基于变阻尼调节器与负载观测器的永磁同步电机无源控制

为了改善永磁同步电机(PMSM)系统的收敛性能,减小系统在负载变化情况下的超调量,研究分析了PMSM的阻尼配置以及负载观测问题,设计了一款转矩观测器以及变阻尼调节器。依据PCHD模型结构原理,推出了PMSM系统的PCHD数学模型。采用无源控制的互联和阻尼配置方法,推出了基于PCHD的PMSM控制系统反馈镇定。为了促使系统加速收敛,利用转矩观测器以及变阻尼调节器,推导出定子电压静态平衡点,使得转速能快速的跟踪给定。仿真验证了基于PCHD模型的PMSM无源性控制策略的变阻尼调节器以及负载转矩观测器具有较好的速度和转矩跟踪性能。     

基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略

基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源PCHD模型的控制规律选取能量函数与注入阻尼,并进行控制系统的设计。该控制策略不但使系统具有优良的动、静特性,且逆变器输出电流谐波低、经济性高;最后,仿真和硬件实验验证了基于PCHD模型的无源控制策略的正确性和有效性。     

同步坐标下无刷双馈电机无源性控制

针对无刷双馈电机非线性PID控制方案中转速和负载转矩动态响应性能差,负载突变时易引起振荡等问题,提出无源性控制策略。根据无刷双馈电机同步速旋转坐标系下的电压、磁链和转矩方程,建立电机的欧拉-拉格朗日模型;从能量角度分析电机电气子系统与机械子系统的无源性,设计电机的转矩控制器和转速控制器。为改善系统动态响应,降低其对参数变化的灵敏度,通过在控制器中加入非线性阻尼,实现系统的快速收敛。基于MATLAB/Simulink环境搭建了无刷双馈电机无源性控制的仿真模型,仿真结果表明,无源性控制策略可快速跟踪给定转速,动态响应性能好,全局稳定、鲁棒性好。     

感应电动机双闭环无源性跟踪控制

针对感应电动机存在参数时变性、非线性耦合变量和转子电流不易测量等问题,从能量角度分析了感应电动机定子电流-转子磁链动态方程,建立感应电动机的Euler-Lagrange(EL)模型.基于无源性控制方法,以定子电流为状态变量,提出不需要转子电流观测器的改进控制算法,以转矩内环和转速外环,设计了感应电动机的双闭环无源性控制器;以控制期望值注入感应电动机EL模型,反推模型得到系统的控制量.通过与直接转矩控制方法的仿真结果比较,无源性控制器可使感应电动机转子磁链、转矩和转速快速跟踪给定值,鲁棒性好,系统易于实现,而且无源性控制律是全局稳定的控制算法,从而验证了无源性控制策略可行性和有效性.     

感应电机全阶状态观测器及其无源性转速控制

为了实现感应电机的高动态调速性能,针对电机的非线性本质,提出了一种基于全阶状态观测器及其转速自适应估算的感应电机无源性转速控制方案。在基于感应电机无源性与稳定性分析的基础上,设计了渐近稳定转矩跟踪无源性控制器。针对无源控制律所需转子电流难以观测的问题,提出了一种旋转坐标系下以转子电流和转子磁链为状态变量的全阶状态观测器,并应用该观测器对转速进行估算,实现了感应电机无速度传感器的无源性转速控制。仿真结果表明该控制方法易于实现,采用全阶观测器观测转子电流值和估算转速值更为准确,显著提高了感应电机的动静态性能。     

基于PCHD模型的MMC-APF无源控制策略

为解决无源滤波器和传统有源电力滤波器在谐波补偿精度和应用范围方面的缺点,选择基于(Modular Multilevel Converter,MMC)的有源电力滤波器为研究对象,同时利用MMC-APF的无源性提出一种基于端口受控耗散哈密顿(Port-controlled Hamiltonian with Dissipation, PCHD)模型的非线性无源控制策略(passivity-based control, PBC)。首先通过MMC-APF系统的数学模型推导出基于PCHD的无源模型;然后利用互联法和阻尼分配法设计了相应的无源控制器;最后通过子摸块电容、环流控制、无源控制得到系统调制信号。仿真结果表明,设计的基于PCHD模型的PBC策略能够将系统控制在较低的谐波标准下,相较于传统PI控制策略具有更好的谐波补偿性能和更快的响应速度。     

六相感应电机的无源性控制研究

无源性控制从能量的角度分析电机控制系统,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点。对六相感应电机的无源性控制进行研究,得到六相感应电机的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,证明六相感应电机E-L模型的无源性。在此基础上,利用无源性控制原理,设计六相感应电机的转矩控制器和转速控制器。在Sim-ulink环境下,进行六相感应电机无源性控制的动态仿真。仿真结果证明了基于此算法的六相感应电机控制系统能很好地跟踪速度给定,具有较好的动态与静态响应能力。     

基于PCHD模型的柔性直流输电鲁棒控制

基于柔性直流输电系统的数学模型与端口受控耗散哈密尔顿(PCHD)方程建立了换流器三相坐标系下的PCHD模型,并导出了换流器在dq旋转坐标系下的PCHD模型,证明了换流器的严格无源性。通过配置连接矩阵与阻尼矩阵构造期望能量函数,并确立为Lyapunov函数。通过注入阻尼矩阵消除了换流器直流侧等效电阻对系统的影响。由期望平衡点、状态变量及互联和阻尼分配无源性(IDA-PB)控制原理设计了换流器的IDA-PB控制器。在不同的运行条件下用PSCAD/EMTDC软件对控制系统进行了仿真,结果表明所提出的控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。     

基于PCHD模型的三相光伏LCL并网逆变器自适应模糊无源控制研究

针对传统PI控制下三相并网逆变器的鲁棒性较差的问题,文中首先建立了基于LCL滤波器的三相两电平变流器的端口受控哈密尔顿(PCHD)数学模型,根据建立的PCHD模型采用互联和阻尼配置(IDA-PBC)的无源控制方法,设计了无源控制器,通过李亚普洛夫第二方法验证了系统的稳定性,并且为了加强对直流侧电压的控制能力,采用了模糊控制.最后,在Matlab/Simulink中搭建了基于模糊控制的无源仿真模型,验证了该控制策略的鲁棒性和有效性.     

基于负载观测的直流电动机调速系统无源控制

为了提高直流电动机调速系统的性能,提出了一种基于负载观测的直流电动机调速系统无源控制实现方法。负载观测器通过检测直流电动机的电枢电流和转速重构当前工况下的负载转矩。基于系统的端口受控耗散哈密顿模型,根据负载观测器估计的实时负载,运用互联与阻尼分配的无源控制方法,并采用参数切换进一步优化控制策略,实现对给定转速的快速、稳定跟踪。仿真结果表明采用所设计的无源控制策略,能使直流电动机调速系统具有良好的动、静态性能与较强的鲁棒性。     

配电网中光伏微网系统的新型控制策略

本文基于三相光伏发电与有源滤波器的工作原理,分析了一种能够对两者实现统一控制的系统拓扑结构,并基于该系统拓扑结构提出了一种无差拍控制与PI控制与相结合的复合控制策略。所提到的无差拍控制具有响应快速、精度高等特点,能够解决光伏微网系统负载侧的电流突变问题;而PI控制单元具有适应性好,鲁棒性强,算法简单的特点,能提高系统稳定性。最后,利用Matlab／Simulink仿真验证了该复合控制策略的合理性和可行性。     

配出中性导体的IT系统带非线性负载研究

阐述了配出中性导体的IT系统应用于船舶岸电的条件及优越性,综合考虑电压畸变率、中性导体电流等因素,分析了配出中性导体的IT系统带非线性负载时谐波电流规律。在Simulink/MATLAB中建立了系统仿真模型,并搭建了原型系统进行试验,结果表明,配出中性导体的IT系统带非线性负载时满足现行国标对低压配电系统电能质量的相关要求。     

含非线性铁心电抗器电路的模拟计算

利用物理模拟的方法计算了含非线性电抗器电路.     

大规模可控负荷被恶意控制场景下配电网风险分析

用户对负荷的远程可控性及用户侧信息安全防护措施的脆弱性,使得可控负荷极易被攻击者恶意控制,可能出现大规模负荷的同投/同退或频繁投退现象,从而威胁电网的安全稳定运行。首先,分析了各类可控负荷面临的安全威胁与攻击成本,考虑网络攻击因素,提出了含有可控负荷的配电网控制模型,建立了可控负荷被恶意控制的攻击模型,并以"开""关"控制为基础,定义了可控负荷可能遭受的三类攻击,通过实测和统计分析,研究了网络时延对攻击模型参数的影响。在上述工作的基础上,选取了合适的场景,仿真分析了可控负荷遭受恶意控制对配电网供电可靠性和电能质量的影响,证明了被控负荷达到一定规模后会给配电网带来风险,并针对不同攻击类型给出了风险后果。     

Left ventricular quantification with breath-hold MR imaging: comparison with echocardiography

To evaluate the reproducibility of measurements of left ventricular (LV) dimensions, function, and myocardial mass, segmentedk-space gradient-recalled-echo (GRE) magnetic resonance (MR) imaging was performed on two occasions on 12 healthy volunteers. To compare the MR data, all volunteers underwent a two-dimensional echocardiography with determination of LV dimensions and function. The left ventricle was imaged during breath-hold by consecutive, contiguous short-axis views at end-diastole and end-systole. An average of eight short-axis views was needed to encompass the whole left ventricle. This fast MR sequence limited the total acquisition time to 12 min. LV volumes and masses were calculated after manual delineation of epicardial and endocardial surfaces by two observers in a blinded fashion. Interstudy variability varied between 4.1% and 10.3% for LV end-diastolic volume and end-systolic volume, respectively. Differences in interobserver variability were smaller and varied between 3.6% and 7.3% for LV ejection fraction and end-diastolic volume, respectively. Intraobserver variabilities ranged between 2.0% and 7.0% for LV ejection fraction and end-systolic volume, respectively. These variability percentages agree very well with other studies in literature using other MR sequences. No significant differences in LV dimensions or function were found between MR imaging and echocardiography. In conclusion, this MR sequence allows fast and reproducible LV quantification.     

风电并网的静态电压稳定性研究

应用P-V曲线法对含风电场（基于变速恒频机组构成）的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。提出基于连续潮流法的灵敏度指标来分析风电场并网后系统的静态电压稳定裕度及与相关支路的参与程度情况。通过含有变速恒频机组的风电场并网的简化模型算例进行了仿真研究,结果表明在电压稳定极限点附近,风电功率注入使得风电场及其附近节点成为电压不稳定的关键区域。     

目标确定下的含FACTS元件统一三相潮流

基于FACTS元件等效电源模型,将FACTS元件对网络的影响以等效三相注入功率表示,可以在不改变原有网络节点导纳矩阵的条件下进行三相潮流计算。将FACTS元件对线路功率的控制目标值引入到节点注入功率平衡方程中,建立含FACTS元件三相潮流模型,此模型结合交替迭代法将节点附加注入功率作为状态变量,保留了传统潮流算法的迭代形式和雅可比矩阵的特点,有利于采用基于序分量—解耦补偿法进行计算。针对3类不同FACTS元件根据其内部约束列出了模型中的差异,并以简单5节点系统进行算例分析,结果表明建立的计算模型具有一定的收敛性,FACTS元件在改善三相不平衡中具有一定的作用。     

Hydropower output forecast with tank models combined with Kalman filter estimation

In this paper, we study how to forecast the next‐day expected output of hydropower energy based on the past rainfall record in the reference area. The Tank Model, which has been conventionally applied to this type of forecast, has been improved by employing Kalman filter stepwise estimation in order to accommodate seasonal and yearly variations of rainfall water runoff conditions. Our Kalman Filter Tank Model (KF‐Tank Model) yielded a broader choice of parameters while maintaining an acceptable average forecast error level of about ±0.05 PU per forecast period. It is also shown that the error correction mechanism of the KF Tank Model can remain robust to snowfall and snowmelt seasons without requiring parameter revisions of the model. 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 173(2): 33–41, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20995