EDS&EMS混合磁浮系统的稳定裕度分析

对EDS&EMS混合型磁浮系统的稳定裕度进行分析.基于混悬系统的动力学模型,利用常规的PD控制算法进行控制器设计,以此来确定控制参数的选择域范围.在相同控制参数的情况下,分析并比较了常规EMS系统和EDS&EMS混悬系统的相位裕度,得出在一定的范围内混悬系统的相位裕度远大于常规EMS系统.分析及实验结果表明,在同样的控制器作用下,相比于纯粹的EMS,EDS&EMS系统的稳定性能更好,抗干扰能力更强.     

电动电磁混合磁浮悬浮稳定性及技术特性分析

针对EDS(electro-dynamic suspension)型磁浮系统自振较大的不足，研究一种EDS和EMS(electro-magnetic suspension)混合作用的磁浮技术。基于该系统的动力学模型，利用劳斯判据进行悬浮稳定性分析，结果表明，纯粹的EDS 系统是临界稳定的，而引入EMS 后即使对其不施加主动控制作用，只要EDS 悬浮力达到一定比重即可实现稳定。通过选取4种典型情况进行数值计算，验证了所给稳定条件的正确性。论文还对混悬系统的技术特性进行分析，指出EMS 部分既可完全利用车载永久磁铁实现，亦可再辅以零功率控制线圈来提供更好的主动阻尼。所增加的EMS 控制器的体积重量功耗小、部件少、无需通过冗余来保障安全，且对轨道的精度要求低。EDS 和EMS 混合磁浮技术可以发挥二者的优点而克服各自的不足，具有潜在应用前景。     

基于多谐振电网电压前馈的并网逆变器相位补偿算法研究

在传统比例前馈并网逆变器中,使用多谐振控制能够有效抑制电网背景谐波,提高适应性。但是在弱电网情况下,电网电感会使得系统的相位裕度大幅降低并出现多谐振环节的谐振峰与0 dB线相交的问题。因此提出了一种多谐振控制器与相位补偿器的组合控制策略。首先通过在电网电压前馈回路增加多谐振控制器以抑制电网背景谐波的干扰。其次,为了解决加入多谐振控制器后系统相位裕度不足的局限性,在逆变桥PWM传递函数处增加参数自适应的相位补偿器以提升系统相位裕度。仿真与实验结果证明了提出的控制策略能够有效地提升系统的相位裕度,增强对高次谐波的抑制能力。     

火电厂主汽温PID控制器参数带宽分析及应用

PID控制器广泛应用于火电厂主汽温控制。PID参数变化影响串级主汽温控制系统频率特性。分别分析了比例、积分、微分参数增大时的系统阶跃响应图和波德图,总结了各参数变化对系统响应速度、超调量、稳定性的影响,对高、中、低三种频段幅值和相位的影响,以及模值稳定裕度、相位稳定裕度、穿越频率、剪切频率的变化趋势。采用频率带宽分析方法,综合各参数变化对波德图的影响,设计出一组合适的PID控制参数,改善了主汽温调节品质。     

永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统,基于PMSM调速系统的频域模型,推导出了电流和速度PI控制器参数的解析计算式,推导过程考虑了逆变器、死区、延时、反馈滤波器及其他非理想因素的影响,并结合工程实际,明确界定了电流环和速度环的开环截止频率和相位裕度的合理取值范围。根据系统性能要求,设定期望的电流环和速度环开环截止频率和相位裕度,通过所提出方法,可解析计算PI控制器参数;也可根据设定的PI参数,反计算系统的开环截止频率和相位裕度,对设定的PI参数的性能进行预评估。该整定方法建立了系统频域参数、控制器参数和系统时域性能的联系,整定目标直观明确,且参数物理意义明确,计算过程简单易实现。文中通过大量的仿真表明了所提出方法的正确性,实验结果也验证了该整定算法有效可行。     

基于负荷裕度灵敏度的电压稳定控制方法

提出应用系统控制参数与系统负荷裕度之间的灵敏度关系，对电力系统电压稳定进行控制的方法。首先建立了系统控制参数与系统负荷裕度之间灵敏度的数学模型，在此基础上对系统的各种控制参数的灵敏度值进行计算和排序，最后给出了预防电压失稳的控制方法。仿真结果证实了本方法计算控制参数灵敏度值排序的快速性、准确性以及控制的有效性。     

Buck-Boost变换器数字控制器的设计和实现

利用分段线性电子电路仿真PLECS软件建立Buck-Boost变换器的仿真模型;采用幅值相位裕度方法设计控制器参数;基于系统发生器提出了一种新的数字控制器实现方法,分析了负载扰动和电源扰动特性,并对其进行了实验。实验结果证明了PLECS建模和系统发生器设计的有效性,也为FPGA实现Buck-Boost变换器的数字控制器提供了新的设计流程。     

基于相位裕度的永磁同步电机位置伺服系统研究

提出了永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的相位裕度设计方法,通过在开环截止频率处相位对角频率的导数为零方法,得出了中频区宽度与相位裕度的关系,给出位置控制器参数设计的新方法,在一定中频区宽度下系统具有最大相位裕度,提高系统对开环增益变化的鲁棒性。此外,为了提高伺服系统跟踪精度,按伺服模型构建位置信号的微分观测器,实现了平滑的数字前馈补偿,并针对大误差时的饱和非线性特性,采用"根号"控制策略,提高大角度协调的动态性能。仿真和实验验证了该位置控制算法的有效性。     

模块化多电平换流器型多端高压直流输电控制参数优化方法

针对模块化多电平换流器型多端直流(MMC-MTDC)输电系统的稳定性受不同换流站控制系统之间相互作用的影响,不恰当的控制参数可能会降低MMC-MTDC系统的稳定裕度问题,提出一种MMC-MTDC控制参数的优化方法以提升系统的稳定裕度。首先,建立包括MMC主回路、控制系统、交流系统与直流系统的MMC-MTDC小信号模型。其次,建立以特征值为目标函数的控制参数优化问题,并提出一种基于参数灵敏度的控制参数优化算法。在优化过程中,采用回溯直线搜索(BLS)计算每次迭代的搜索步长。最后,在一个三端MMC-MTDC系统中应用所提出的控制参数优化方法进行稳定性分析与时域仿真,并与粒子群算法进行比较。结果表明所提出的MMC-MTDC控制参数优化方法能够有效提升系统的稳定裕度,且在优化结果与优化效率具有一定的优越性。     

非隔离并网逆变器进网电流直流分量抑制策略参数优化设计

非隔离并网逆变器存在向电网注入直流电流的风险。而现有针对该问题的虚拟电容法的控制器参数选择未兼顾进网电流控制器的稳态和动态性能。为此,提出一种比例谐振和虚拟电容(PR+C)控制器参数优化方法。首先,通过控制系统传递函数分析了虚拟电容和PR控制器之间的相互影响,并由幅值和相位裕度约束系统稳定性,初步给出参数选择范围。其次,定义了表征基波电流跟踪性能和直流抑制效果的3个指标,通过客观赋权法得到目标函数后在选择范围内进行优化参数求解。最后,通过样机实验对比不同控制参数下的控制性能,验证了优化参数的有效性。最终结果表明,所提参数优化过程简单明了,能够客观地权衡直流分量抑制效果和进网电流跟踪能力。     

送端系统对交直流系统输送功率极限的影响

分析了直流输电系统整流侧连接于不同强度交流系统的运行特性,研究了定电流控制下整流侧的功率输送极限。通过分析功率曲线和换相角曲线,指出了送端系统在额定电流控制下能够保证稳定运行,并且发现受换流器换相角的限制,整流侧系统强度越小,直流输电系统整流侧的输送能力越弱;提出了电流调制裕度和短路比之间的关系,指出了能够保证一定功率提升裕度的送端系统最小短路比。通过进一步分析参数变化对电流调制裕度和短路比之间关系的影响,指出在相同的短路比下,换流变压器参数的选取(额定容量和等效电抗等)对送端系统输送功率极限有较大的影响。     

基于EMS的地区电网混杂控制结构AVC系统

阐述了基于EMS(Energy management system,能量管理系统)混杂控制结构的AVC(Automatic voltage control)系统总体方案,以中山电网的一体化SCADA/EMS平台的电压无功优化闭环控制系统(AVC)为例,从系统的结构、控制模式、安全策略和应用情况等方面,介绍这种地区电网无...     

Robust H-infinity load frequency control in hybrid distributed generation system

This paper presents a study on isolated hybrid distributed generation (DG) system for improving the frequency deviation profile. The hybrid DG system consists of wind turbine generator (WTG), diesel engine generator (DEG), aqua-electrolyzer (AE), fuel cell (FC) along with energy storage units. The frequency control problem is addressed for DG system connected with superconducting magnetic energy storage (SMES) or ultra-capacitor (UC). The particle swarm optimization (PSO) based loop shaping of H-infinity controller is used and compared with those obtained by genetic algorithm (GA) to minimize the frequency deviation. The frequency stabilizing performance is analyzed under different disturbances. Also, the controller robustness in terms of system parameter uncertainties is tested for changes in parameter up to ±30% from its nominal value. The results demonstrate minimum frequency deviation as achieved by proposed controller with use of UC in hybrid DG system.     

Online energy management strategy of a hybrid fuel cell/battery/ultracapacitor vehicular power system

A hybrid power system based on a fuel cell (FC) and an energy storage system appears to be very promising for satisfying the high energy and high power requirements of automotive applications in which the power demand is impulsive rather than constant. This paper deals with the use of a hybrid energy storage system with the battery (BAT)/ultracapacitor (UC) as ancillary power source in FC electric vehicles. The energy management strategy (EMS) is one of the most important issues for the efficiency and performance of such systems. The designed EMS uses a splitting method, allowing a natural frequency decomposition of the power demands. It takes into account the slow dynamics of FC and the state of charge of the UC and BAT. A simulation is conducted using MATLAB/SIMULINK software in order to verify the effectiveness of the proposed control strategy. It confirms the performance of the control method and also demonstrates the robustness and stability of the control strategy with good tracking response (transient performance), low overshoot, zero steady‐state error, and control flexibility during a power demand cycle. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Optimizations of PID gains by particle swarm optimizations in fuzzy based automatic generation control

In this paper, various novel heuristic stochastic search techniques have been proposed for optimization of proportional–integral–derivative gains used in Sugeno fuzzy logic based automatic generation control of multi-area thermal generating plants. The techniques are classical particle swarm optimization, hybrid particle swarm optimizations and hybrid genetic algorithm simulated annealing. Numerical results show that all optimization techniques are more or less equally very effective in yielding optimal transient responses of area frequency and tie-line power flow deviations. The gains obtained by particle swarm optimization are more optimal than those obtained by GA/hybrid GA-simulated annealing. Particle swarm optimizations take the least time to achieve the same optimal gains. These gains are for nominal system parameters. For varying off-nominal on-line system parameters, fast acting Sugeno fuzzy logic manipulates the nominal gains adaptively to determine transient responses.     

船舶综合能源管理系统研究综述

随着传统能源日益短缺，船舶动力系统正向新能源化升级转型，但新能源出力的不确定性也为系统的经济、安全运行带来挑战。基于此，传统船舶能源管理已不再适用，综合型能源管理系统亟需归纳梳理。针对以上情况，从国内外新型智能船舶政策入手，对比分析了各国船舶能源管理系统发展情况。对典型能源管理拓扑和船舶微网拓扑进行梳理，并基于“互联网＋智慧能源”的架构阐明船舶能源管理模式变革。总结分析了船舶综合能源管理的上层能源优化调度、底层协调控制策略以及与智能算法的应用结合。归纳了油-电混合动力推进、柴油机余热混合式推进、新能源电力混合动力推进3种典型船舶动力系统的应用架构。最后指出船舶的不确定性能源管控、多能源协同机制、数据驱动以及多层级EMS设计才是未来的发展趋势。     

辨识理论在发电机励磁系统建模中的应用

介绍了辨识理论在发电机励磁系统建模中的应用,并以某电厂的励磁系统为例,通过FFT/LSE和遗传算法两种不同辨识方法,对其参数进行辨识。然后从相位裕度和增益裕度两个方面对辨识结果进行理论分析,最后通过Matlab的仿真结果和现场试验结果的对比来验证辨识结果的有效性和可靠性。     

混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。