基于激励力预估的直驱式波浪发电系统功率优化

为提高不规则激励力工况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,基于变分法给出最大功率提取条件,求解得到对应的理想电磁力。结合电机-水动力模型,设计滑模观测器,由Lyapunov函数证明系统稳定性,预估未知波浪不规则激励力输入。以理想电磁力为参考输入,采用空间矢量控制策略跟踪系统期望电流信号,实现最大功率输出。仿真结果表明,所提方案预估精度高,在模型失配时也有较好的鲁棒性,系统输出功率更高,可在线检测激励力,提高复杂海况下系统波能转换率。     

基于Rife法的波浪发电RBF神经网络功率优化控制

为提高不规则海况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,通过建立水动力模型及直线电机模型,分析等效模拟电路共振状态,构造最优功率捕获条件;针对波浪工作环境强噪声干扰问题,采用Rife法获取波浪主导激励分量,设置等效阻尼系数,计算q轴最优期望电流跟踪值;通过设计径向基函数（RBF）神经网络PI控制,提高等效控制电流信号的跟踪精度,改善系统动态性能。仿真结果表明,所提策略对含强噪声干扰的波浪信号主频段幅值和频率预估精度高,跟踪期望电流效果好,鲁棒性强,系统输出功率优化效果显著。     

海上风电机组的无速度传感器控制

鉴于海上风力发电机组运行环境的复杂性和不确定性,不易安装速度传感器,提出一种基于Hamilton模型的自适应控制和扩张状态观测器(ESO)相结合的转速辨识理论的无速度传感器海上风电机组控制策略。首先根据海上风电机组本身的物理结构特性,建立其端口受控Hamilton结构模型;然后基于此模型设计系统的全维状态观测器得到系统的速度估计,实现系统无速度传感器控制;同时在控制器设计中还考虑外界干扰问题,利用扩张状态观测器对系统扰动进行实时观测并补偿;最后,通过Matlab进行系统仿真,验证所提控制策略的有效性。     

基于自适应非奇异智能终端滑模观测器的风力机载荷增广预测控制

为有效降低风力机在高风速运行时的不平衡载荷,提出一种基于自适应非奇异智能终端滑模观测器的载荷增广预测控制策略。首先,针对模型不匹配导致的模型预测控制性能下降的问题,将指令跟踪误差与系统状态的变化量增广为状态向量,设计增广预测模型以消除稳态跟踪误差;其次,设计自适应非奇异终端滑模观测器对系统状态进行估计,以提高控制系统的可靠性;然后,设计多目标变速灰狼优化算法同时对控制器和观测器参数寻优;最后,基于Simulink仿真平台验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略可有效消除稳态误差,缩短调节时间并提高控制性能。     

基于FFT的直驱式波浪发电系统功率优化控制

针对实际波浪的不规则性、扰动性以及滑模变结构控制中存在明显抖振和开关动作产生高频纹波问题,采用快速傅里叶变换对波浪激励力进行频谱分析。通过矢量叠加原理构造最大波浪能捕获策略,建立直驱式波浪发电系统模型。采用自适应快速终端滑模变结构控制方法实现最优功率状态跟踪控制,提高抗干扰性和实现限时收敛,同时利用卡尔曼滤波滤除纹波和减少抖振,结合Lyapunov函数分析系统稳定性。仿真结果表明,快速傅里叶变换(FFT)可满足未知不规则波浪的功率最优跟踪要求,所提滑模控制方法可实现快速跟踪,准确跟随,鲁棒性强。     

直驱式波浪发电系统功率优化鲁棒控制

为应对海洋复杂波浪环境,改善不规则激励力下直驱式波浪发电系统的功率捕获效果,降低参数变化影响,建立水动力和直线电机模型,采用线性二次型调节器方法设计系统状态反馈,通过控制代价方程中的权重矩阵,权衡系统输出功率、运动部件位移和速度三者之间的关系;计算理想电磁力,得到q轴期望电流跟踪值。根据系统摄动数学模型,将控制器设计问题转化为H∞鲁棒控制标准型问题,通过选取适当权函数求解控制器参数,增强系统抗干扰能力。仿真结果表明,在浮子位移和速度受限制情况下,当系统模型存在参数摄动时,所提控制策略系统输出功率更高、鲁棒性更强,可较好地应对复杂海况,提高波能转换效率。     

永磁直驱风力发电机自抗扰技术及其无位置传感器控制策略

针对永磁直驱风力发电机传统矢量控制动态性能差,抗扰动能力弱的问题,提出一种双环线性自抗扰控制系统。在此基础上针对传统滑模观测器抖振等因素造成的速度和位置角观测误差较大的问题,提出改进型自适应滑模观测器。结果表明所设计的速度和电流双环线性自抗扰控制策略能有效提高转速跟踪性能和电流波形质量;在滑模观测器的基础上结合自适应算法精确观测反电动势,借鉴锁相环原理代替反正切函数估算出转子转速和位置角,相比传统滑模观测器具有更高的估算精度。     

基于直接推力控制的直驱波浪发电系统功率优化

为提升系统波能捕获能力,分析浮子受力,以状态空间法近似拟合辐射力,建立直驱式波浪发电系统数学模型。基于最优控制理论,以系统捕获波能为目标函数,在S域求解Hamilton方程,计算奇异最优控制率,经拉氏逆变换后得到理想电磁力信号。结合直接推力控制,设计二阶滑模控制方案,保证电机推力与初级磁链的跟踪效果。仿真结果表明,所提最优功率方案下系统捕获功率高,滑模控制器跟踪误差小、动态性能好,可提高波能转化率,有效降低推力与初级磁链脉动,增强系统鲁棒性。     

Study on the control strategy for a boost converter used in hybrid energy storage system of electric vehicles

升压型直流变换器采用滑模变结构控制策略存在收敛速度较慢、抖振剧烈等导致的动态响应品质差问题。本文提出一种双幂次滑模趋近滞环控制策略,在电流跟踪误差估计值的基础上定义滑模面以实现电流跟踪控制,依据系统的未知扰动和负载变化建立自适应状态观测器,结合李雅普诺夫函数设计自适应律,并计算自适应占空比。提出一种双幂次趋近律,根据系统不同趋近过程的特点制定参数选择标准,对系统的动态响应品质进行目的性调节,并设计滑模滞环控制器以削弱由符号函数项所引起的抖振。对以上方法进行了仿真验证,结果显示可有效改善系统的动态特性和电流控制鲁棒性。     

无速度传感器DFIG最大风能捕获Backstepping终端滑模控制

以双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,将两相同步旋转坐标系下的转子磁链定向数学模型看作两个子系统,分别设计Backstepping终端滑模控制器,实现最大风能捕获。设计一种基于非奇异终端滑模的DFIG转速和磁链观测器,采用高阶终端滑模面有效抑制抖振。仿真结果表明所设计的观测器和控制器均具有强鲁棒性,能实现无静差跟踪,系统响应快,稳态精度高。     

基于无源性的直流微电网并联变换器控制策略

针对可再生能源聚合而形成带混合负载的直流微电网稳定性与协调性问题,提出一种将无源控制与改进非线性干扰观测器前馈补偿相结合的新型控制算法,在消除恒功率负载对直流微电网的影响的同时提高了系统鲁棒性,再利用线路阻抗补偿来改善分流精度与实现电压无偏差。该文利用Matlab/Simulink搭建并联DC-DC变换器仿真模型进行验证,通过对比传统无源控制与比例积分调节的无源控制表明,提出的控制策略抑制了恒功率负载与线路阻抗对直流微电网的影响。最后,在Opal-RT半实物实验平台验证了该策略的有效性。     

Robust SVM-direct torque control of induction motor based on sliding mode controller and sliding mode observer

This paper proposes a design of control and estimation strategy for induction motor based on the variable structure approach. It describes a coupling of sliding mode direct torque control (DTC) with sliding mode flux and speed observer. This algorithm uses direct torque control basics and the sliding mode approach. A robust electromagnetic torque and flux controllers are designed to overcome the conventional SVM-DTC drawbacks and to ensure fast response and full reference tracking with desired dynamic behavior and low ripple level. The sliding mode controller is used to generate reference voltages in stationary frame and give them to the controlled motor after modulation by a space vector modulation (SVM) inverter. The second aim of this paper is to design a sliding mode speed/flux observer which can improve the control performances by using a sensorless algorithm to get an accurate estimation, and consequently, increase the reliability of the system and decrease the cost of using sensors. The effectiveness of the whole composed control algorithm is investigated in different robustness tests with simulation using Matlab/Simulink and verified by real time experimental implementation based on dS pace 1104 board.     

基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略

为解决大规模风电并网带来的系统频率稳定性降低问题,风电机组通过虚拟惯量控制可为系统提供短期频率支撑,然而惯性响应期间风电机组转速收敛缓慢,导致一部分转子动能被无故浪费;转速恢复阶段的有功突变易造成频率二次跌落。为此,提出基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略,实现在释放较少动能的前提下提供与传统策略相同的频率响应服务;并在频率步入准稳态时,借助时变功率函数开始转速恢复,实现转速快速恢复的同时缓解二次频率跌落。基于EMTP-RV仿真软件搭建包含风电场的电力系统模型,验证了所提策略的有效性。     

基于卡尔曼滤波的波浪发电系统反步法最优功率跟踪控制

常规变速控制系统的精度不高,变换器晶闸管开关动作产生的高频纹波较大,为此提出一种基于卡尔曼滤波的反步控制方法。文章通过分析波浪能提取装置的受力及幅频特性,获取了波浪能转化效率最大化的控制条件,并搭建了一套基于卡尔曼滤波的波浪发电反步最优功率控制系统。通过仿真研究了3种控制方法的控制精度和有效性,仿真结果表明:低通滤波反步法存在相位延迟,不能满足最大功率捕获策略的相位条件,影响系统的最终有功功率输出;反步法的跟踪误差较大,导致系统输出的有功功率较低;卡尔曼滤波反步法的动态性能较好,跟踪电流的波形振幅较小,能保证系统全局收敛,在电机速度方向、幅值和频率突变的情况下,仍能快速准确跟踪给定信号,鲁棒性和抗干扰能力更好。     

带恒功率负载多电平Boost变换器的复合非线性控制

针对带恒功率负载的多电平Boost变换器,提出一种将非线性干扰观测器和自适应滑模控制器相结合的复合非线性控制策略。首先应用精确反馈线性化方法将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将自适应控制方法和非线性干扰观测器加入到滑模控制器的设计中,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明,与双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

Stability of conducting viscous film flowing down an inclined plane with linear temperature variation in the presence of a uniform normal electric field

Weakly nonlinear stability analysis of a thin liquid film falling down a heated inclined plane with linear temperature variation in the presence of a uniform normal electric field has been investigated within the finite amplitude regime. A generalized kinematic equation for the development of free surface is derived by using long wave expansion method. A normal mode approach and the method of multiple scales are used to investigate the linear and weakly nonlinear stability analysis of film flow, respectively. It is found that both Marangoni and electric Weber numbers have destabilizing effect on the film flow. The study reveals that both supercritical stability and subcritical instability are possible for this type of film flow. It is interesting to note that both the Marangoni and electric Weber numbers have qualitatively same influence on the stability characteristics but the effect of Marangoni number is much stronger compare to the electric Weber number. Scrutinizing the effect of Marangoni and electric Weber numbers on the amplitude and speed of waves it is found that, in the supercritical region amplitude and speed of the nonlinear waves increases with the increase in Marangoni and electric Weber numbers, while in the subcritical region the threshold amplitude decreases with the increase in Marangoni and electric Weber numbers. Finally, we obtain that spatially uniform solution is side-band stable in the supercritical region for our considered parameter range.     

微电网中并列运行逆变器控制策略研究

考虑到微网内分布式电源的多样化和分散性,提出一种PQ控制与基于下垂特性的电压电流控制相结合的控制策略。PO控制可以实现间歇性微源的最大能源利用率,基于下垂特性的电压电流控制在微网运行模式或结构发生变化时,可以很好地实现负荷功率共享,以维持微网频率和电压的稳定。此控制策略既可以在并网模式下运行,也可以在孤岛模式下运行。并在PSCAD／EMTDC仿真平台上搭建了微电网仿真模型,验证了此控制策略的正确性和有效性。