舰船同步电动机电力推进控制系统辨识与仿真

本文基于舰船多相永磁同步电动机电力推进控制系统的数学模型及其非线性特性,通过螺旋桨负载的建模和非线性系统的逆系统研究方法的应用,以及控制器参数的优化设计,提出采用扩展卡尔曼滤波方法对系统进行参数估算和仿真,取得了令人满意的效果.     

开关电源的建模与优化设计研究

针对目前无法建立开关电源精确数学模型的情况下，研究一种有效的开关电源工程化设计方法。给出了一种开关电源拓扑结构，详细介绍了采用实验和仿真结果建立基于Matlab环境下的开关电源神经网络模型的方法，以及利用该非线性神经网络模型结合遗传算法理论对开关电源的电路参数进行优化设计的过程。在此基础上研制了开关电源样机，并对开关电源优化模型和样机进行了仿真与试验研究分析。结果表明，采用这种优化设计方法制造的开关电源的动态性能、静态性能均达到了预期指标。     

多馈入直流输电系统小信号调制器的协调优化整定

分析了多馈入交直流并联输电系统中各直流系统之间可能存在的不良相互作用。提出了对各直流小信号调制器参数进行协调整定的必要性，并将参数的协调整定问题归结为控制器结构已知但有若干未定参数可供优化的数学规划问题，所选的目标函数是与各交流联络线的有功功率和各发电机的功角相关的。基于NETOMAC软件平台，采用程序自带的非线性优化模块，可同时对这些参数进行优化，这种参数整定方法本身已考虑了交直流电力系统固有的非线性特性而不必显式导出整个系统的数学模型，因而不需要进行网络简化或线性化近似，这种方法对大规模交直流电力系统的控制器参数整定具有独到的优势。构造了一个含有两个区域间低频振荡模式的双馈入交直流输电系统，并对该系统的各直流小信号调制器参数进行了协调优化整定，仿真结果表明，经过协调优化后得到的直流小信号调制器能提高整个交直流系统的阻尼性能，并具有良好的鲁棒性。     

永磁同步电动机的非线性PI速度控制

永磁同步电动机(PMSM)是典型的非线性系统，该文考虑了齿隙转矩、谐波转矩等转矩波动和各种不确定扰动，建立了包含非线性不确定项的PMSM数学模型。针对所提模型，采用非线性PI控制方法实现速度控制，得到具有鲁棒性能的控制器。非线性PI控制摒弃了传统自适应控制方法对不确定系统控制时所采用的参数辨识加反馈控制器设计的结构，不需要知道非线性不确定函数的具体形式，通过确定该函数的界来设计控制器的参数，使系统能够达到全局渐近稳定或者实现对参考信号的跟踪。仿真结果表明了控制算法的有效性。     

基于线性与非线性模型的水轮机调速器PID参数优化比较

分别推导出了基于线性模型和非线性模型的水轮机调节系统闭环比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制的微分方程。以水轮发电机组转速偏差相对值的时间乘误差绝对值积分指标作为粒子群优化算法的适应度函数,分别实现了采用这2种不同数学模型的水轮机调速器PID参数的优化设计。计算结果表明,PSO优化算法对于非线性系统控制参数的优化设计是一种有效的方法;采用不同数学模型的水轮机调节系统,其PID参数的优化结果是不同的;水轮机调节系统采用非线性模型时的优化结果相对较好。     

主动磁轴承控制器的应用研究

建立了磁轴系统线性化数学模型，采用根轨迹法对闭环系统稳定性进行了分析，得出采用PD或PID控制器，参数在一定范围内磁轴承系统能稳定工作。确保控制器参数调节方便以及参数整定在性能优的范围内，介绍了参数优化仿真方法及给出了仿真结果，最后介绍了磁轴承数字控制器的结构及参数实时调节方法。实验表明：PID控制器能使磁轴承稳定可靠工作。     

基于逆变器死区特性的永磁同步电动机系统的自适应变结构控制

永磁同步电动机调速系统由PWM逆变器、永磁同步电动机和机械负载三部分组成，每个部分都具有非线性特性和参数的不确定性；同时PWM逆变器因死区的存在，在低速以及调制频率很高时，死区特性将会导致逆变器输出电压含有很大的谐波分量，使转矩发生很大的脉动，甚至可能导致系统不确定。采用自适应变结构控制策略消除逆变死区的影响。首先详细分析逆变器死区的特性，建立死区的数学模型和整个系统的非线性模型，在死区模型中，给出变化和影响系统性能的参数；根据模型的特点，采用自适应滑模变结构控制算法，实现死区补偿和非线性控制，这种方法不需要测量死区的参数，具有死区补偿和非线性控制，这种方法不需要测量死区的参数，具有较强的鲁棒性，可使系统全局稳定并且达到准确的位置跟踪。对所提出自适应律和滑模控制方法，利用Lyapunov稳定性理论，证明了系统的稳定性和收敛性。利用MATLAB进行了系统仿真，仿真结果证明了方法的有效性和可行性。     

静止同步补偿器(StatCom)无功电流非线性控制研究

根据静止同步补偿器的数学模型,提出其无功电流微分几何非线性控制方法,讨论非线性控制方法中零动态稳定性问题,在其基础上提出了兼顾有功电流调节性能的优化策略,最后用Matlab进行仿真分析,仿真结果验证了数学模型的正确性,同时表明了非线性控制的优化策略的有效性,达到了良好的动态无功补偿效果。     

双凸极发电机系统的模型辨识与验证

电励磁双凸极发电机由于其非线性电感特性导致数学模型中存在较多不确定参数，因此难以通过电机数学模型选择合适的控制方法以优化系统的控制参数。该文利用电机数学模型确定系统模型的类别，对开环电机系统的脉冲响应结果采用一种简单的、叠加拟合的辨识方法获取系统的传递函数，并将辨识传递函数通过闭环特性、动态响应与抗扰动三方面的仿真结果与实际闭环系统相比较，分析辨识函数的准确性，对辨识系统通过动态特性仿真来选择和改进系统的控制方法，以改善系统性能。以实验室一台原理样机系统进行试验验证，试验结果验证了辨识函数的准确性，以此改 进控制参数后的系统具有良好的动、稳态特性。     

基于约束非线性规划的励磁系统参数优化

对励磁系统模型进行了研究,提出了一种新的励磁系统参数优化方法。为了使励磁系统满足性能指标的要求,实现最佳控制,采用了各种不同的控制目标准则。基于不同控制目标准则得出励磁系统参数优化模型,参数优化的目标函数是含多变量的复杂的非线性函数,且含有不等式约束。引入惩罚项将含约束优化问题转化为无约束优化问题,然后采用单纯形替换法求出可变参数全局最优解。以IEEE AC2型励磁系统标准模型为例,基于6种不同控制目标准则,采用约束多变量非线性规划方法,通过程序设计与模型仿真相结合对励磁系统参数进行优化。对小偏差信号作用下的励磁系统各种暂态响应指标进行比较分析,结果表明所提出的基于约束非线性规划的励磁系统参数优化的方法是有效、可行的。     

多机电力系统神经网络最优励磁控制器

针对多机电力系统，提出了一种基于辨识的神经网络实时最优控制器(NNOEC)，在所设计的控制器中，神经网络被用来根据系统状态量的变化实时调整最优控制的反馈增益矩阵，使控制器能够适应不同的运行点和干扰种类。并始终提供最优控制输出。针对多机系统中神经网络训练样本不易获得的问题，提出了一种等效的设计方法，并采用非线性最小二乘辨识法对系统参数进行辨识，在辨识的基础上通过线性最优控制理论计算出用于神经网络训练的样本。三机系统中的数字仿真结果表明，所训练出的NNOEC能够适应系统运行方式的大范围变化，在大小扰动下均表现出良好的控制性能。     

电力电子和未来的航海电气系统(上)

明天的航海电气系统将同今天的系统有极大的不同。电力电子给予船舶上包括推进、电力分配、备用电源、声纳和雷达等在内的各种系统的进展以重要的影响。刚刚出现的新材料、新器件和新的系统概念(诸如宽带半导体材料、碳化硅基的电力半导体器件、电力电子模组(PEBB),以及集成功率系统)正在使、并将持续地使未来的航海系统有别于今天的系统,如同内燃船舶有别于蒸汽船舶。但是,这些正在实现的技术和有关概念还未被大家所周知,而且还有难于理解的地方。本文就将介绍这些新概念和新技术,指出潜在的影响力,并揭示新的设计方法,以推动航海电气系统的发展。     

单轴并联式混合动力汽车动力总成建模与仿真

以优化整车动力性和经济性为目标,在Insight混合动力汽车底盘基础上,设计以镍氢电池组和永磁同步电动机驱动的汽车动力系统.利用电辅助控制策略,在满足整车动力性能指标的基础上,使用汽车专用仿真软件ADVISOR(advanced vehicle simulator)进行二次开发,采用前向仿真与后向仿真相结合的方法,根据实际情况构建系统模型,对发动机参数、电机参数选择以及能源匹配进行了仿真研究.仿真结果表明:该单轴并联式混合动力样车的动力系统设计方案是可行的,研究结果可为混合动力电动汽车动力总成的优化设计提供理论依据.     

基于Walve负荷模型的励磁系统多参数分岔分析

文中以通用非线性系统分岔分析软件AUTO97为工具，以负荷功率、AVR控制参考电压、励磁增益和励磁极限为分岔参数，对基于Walve综合负荷模型的典型3节点电力系统进行了多参数分岔分析。文中以负荷功率、AVR控制参考电压Vref、励磁增益KAVR和励磁极限Efdlim为分析参数，研究了Vref、KAVR以及Efdlim对系统电压稳定与运行情况的影响，得到了一些更接近实际的结论。分析过程表明：多参数分岔分析相对于单参数分析更能揭示系统参数对电力系统电压稳定性的影响情况。分析结果表明：不考虑励磁极限时，选取较高的参考电压Vref与励磁增益KAVR，不仅有利于提高功率传输极限、增加稳定裕度，而且有利于避免系统电压振荡失稳Vref、KAVR之间具有一定的互补特性，可通过Vref和KAVR的协调运用，避开Hopf分岔，保证系统安全运行：大的励磁极限将更有利于电力系统电压动态稳定。     

交流变频调速在游船推进系统中的应用研究

本文就交流变频调速技术在船舶推进中的应用问题，结合游船具体实例，介绍了由ＶＶＶＦ调速的感应电动机构成的电力推进系统。对交流电力推进系统的特点以及变频器的控制作了研究，给出了采用微处理机的具体控制方案及系统实际运行性能。     

基于双层规划的非线性鲁棒电力系统稳定器参数整定方法

使用先进的励磁控制技术是改善电力系统稳定性和动态品质的有效手段。采用反馈线性化和鲁棒控制理论设计的非线性鲁棒电力系统稳定器(NR-PSS)是一种先进的励磁控制装置。在深入研究电力系统稳定器(PSS)参数整定原理和NR-PSS现有参数整定方法的基础上,提出了一种基于双层规划的NR-PSS线性部分参数整定方法,以满足阻尼频带宽和控制代价低两方面要求。通过等价非线性规划可求出最优参数。仿真结果表明,应用所提出方法设定的参数可以改善NRPSS的控制效果。     

逆系统方法在电力系统综合控制中的应用

将多变量的逆系统方法用于大型汽轮发电机组的综合控制,综合考虑了励磁控制和汽车门开度控制。基于逆系统思想选取功角δ和发电机输出电压νt作为电力系统的输出,获得了电力系统α阶积分逆系统,由此设计了非线性解耦最优控制律,以同时提高系统的综合性能。计算机仿真结果表明,所设计的控制律可有效地搞高发电机的稳定性和电压精度。     

复杂系统非线性励磁控制的数字仿真研究

对一个IEEE典型的13机系统进行了数字仿真。比较了在其中一台发电机上装设比例积分微分控制器(PID)、电力系统镇定器(PSS)、线性最优励磁控制器(LOEC)和非线性励磁控制器(NEC)四种励磁控制器，对整个系统的暂态稳定的影响。仿真结果表明，非线性励磁控制器与采用其他三种控制器相比，电力系统的暂态稳定性有较明显的改善。在多机系统中的主力发电机组上装设非线性励磁控制器，将对整个系统的大干扰稳定性有明显的改善，从而揭示了非线性励磁控制(NEC)较其它3种励磁控制方式具有更优越的性能。     

磁悬浮轴承飞轮电池在燃料电池电力推进中的应用探究

本文给出了一种同时采用燃料电池和磁悬浮轴承飞轮电池作为电能的转化和存储装置的电力推进系统设计方案。分析了该系统的主要特点与存在的问题,为今后电力推进领域的发展提出了一种新思路。