东电网静态电压稳定性的影响

自动电压控制(automatic voltage control,AVC)系统是现代电网运行中维持电压质量和经济性的重要手段。分析AVC系统调控对广东电网静态电压稳定性的影响对于指导电网安全稳定运行具有重要的意义。文中建立了含二级电压控制作用的广东电网潮流计算和连续潮流计算模型,阐述了对连续潮流法的若干改进策略以提高其鲁棒性和计算速度。评估了正常运行状态和预想故障下AVC系统对广东电网静态电压稳定性的影响程度。结果表明:该系统能够提高广东电网的静态电压稳定裕度。文中研究可为广东电网运行中充分发挥AVC系统作用及维持静态电压稳定性提供参考。

改进谐波分次检测结合集中电流环的APF谐波独立控制实现

有源电力滤波器(active power filter,APF)谐波独立控制的本质是实现3方面功能:1)谐波补偿频次可选;2)各选择次谐波补偿程度可独立设定;3)各选择次谐波可无静差补偿。从谐波控制系统结构的角度,分类对比现有APF谐波控制策略,进一步提出改进谐波分次检测结合集中电流环的选择次补偿和全补偿两种运行模式下结构,并以多同步坐标系谐波分次检测结合采用单PI控制器集中电流环为例,定性和定量分析集中电流环静差,给出校准的具体方法。所提方法利用集中电流环频域特性,通过谐波分次检测后再分次校准集中电流环静差,很好地实现了APF谐波独立控制三方面功能,同时控制系统简单,参数易整定、不易出现稳定性问题。最后通过仿真和实验,验证所提方法的可行性和优越性。

南阳变建成对特高压及河南电网安全稳定控制策略的影响研究

深入分析了特高压南阳变建成投运后对特高压电网及河南电网安全稳定控制策略的影响。通过N-2等严重故障分析,研究了南阳变投运对特高压电网安全稳定控制措施的影响,提出了特高压电网解列措施的具体配置方案。研究了特高压开关设备跳闸后线路空充可能造成的沿线电压过高问题,提出了特高压线路稳态过电压装置的配置方案。针对南阳变建成后,河南南南电网南南南南南南南南南N-2故障造成剩余南南达到南超过热稳限额的问题,提出了运行方式预控、提高线路热稳限额、直流附加控制、AGC协调控制等控制措施。