电压源型全功率风电变流器控制策略研究

在弱电网特征下的电力系统运行环境中,传统的电流源型变流器控制方式容易出现振荡现象,这增加了风电机组的穿越难度和脱网概率。文章基于虚拟同步发电机技术（virtual synchronous generator,VSG）,结合电压源型变流器控制方式和电流源型变流器控制方式,设计了一种新型的电压源型变流器的控制策略。其在正常并网运行条件下,采用电压源型变流器控制方式,有功控制通过VSG增加有功补偿,无功控制前端注入无功电流;在启停机和高低电压穿越工况下,采用电流源型变流器控制方式。该控制策略融合了电压源型变流器控制方式与电流源型变流器控制方式两者的优点,不仅具备频率支撑特性,同时还具备快速的有功无功响应能力。对全功率风电变流器的并网过程、有功无功响应及高低压穿越过程进行仿真和样机实验,结果显示,所提新型控制方案在风电变流器各运行工况下都能取得很好的控制效果,使风电机组具备良好的稳态及动态性能,并能很好地适应新能源并网的需求。     

基于双环控制的航空静止变流器的建模与仿真

针对航空静止变流器在非线性负载条件下输出电压谐波含量大以及逆变器动态响应过程十分缓慢的问题,采用电容电流内环电压外环的双环控制技术,给出了控制器参数基于极点配置的方法,建立了单相航空静止变流器的数学模型。通过Matlab/Simulink软件平台对模型仿真。结果表明:设计方法能真实反映系统的动、静态性能,同时也验证了采用双环控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时输出波形畸变以及动态响应缓慢的问题是行之有效的。     

大功率并网变流器不平衡控制策略对比

正负序双坐标系下双比例积分(PI)控制和正序旋转坐标下比例积分谐振(PIR)控制方法是当前最受关注的风电并网变流器不平衡控制方法。基于上述两种电流内环控制方法,以实际大功率并网变流器需求为出发点,结合电流平衡、有功平衡和消除直流电压波动等3种功率控制目标,仿真对比了不同控制组合下并网变流器不平衡控制运行效果,最后给出实际工程试验中大功率变流器不平衡运行实测波形加以验证。     

电流型变流器的改进模型预测控制

传统的模型预测控制(MPC)采用脉冲响应的非参数模型作为系统的预测控制模型,计算量大,很难直接应用于实时控制系统.本文提出将传统的MPC进行改进,应用到电流型变流器(CSC)功率因数校正系统中.改进的MPC根据CSC控制量与被控制量的传递函数得出CSC的一阶差分方程作为预测控制模型,同时保留传统MPC反馈校正、动态优化等优点.将此改进的MPC与传统的PID控制进行对比研究,结果表明:改进的MPC用于电流型变流器,比传统的PID控制具有更好的鲁棒性和更快速的动态响应特性.     

县级电网构网型储能与新能源 协同运行策略研究

随着国家双碳目标的推进和能源绿色低碳转型的加速,新能源发电在县级电网中的占比逐渐提高,对电网稳定性提出了更高要求。本文聚焦于构网型储能技术在县级电网与新能源系统融合中的应用,以应对新能源的波动性和间歇性挑战以及解决单电源供电的县级电网供电可靠性问题。通过理论分析和实际案例研究,提出了一种协同优化的运行策略,旨在提高电网的新能源消纳比、优化资源分配、降低运维成本,并实现孤网运行的纯新能源电力系统以增强电网的安全稳定性。研究表明,构网型储能技术通过智能控制能够平滑新能源波动,提升电网对新能源的消纳能力,并在负荷高峰时释放能量以缓解电网压力。实际案例分析显示,该策略显著提升了新能源消纳率,优化了资源分配,降低了运维成本,为县级电网的升级改造提供了有力技术支撑。本研究对于推动能源绿色低碳转型、提升县级电网稳定性具有重要意义。     

基于PTCPN的网构软件建模与分析

时间Petri网能够对网构软件的性能进行分析,但是无法对网构软件的可变代价进行分析.为了进一步满足对网构软件所具有的柔性建模以及可变代价分析的需求,提出一种代价时间有色Petri网模型(price time colored Petri net,简称PTCPN).该模型对时间Petri网进行了可变代价和颜色信息的扩展,并使用代价时间变迁系统定义了PTCPN的语义;定义了PTCPN的累积代价状态类,并证明了累积代价状态类的合理性和完备性;给出了基于PTCPN的多Agent网构软件建模及分析方法.最后,通过实例分析说明应用PCTPN对网构软件进行形式化建模及分析是可行的.     

永磁直驱风电系统网侧变流器控制策略研究

介绍了永磁直驱风力发电系统网侧变流器的基本结构和工作原理。在建立了网侧变流器数学模型的基础上采用前馈解耦双闭环控制策略进行控制。实现了直流母线电压的稳定及有无功功率的解耦控制。针对传统PI控制器在跟踪和抗扰性能上无法同时达到最优的问题,提出一种基于二自由度PID控制的永磁直驱风力发电系统网侧变流器控制策略。并对二自由度PID控制器进行了化简得到一种简化的二自由度PID控制器。最后在Matlab/Simulink环境下对电网三相平衡状态、单相电压跌落状态及三相电压跌落状态的仿真实验验证了改进控制策略的有效性和正确性。     

太空天梯网的稳定性分析与应用构想

太空天梯技术是实现低成本、高效、安全航天运输的一种重要途径.传统的地球天梯和月球天梯对材料强度的要求远超现有技术水平,工程实现难度很大.而土星卫星普遍质量较小,建设土星卫星太空天梯可以有效克服现有材料技术瓶颈并极大促进土星系探索和开发利用.首先,以土卫二为例,建立了“刚性杆-珠点” 天梯模型,推导出拉格朗日动力学方程.在此基础上,完成了系统的稳定性分析,利用线性稳定性理论以及拉格朗日定理分析了不同建模精度以及空间站质量下系统的稳定条件,并将计算结果推广至土星系其他卫星.之后,提出了土星系太空天梯网构想,并初步设计了能够实现在任意两颗卫星之间无工质转移的天梯网构型.最后分析了天梯网的效能和建设可行性.计算结果表明,设计的天梯网中所有天梯均能够在平衡位置保持稳定,且部分天梯能够采用现有复合材料完成建造.相比传统轨道机动方法可节省数千米每秒的速度增量,具有巨大的潜在应用价值.提出的方法和得到的结论可以为天梯网的进一步设计提供支撑.     

支持协商的网构软件体系结构行为建模与验证

针对网构软件行为中的不确定性和不完整性,提出了一种支持协商的网构软件体系结构行为建模与验证方法.在建模中,该方法借鉴了UML时序图元素表示法,并增加了建模元素支持行为的不确定与不完整建模.在验证中,除了集成广泛应用的模型检查工具Spin以提供行为模型的验证能力以外,还引入了基于反例引导的抽象-精化过程思想的协商检查,以解决不确定和不完整建模所带来的正确性验证问题.     

基于层次着色Petri网的网构软件性能建模与仿真分析方法

网构软件由分布的、松耦合的服务按照一定的交互组合而成.由于服务的共享性,通常有多个软件系统请求服务节点上的同一服务.这些外部负载会影响服务进而影响网构软件的性能,因此在研究网构软件的性能时需要将这些外部负载考虑在内.基于上述问题,提出一种基于层次着色Petri网的网构软件性能建模与仿真分析方法.首先构建网构软件的性能模型,它包含一个顶层CPN和若干个子层CPN.顶层CPN建模网构软件的业务处理流程;子层CPN详细建模从请求服务到服务执行完成的过程.服务请求来自网构软件和其它软件系统.然后采用CPN Tools工具通过模型的仿真进行性能分析.最后通过仿真实验研究外部负载对服务进而对网构软件性能的影响.     

比例型T-S模糊控制系统稳定性分析与设计

讨论了比例型T-S模糊控制系统(TSS)的稳定性与设计问题. 利用具有乘积可换性状态矩阵的T-S系统的公共P阵构造方法及鲁棒稳定域条件, 给出了TSS系统的满足全局Lyapunov稳定的正定矩阵P的递推求解方法, 并提出一种TSS模糊控制系统设计和稳定性分析的规范化方法.     

三电平有源中点钳位型微网储能变流器直流侧中点电压优化控制策略

对三电平有源中点钳位型微网储能变流器的直流侧中点电压平衡优化控制策略进行了研究.由于三电平半周期对称特定谐波消除脉宽调制方法(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)方程具有无数组解,且每组解对应的开关状态矢量不同.研究了特定谐波消除脉宽调制方法方程不同的解对应的开关状态矢量及其对中点电压的影响.提出在每个周期动态选择合适的解使中点电压趋于平衡的控制策略.该控制策略在消除特定低次谐波的同时,有效的控制了直流侧中点电压波动,因此提高了微网储能变流器并网输出电能质量和降低了对输出滤波器的设计要求.最后搭建了三电平微网储能变流器仿真模型和实验平台对所提出的控制策略进行验证,实验结果表明了该控制策略的有效性.     

生物电阻抗测量系统中同时多频混合激励源的设计

为了满足对生物体内不同组织、器官同一时间阻抗测量的需求,设计了一种同时多频混合激励信号产生电路系统,系统包括单片机控制的直接数字式频率合成(DDS)信号模块,电压控制电流源(VCCS)模块等主要硬件电路,并给出了核心设计电路;经测试:当激励源频率范围为10Hz～1MHz时,其输出电流最大相对偏差为0.74%,实验结果表明所设计的同时多频激励源带负载能力强、抗干扰性能好,满足生物电阻抗测量系统的要求。     

单相光伏微网逆变器的建模与电流跟踪数值模拟

以光伏微网逆变器的输出电压为控制信号,输出电流为输出信号,并考虑线路等效电阻,先对单相光伏微网逆变器电路进行简化并分析其工作原理,然后根据电压回路方程,建立单相光伏微网逆变器的微分方程,接着建立求解方程的四阶龙格-库塔法的迭代模型,再从微分方程的解析解中进行简化和离散化后,利用线性预测控制方法得到逆变器输出控制信号表达式,最后进行数值模拟和分析。通过数值模拟,对逆变器的输出电压、电流的时域波形和频域波形进行分析,并对输出电流的误差信号进行测量,结果表明：所建立的单相光伏微网逆变器模型及求解迭代模型是有效的,在耦合电感为1mH、开关频率为10KHz条件下,逆变器输出电流、电压总谐波失真度分别为1.76%、3.99%,逆变器输出电压的纹波峰值达50V,但其输出信号总谐波失真度满足国家并网的标准(≤5%)。     

电压型CRM Boost PFC小信号建模分析与补偿设计

介绍了一种工作电压控制模式下的CRM-Boost功率因数校正(PFC)电路的小信号模型推导过程,该方法是在传统的态空间平均法已不再适用的情况下,采用电流注入等效电路的方法来推导其数学模型,并在小信号数学模型的基础上设计了控制环路的补偿网络。最后在专业开关电源设计仿真平台SIMetrix/SIMPLIS中实现了一个10 W的CRM-Boost-PFC实例设计,仿真验证了该小信号建模方法和补偿设计的合理性。     

PEMFC空气供给系统的二型自适应模糊建模与过氧比控制

质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）空气供给系统存在外部扰动和参数不确定等动态特性,难以实现精准建模和控制.本文结合精确线性化和二型模糊逻辑系统,提出一种自适应控制器实现PEMFC空气供给系统的建模与过氧比控制.该控制器不需要PEMFC空气供给系统模型结构和参数完全已知的条件,而是通过二型模糊逻辑系统在线逼近PEMFC空气供给系统中的未建模动态并从Lyapunov函数中导出自适应参数,从而保证系统收敛性与稳定性.通过稳定性分析证明了该控制器作用下系统跟踪误差的有界性,仿真实验进一步验证了该控制器的有效性与实用性.