基于改进变参考电压法的下垂控制策略研究

微电网在孤岛模式下多逆变器并联运行,并联系统采用传统下垂控制策略时,存在由于线路阻抗差异造成无功功率分配不合理的问题,为解决此问题对现有文献中的变参考电压法加以改进。提出针对线路阻抗差值通过功率补偿系数匹配阻抗差值来调节各逆变器的参考电压。该改进控制策略不仅实现了无功功率的合理分配和无功环流的抑制,而且避免了系统出现较大的电气波动,保证逆变器输出端电压的质量。在MATLAB中搭建两台并联逆变器的仿真模型,通过对比分析改进策略与传统的下垂控制策略。仿真结果验证了该改进策略兼顾功率的合理分配和输出端的电压的稳定性的制两方面的要求,有效抑制系统无功环流。     

智能电动车辆横纵向协同运动控制

针对车速变化下的车辆轨迹跟随稳定性问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）与滑模控制结合的横纵向协同控制策略。建立描述车辆纵向、横向及横摆运动状态的三自由度动力学模型;然后,设计模型预测控制器对车辆期望轨迹进行跟踪,考虑车辆行驶运动过程中横纵向耦合问题,将纵向车速作为横向控制系统的状态量,并利用反馈矫正机制不断更新预测模型;在此基础上,采用滑模控制算法对期望车速及加速度进行跟踪,并采用饱和函数作为指数趋近率以减小抖振;采用基于规则的制动转矩分配方式得到行驶过程中各个车轮的需求转矩。该控制策略考虑了车辆动力学中的横纵向耦合问题,可在线处理车辆动力学约束,将车辆稳定跟踪期望轨迹的问题转化为求解带约束的最优控制问题。仿真结果表明所提出控制策略的有效性。     

基于虚拟阻抗的低压微电网功率均分控制策略

在低压逆变器并联系统中,各逆变器之间存在线路阻抗不匹配的情况,针对传统下垂控制策略无法实现无功功率的精确均分,且会产生较大环流的问题,提出一种基于虚拟阻抗技术的改进下垂控制策略。该控制策略中,首先采用虚拟阻抗技术使等效线路呈感性,以实现功率完全解耦;其次在无功-电压下垂控制的基础上,采用电压补偿的方法解决无功功率无法均分和系统环流较大的问题;最后搭建逆变器并联系统仿真模型进行验证分析。结果表明,该方法能够很好地实现无功功率的精确均分,补偿因虚拟阻抗而产生的电压降落,同时减小了逆变器系统间的无功环流量,加快其动态响应速度,提高了系统的稳定性和可靠性。     

MPC 在 EAST 真空室烘烤中应用研究

烘烤系统作为 EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）重要的支撑系统之一，存在大时滞和模型不精确等问题，难以实现稳定控制烘烤温度。因此本文提出将 MPC（Model Predictive Control）方法应用于烘烤系统，首先通过理论推导和曲线拟合方法构建了烘烤设备和烘烤环节模型。其次基于烘烤系统模型设计预测控制器和控制方案流程，最后在烘烤平台上验证控制方法的有效性。在稳定烘烤期间，真空室烘烤温度波动小于 6 ℃，并且加热器输出功率平稳，功率波动小于 1 kW。实验结果表明 MPC 方法能够稳定控制真空室烘烤温度，并满足真空室烘烤要求。     

一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略

针对虚拟阻抗的引入会导致微电网逆变器输出电压跌落的问题,提出了一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略。首先,通过对基于感性虚拟阻抗的逆变器控制系统闭环传递函数以及感性虚拟阻抗变化对闭环传递函数影响进行频域响应曲线分析,说明了改进下垂控制方法的必要性。其次,通过下垂曲线分析提出基于虚拟阻抗电压反馈的改进下垂控制策略。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:所提出的改进下垂控制策略不但可以解决逆变器输出电压降落的问题,而且提高了下垂控制的功率分配精度,维持了系统电压和频率的稳定,证明了所提出的改进下垂控制策略的有效性。     

基于CARMA模型的多变量远程预测自适应探测器

本文采用CARMA模型，建立多变量远程预测控制器，并采用状态空间法分析其闭环系统的稳定性。这种控制以远程预测多步滚动优化取代最小方差和广义最小方差控制器中的一步预测化，并引入控制时域的概念，从而可应用于非最小相位和开环不稳定系统；在自适应算法中，对模型验前知识要求少，不需要知道系统的交互矩阵，计算量小。数字仿真结论证实了控制算法的以上特性。     

电网电压不平衡下的D-PMSWG系统 MPC-VSG时域优化控制

当电网电压不平衡时，传统的VSG恒定有功以及恒定无功控制策略，在电网电压跌落和恢复期间频率响应和暂态稳定性欠佳。为解决这一问题，提出了一种电网电压不平衡下的直驱永磁同步风力发电（D-PMSWG）系统MPC-VSG时域优化控制策略。该策略将不平衡电网电压下的虚拟同步机控制（VSG）与模型预测控制（MPC）相结合，并对VSG转子运动方程的转子角频率与转矩建立了MPC预测模型，通过优化预测时域，调整了频率环节、阻尼环节和反馈控制惯量环节系数，得到了最优预测时域输出向量以及下一时刻的控制输入向量。与传统方法相比，所提出的方法在电压跌落、电压恢复瞬间的频率响应，以及功率的暂态特性，都得到了良好的改善。最后，在Matlab/Simulink中验证了不同控制目标下该控制策略的正确性和有效性。     

多速率单值广义预测控制系统及稳定性分析

针对一类输入输出采用不同频率的多速率采样系统进行研究，提出了基于状态空间模型下的单值广义预测控制（MSGPC）算法，分析了系统的闭环稳定性问题，并给出了多速率预测控制系统稳定的充要条件，得到了闭环系统的稳定性可以通过适当调节预报时域长度来实现的结论。仿真结果显示，系统的输出能很快地跟踪设定曲线达到当前设定值，且具有较好的稳定性能，因而证明所提出的算法是有效的。     

提高多逆变器并网运行稳定性的控制方法

针对微电网中多逆变器并列运行时功率分配不当导致分布式电源并网困难,特别是功率动态分配的情况下系统可靠性更加恶化的问题进行研究。首先建立了多机下垂控制模型,推导下垂系数与分布式电源容量的匹配方程,并分析系统的静态稳定性。其次,提出了一种下垂控制与虚拟同步发电机控技术相结合的功率控制策略。通过增大逆变器的惯性和阻尼系数,抑制了微电网的频率波动,从而在输出功率静态稳定的同时,削弱了分布式电源并网产生的冲击,提高微电网运行的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。     

多直流落点系统分时多目标控制

针对多直流落点系统直流闭锁故障,提出分时多目标控制策略。该策略在监测机组滑差过零前,以最大限度减少发电机过剩动能为目标,同时提升多条直流有功功率;滑差过零后,以分配断面功率损失和提高系统阻尼为目标,通过同时降低多条直流有功提升量来平衡送受端系统功率,采用基于敏感点挖掘的的直流阻尼控制来提升后续摆阻尼。仿真结果表明,该策略显著提高“三华”电网直流闭锁故障后系统的暂态稳定性和动态稳定性。     

基于模型预测控制的VSC—HVDC自适应控制策略

VSC-HVDC系统具有良好的自换相能力,可直接向无源网络和弱交流网络供电。提出一种基于有限控制集模型预测控制的VSC-HVDC系统逆变侧自适应控制策略,克服传统的双闭环控制存在的PI参数整定困难、动态响应能力差等问题,同时实现多控制目标及约束的逆变站自适应性控制。首先,推导VSC-HVDC系统在dq0坐标系下的离散数学模型,并据此给出逆变侧定交流电压控制的预测模型以及相应的多目标优化性能函数。接着,通过引入增量算子和反馈校正环节设计出改进后的多步模型预测控制策略,从而提高预测模型的参数鲁棒性。最后,通过对VSC-HVDC供电系统进行不同运行工况下的仿真对比分析,论证所提控制策略的可行性和有效性。     

基于虚拟同步发电机技术的无缝切换控制策略

在微网系统中储能电源的并网及离网运行状态及两者之间的动态切换过程直接影响到敏感负荷的供电质量。针对该问题,文章采用一种基于虚拟同步电机的储能逆变器控制方法,使储能逆变器等效于受控电压源,同时具备惯性模拟、调频、调压功能;此外提出一种储能逆变器并离网无缝切换控制策略,可以实现并、离网状态及两者之间的自动平滑切换,最后搭建了微网实验平台,实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。     

光伏并网逆变器的控制策略研究

阐述了一种基于空间矢量变换的三相并网逆变器的控制策略。建立了在两相同步旋转坐标系dq下的逆变器的数学模型,提出了基于空间矢量变换的电压电流双闭环控制策略,实现了并网电流的有功分量与无功分量的独立控制,并给出电流环的解耦控制与电网电压的前馈控制。提出了一种新的空间矢量算法。仿真结果显示,采用该控制策略可以很好地改善并网电流质量,并可实现高功率因数并网。     

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。     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

多能互补系统综合效益最大化控制

针对光伏发电出力随机性大,波动较强等问题,提出了一种多能互补系统综合效益最大化控制策略,控制双向DC-DC逆变器实现蓄电池、超级电容器和氢燃料电池充放电,保证直流母线电压的稳定。然后利用蓄电池和超级电容器所具有的能量互补特点,实现对储能系统的优化管理。采用光伏与混合储能协调互补的方法,可以减少储能系统的容量、降低蓄电池循环充放电的次数、延长储能装置的使用寿命,并获得较好的光伏波动平抑效果,相比于常规的控制方法,减少了运行投资成本,具有显著的经济效益。     

六相逆变器空间矢量脉宽调制策略的分析与优化

为提高六相电压源逆变器的稳定性,最大限度地降低系统功率损耗,通过分析六相电压源逆变器相邻四矢量控制策略,并结合其本身所具有的开关特性,合理利用不同类型的零电压矢量,并调整其在一个开关周期中的作用时间,以达到改善功率器件开关模式的目的,从而优化了六相电压源逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略.仿真结果表明,传统的电压矢量调制方式相比,该方法在不同调制深度下具有理想的谐波特性,同时可以有效地降低逆变器开关损耗.