车辆复合电源功率分配稳定控制策略研究

针对混合动力电动汽车蓄电池-超级电容器复合电源功率分配问题,提出了一种基于滑模变结构和李雅普诺夫的稳定控制策略。滑模变结构控制策略的控制目标包括稳定直流母线电压和精确跟踪超级电容器电流参考值。同时,基于李雅普诺夫理论,对闭环控制系统进行了稳定性分析。在ADVISOR仿真环境下进行仿真研究,并搭建实验样机,进行实验研究。仿真和实验结果表明,该复合电源功率分配控制策略能很好地实现两个控制目标,控制系统实现全局渐近稳定。     

基于无线通信组网的DPFC系统控制策略

为了解决分布式潮流控制（DPFC）系统因单元数量众多、分布距离远导致控制难的问题,提出了一种基于无线通信组网的DPFC系统控制策略.针对DPFC装置分布式安装的特点和快速控制的要求,从系统层面提出一种基于无线通信组网方式的控制系统架构.该方案通过主从控制方式,由主控制器同时对多个子单元进行协调控制.对集中控制的控制策略进行了研究,并通过仿真算例验证了策略的有效性.     

Real-time optimization power-split strategy for hybrid electric vehicles

Energy management strategies based on optimal control theory can achieve minimum fuel consumption for hybrid electric vehicles, but the requirement for driving cycles known in prior leads to a real-time problem. A real-time optimization power-split strategy is proposed based on linear quadratic optimal control. The battery state of charge sustainability and fuel economy are ensured by designing a quadratic performance index combined with two rules. The engine power and motor power of this strategy are calculated in real-time based on current system state and command, and not related to future driving conditions. The simulation results in ADVISOR demonstrate that, under the conditions of various driving cycles, road slopes and vehicle parameters, the proposed strategy significantly improves fuel economy, which is very close to that of the optimal control based on Pontryagin’s minimum principle, and greatly reduces computation complexity.     

双模式机电复合传动系统电功率协调控制策略

为提高重型车辆用功率分流式混合动力系统机电功率流调控精度,解决外界用电需求的动态控制问题,提出电功率协调控制策略.该策略利用电机快速响应和精确控制的特点,通过对发电机和电动机的闭环协调控制,调整二者的工作状态,保证动力源功率分配的精确性以及对外供电的稳定性.仿真结果表明,提出的协调控制策略能够使电池实际功率时刻跟随其目标值,并且在外界有用电需求时,确保系统快速调整出相应的电功率以供使用,较好地解决了机电复合传动系统机电功率分配的精确性问题以及对外供电功率响应的复杂动态控制问题.     

燃料电池混合动力系统输出功率跟随研究

为提高燃料电池混合动力系统功率输出的动态特性,并提高其经济性,在基于DC/DC变换器微分平坦控制的基础上提出了基于高效率功率跟随的混合能量管理策略,建立了包括燃料电池、锂电池、DC/DC变换器和负载等部件的数学模型,并进行了仿真实验。研究结果表明:基于微分平坦控制的DC/DC变换器控制方法能够改善系统的动态响应,修正后的电池的荷电状态(SOC)维持且接近期望SOC值;燃料电池的高效率功率跟随控制策略可以实现系统功率的合理分配,使得混合动力系统可以更安全、高效地运行。     

基于扩张状态观测器估计的混合动力汽车协调控制

为了提高功率分流式混合动力汽车模式切换的稳定性,提出干扰补偿的转矩协调控制策略. 针对发动机动态响应振荡及车辆行驶工况多变的问题,设计多变量线性扩张状态观测器,从频域角度验证了观测器对于上述2种干扰的估计精确性. 研究不同干扰对基础电机补偿控制稳定性的影响,指出负载干扰对车辆模式切换响应的影响最大,引起的切换冲击最大可至24.5 m/s³. 提出基于干扰补偿的动力源转矩再分配算法,开展仿真验证. 结果表明,该协调控制策略在受到明显的外界干扰时能够保证系统的稳定性及模式切换的平顺性.     

基于系统效率最优的新型混合动力汽车控制策略

为了充分发挥混合动力汽车节省燃油和降低排放的控制效果,研究了一种基于行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案.在对其驱动系统关键零部件性能实验与数值建模的基础上,综合考虑发动机、ISG电机和动力电池组以及传动系统效率,分析了系统相关典型工作模式下的纵向动力学方程,推导出系统效率模型,提出了基于系统效率最优的全工况整车控制策略,制定了整车的工作模式切换规则与换档控制策略.在MATLAB/Simulink环境下,建立了整车性能仿真模型,结果表明,采用该控制策略能使整车动力性与燃油经济性较传统车明显提高,最后通过台架试验对该方案进行了验证.     

双馈风力发电机无位置传感器矢量控制的策略

目前双馈风力发电机普遍趋向于采用矢量控制策略，实现发电机有功、无功功率的独立控制.但是由于风力发电机一般工作在恶劣的气候条件下，使用通用传感器进行位置和速度信号检测，故障率高，且检修不便，为此提出一种简单可行的无位置传感器矢量控制方案.基于双馈电机数学模型，重点讨论在转速控制阶段，采用定子磁场定向的矢量控制，进行了转子位置估算，得到了转速及功率变化规律.最后对1?MW的风力机模型进行系统仿真实验，证实了该方案的可行性.     

Simulation of a vehicle hydraulic propulsion system

The characteristics of a hybrid hydraulic vehicle driven by the hydraulic common rail propulsion system with a hydraulic free-piston engine and a hydraulic transformer were studied.A mathematical model of the propulsion system was established and a control method of the propulsion system was proposed.Extensive simulation results of hybrid hydraulic vehicles with the hydraulic common rail propulsion system were presented.The hydraulic common rail propulsion system achieved the switch power control and the constant power propulsion.The control method based on the propulsion,break and speed limit requirement was verified.Our results showed that the hydraulic common rail propulsion system gained an ideal acceleration process.     

分布式光伏无缝切换控制策略仿真与研究

为解决分布式光伏发电并网时对大电网产生的冲击,在分布式光伏发电系统中加入储能系统,形成混合发电系统,整个系统采用直流微网形式,仅使用一个双向DC/AC换流器,减少了电能损失和控制复杂度。光伏控制采用最大功率跟踪法。换流器并网时采用PQ控制,可平抑光伏功率波动,提高系统稳定性;独立运行时采用V/f控制,为交流侧提供电压和频率参考,蓄电池保证重要负荷的电源供应,实现混合系统与大电网的无缝切换。最后,通过对光伏发电系统不同运行模式转换进行建模仿真,验证了控制策略的有效性。     

并联混合型有源电力滤波器的自抗扰控制策略

为了提高并联混合型有源电力滤波器性能,提出一种基于线性自抗扰的特定次谐波补偿控制策略。通过建立并联混合型有源电力滤波器的数学模型,结合自抗扰控制的特点,将三阶系统控制问题简化成一阶自抗扰控制问题。同时,设计了谐波电流跟踪的一阶线性自抗扰控制器和直流母线电压的双闭环自抗扰控制器。最后通过仿真对比传统比例积分(PI)控制,发现该策略使谐波电流跟踪稳定性更强,直流侧电压超调为0,有效抑制电流和电压冲击,补偿后电网电流谐波畸变率为1.26%。结果表明所设计的一阶线性自抗扰控制策略具有良好的跟踪和抗干扰能力,且算法简单,具有一定的工程应用价值。     

基于工况识别的燃料电池公交车能量管理策略

为解决燃料电池混合动力公交车中基于优化的能量管理策略难以实车应用的问题,在分析燃料电池公交车(Fuel cell hybrid bus,FCHB)行驶路线的固定性和片段性的基础上,提出了一种基于SOM-K-means(Self-organized mapping K-means)工况识别的能量管理策略。首先,根据公交车站点将行驶路线划分为多个行驶片段,在车辆停站时,运用SOM-K-means二阶聚类模型完成工况识别,获取车辆下一行驶片段的识别协态变量;当车辆在下一个行驶片段运行时,运用识别协态变量完成基于庞特里亚金极值原理(Pontryagins maximum principle,PMP)求解的能量管理策略的实时应用。其次,建立基于公交车实际运行数据的仿真实验,最后建立硬件在环实验,将所提出的策略移植入整车控制器(Vehicle control unit,VCU)中进行实验。实验结果表明,与基于规则的能量管理策略相比,本研究提出的能量管理策略降低了19.77%的平均等效氢气消耗。且该策略在VCU中每一步的计算时间大约为30 ms,计算结果与仿真结果完全一致,满足车辆对能量管理策略的时效性和准确性的要求。     

基于力/位混合控制的工业机器人精密轴孔装配

为了研究工业机器人在高精密装配领域的应用,针对高精密装配中典型的轴孔装配问题,提出精密轴孔装配流程以及新的力/位混合控制策略实现方式：装配流程包括搜孔、插入、完成3个阶段;新的力/位混合控制策略是基于伺服速度环实现,与传统基于伺服位置环实现的力控制系统相比较具有更大的系统带宽,控制系统结构简单,方便实现,也可以把速度信号进行积分,转化为伺服位置环控制的实现方式,开展仿真和实验以验证方法的有效性,仿真结果表明,基于速度环实现的力控制能够更好地跟踪更高频率的正弦给定信号,具有较好的力跟踪性能.实验采用工业机器人大臂减速机的装配,实验结果表明,采用力/位混合控制方法和螺旋搜孔的方式能够顺利地找到装配孔,很好地完成轴孔装配作业.     

基于不同时间尺度的交直流混合配电网分层优化控制策略

针对传统控制策略难以兼顾交直流混合配电网潮流优化和运行模式快速切换的问题,提出了一种基于不同时间尺度的分层控制策略。在较短时间尺度内,各并网变流器均根据上层调度指令工作于下垂控制模式,使系统稳定时工作于优化状态;当出现恶劣工作状况时,通过切换互联变流器和储能单元变流器的控制策略以维持配电网直流侧电压稳定。在较长时间尺度内,当系统正常运行时以系统电能损耗最小和系统电压偏差最小为优化目标;当直流线路断线时以故障点两侧节点电压偏差最小为优化目标,通过优化调度算法为下层提供调度指令。仿真结果表明:正常运行时该控制策略能实现系统运行优化、维持系统稳定且不过分依赖通信系统;在系统功率骤变、电路故障等恶劣工况时,能实现系统运行状态的平稳过渡。     

拖拉机无级变速传动键合图建模与仿真研究

液压机械双流传动是一种适用于履带车辆传动系的新型传动形式,键合图理论是适用于建立多能量系统的动态模型的动态分析方法。介绍了液压机械双流传动的基本原理和功率键合图理论,提出了一种液压机械无级变速器的传动方案,运用键合图理论建立了该方案的数学模型,并在M atlab/simu link环境下进行了仿真,揭示了该传动方案的运动特性,为进一步的工程设计与控制策略的研究提供了依据。     

基于自适应虚拟阻抗的微电网分布式电源控制

针对直流微电网中线路阻抗不匹配时,传统下垂控制不能有效实现不同分布式电源之间电流的合理分配的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式控制策略。各分布式电源基于一致性算法,利用本地和相邻电源的虚拟阻抗值和电流信息自动调节等效输出虚拟阻抗值,实现了负荷电流的合理分配。同时,在所提控制策略的电压环节增加了电压补偿控制器,通过动态调节下垂控制器的电压参考值,补偿不匹配的馈线阻抗引起的电压偏差。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

电力电子变压器输入级LCL滤波研究

提出了一种改进的电力电子变压器,输入级采用LCL滤波.LCL滤波器是3阶系统,自身存在谐振的可能,在获得较好滤波效果的同时,也降低了系统稳定性.因此提出了原边侧采用直流电压外环、网侧电流中环、电容电流内环的三闭环控制策略.另外,详细介绍了所提出的三闭环控制策略的电力电子变压器系统各部分工作原理,并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型.仿真结果验证了该方案的有效性.     

双行星排汽车纯电驱动模式的转矩分配策略

针对双电机纯电驱动模式的转矩分配问题,在分析双行星排插电式混合动力系统能量流动特性的基础上,设计主电机高效工作区间控制策略. 该策略利用双电机工作特性的差异达到高效工作区间互补的目的,并在双电机转矩耦合模式下保护主电机的工作效率. 为了解决传统模糊控制器控制精度不高的问题,设计双模糊控制器控制系统,结合所提出的电机工作区间划分方法实现电机工作区间的自适应调节与等效放大. 以驱动系统能量转化效率与电机转矩脉动系数为自变量构建适应度函数,基于遗传算法对系统的控制规则进行多目标寻优. 仿真结果表明,在2种控制策略中遗传算法-双模糊控制器控制策略的耗电量更低,系统综合效率分布情况接近动态规划（DP）经济性最优结果,对电机输出转矩波动情况的控制也更加合理. 将其应用于混合动力系统,车辆百公里综合油耗较主电机高效工作区间控制策略的降低3.27%.     

Parameter design and performance analysis of zero inertia continuously variable transmission system

In order to solve the problem of weak power performance of vehicle equipped with continuously variable transmission(CVT) system working under transient operating conditions, a new CVT equipped with planetary gear mechanism and flywheel was researched, a design method of transmission parameter optimization was proposed, and the comprehensive matching control strategy was established for the new transmission system. Fuzzy controllers for throttle opening and CVT speed ratio were designed, and power performance and fuel economy of both vehicles respectively equipped with conventional CVT system and new transmission system wrere compared and analyzed by simulation. The results show that power performance and fuel economy of the vehicle equipped with new transmission system are better than that equipped with conventional CVT, thus the rationality of the parameter design method and control algorithm are verified.     

V2G模式下电动汽车的有序充放电策略

电动汽车规模化接入电网会对配电网的安全运行造成负面影响,研究如何控制电动汽车的充放电过程有利于配电网的安全经济运行。以削峰填谷作为优化目标,建立了基于电动汽车与电网互动(V2G)技术的光储式电动汽车充电站系统模型,提出了电动汽车定时模式、定峰模式、负荷整形模式以及V2G与储能配合模式4种有序充放电策略。基于MATLAB软件平台的算例仿真结果表明,所提策略可在一定程度上起到削峰填谷的作用,验证了所提策略的可行性和有效性。