全数字智能脉冲弧焊电源系统设计与实现

高性能的焊接电源系统是满足脉冲焊接工艺、实现电弧精细控制、保证高质量焊接效果的关键．提出了全数字脉冲逆变弧焊电源的系统方案,阐述了电源主回路结构,详细描述了控制系统硬件电路设计,提出了基于VHDL的焊接工艺时序和焊接电弧稳定控制的主控系统软件设计方法和基于32位单片机的上位机功能定位,深入研究了可实现的抗干扰措施和提高系统实时性的方法．最后介绍了系统设计过程中所需的测试试验．结果表明,所设计的全数字智能脉冲弧焊电源具有较高的灵活性、抗干扰性和可靠性,能够满足苛刻的电弧特性要求,获得满意的焊接质量．     

基于暂态相电流的小电流接地故障定位研究

提出一种利用三相电流中的故障电流暂态分量实现小电流接地故障定位的新方法。故障点上游线路,故障相的故障电流暂态分量约等于3倍的上游暂态零模电流,方向为由故障点流向母线;而健全相的故障电流暂态分量约等于故障点下游暂态零模电流,且由母线流向故障点。故障点下游线路,故障相和健全相的故障电流暂态分量均约等于下游暂态零模电流,方向为由故障点流向负荷。在此基础上,定义和求取方向参数,根据故障点两侧方向参数的不同实现故障定位。该方法只需本检测点的三相电流信号,不需电压信号,也不需相邻检测点时钟精确同步。     

混合动力电动汽车能量及驱动系统的关键控制问题的研究

面对能源和环境的巨大压力,混合动力汽车（hybrid electric vehicle,HEV）已成为汽车工业发展的重要方向。混合动力电动汽车与传统汽车有很大不同,具有独特而又复杂的能量及驱动系统,故对控制系统的要求更高和依赖性更强。该系统可以归结为一类具有高度不确定性和强非线性的混杂切换动态系统,其优化控制策略的优劣直接影响车辆的经济性、可靠性、安全性和舒适性。然而混合动力电动汽车能量及驱动系统的控制器设计却面临众多挑战,现代控制理论和技术则是解决这一技术瓶颈的关键手段。本文从系统与控制科学的角度,深刻全面地综述了HEV能量及驱动系统的能量管理策略、车载动力电池状态估计、驱动系统及其优化控制等关键科学与技术问题及其研究进展,最后指出了HEV能量及驱动系统优化控制技术和理论面临的挑战和发展趋势。     

基于电热耦合模型和多参数约束的动力电池峰值功率预测

锂离子动力电池的峰值功率（State of power,SOP）直接影响电动汽车的加速爬坡性能以及回馈制动的能量回收能力,然而其不能直接测量,且准确估计十分困难。这源自于电池内部复杂的电化学特性,尤其是电池运行是一个电热特性相互耦合的过程,过高的充放电功率可能引起电池过热,进而导致电池寿命加速衰减甚至引发安全事故,因此,引入电池温度作为峰值功率的重要约束条件之一,综合电池温度、电压、荷电状态（State of charge,SOC）等多参数约束实现峰值功率预测。首先建立电池电热耦合模型,准确描述电池电、热动态特性;进而在多参数约束条件下预测电池峰值功率;最后,改进了电池热模型的参数辨识方法,并在不同温度环境和动态工况下试验验证电池建模和峰值功率预测方法的有效性,试验结果表明该方法可有效预测电池充放电功率,提高电池使用的安全性。     

水泥生料混合系统的线性化及解耦方案

用来描述生料混合系统静态特性的输入/输出模型是多变量耦合的,且是非线性的。提出一种方案,可使该系统实现线性化和部分解耦。这对于控制系统的分析,设计以及实现是十分有意义的。     

变频驱动异步电机再生制动及馈电技术

针对通用变频器不能直接用于快速启动、制动和频繁正反转调速场合问题,探讨了变频调速系统中的再生能量产生机理,尤其是对再生能量回馈状态下惯性体的运动能量、有源逆变回馈能量、制动转矩进行了定量分析,揭示了各物理量之间的关系,设计了一种通用变频器能量回馈控制系统。实验表明,该系统馈送电流谐渡小,功率因数高,能够有效地实现能量回收和精确制动;该系统使得变频器可以实现四象限运行,节能效果明显。     

含压缩空气的微网复合储能系统主动控制策略

提出一种含压缩空气的复合储能系统在交直流混合微网中的主动控制策略。首先,充分考虑工程实践中对于精度与运算速度的要求,采用基于最优裁剪极限学习机与支持向量回归机的组合预测算法实现对分布式电源输出功率的多时间尺度预测,并在此基础上设计复合储能日前调度。其次,运用经验模式分解的方法将复合储能日前调度分解为若干个本征模态分量,建立基于储能循环寿命与荷电状态(SOC)平衡的目标函数,并利用瞬时频率理论将各本征模态分量优化重构,从而得到超级电容、蓄电池和压缩空气储能的目标输出功率。最后,基于某风电场数据所建立的仿真算例表明,本方法能够在综合考虑储能运行成本与SOC平衡的基础上,将储能与分布式电源视为整体,并主动调度其输出功率,从而有效提升微网系统的能量利用率和经济效益。     

光伏阵列动态组态优化系统研究与设计

组态优化技术是提高光伏阵列(Photovoltaic Array,简称PVA)输出功率的重要方法。在实验分析基础上,得出了局部阴影下TCT组态光伏阵列的输出特性。将一种简单、控制效果较好的组态优化控制算法从太阳能电池元推广到光伏组件,并基于DSP设计了光伏阵列动态组态优化系统的平台。该系统不仅简化了硬件平台,同时对组态优化控制算法进行了改进,使系统控制变得简单可靠,实验结果验证了该方案的正确性。     

基于混沌多目标遗传算法的微网系统容量优化

微网系统容量的优化配置直接影响能源的梯级综合利用效率、供电可靠性和电能质量,是微网发展所要面对的一个重要课题.在分析分布式电源功率特性的基础上,考虑微网系统中分布式电源、能源资源、储能和负载之间的复杂匹配关系,构建了经济成本、供电可靠性和环境效益的量化目标函数.将混沌优化算法与多目标遗传算法结合,提出了混沌多目标遗传算法对独立运行微网系统容量进行优化配置.算例分析验证了算法的有效性和实用性.优化后的微网系统保证了供电可靠性,节省了经济成本,降低了环境污染.     

基于涡旋机的新型压缩空气储能系统动态建模与效率分析

提高储能效率是压缩空气储能方式在新能源发电领域应用的重要前提。本文综合考虑泄漏、摩擦损耗等对涡旋压缩机性能的影响,建立基于各腔室容积和气体质量变化的压力动态方程及主轴运动方程,并给出了基于涡旋机的压缩空气储能系统动态数学模型;通过采用遗传算法辨识综合影响系数和转动惯量两关键参数优化完善了模型;仿真和试验对比研究表明涡旋压缩机效率高并具有良好的变工况特性;涡旋压缩机多转速试验验证了动态模型的有效性,同时指出了压缩机全效率存在最优的运行速度及恒转速下随排气压力升高而降低的工作特点,为研究涡旋压缩机的效率优化控制奠定了坚实的理论和实践基础。