基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略

在孤岛模式下的微电网中由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的逆变器不仅无法精确分配负载功率,还会产生环流。为解决该问题,提出了一种基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略。该策略采用旋转坐标的环流来构造虚拟阻抗,通过PI控制使线路等效阻抗不断相向趋近直至相等,从而均衡分配负载功率。所提出的改进策略无需实时检测线路阻抗,也无需借助通信网络。此外,构造的虚拟阻抗不仅能有效抑制环流,还不会引起输出电压大幅跌落。仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

Ka频段高灵敏度检波器研制

介绍了一种高电压灵敏度、低切线灵敏度检波器的设计方法。在建立检波二极管简化物理模型的基础上,进行了检波二极管Ka频段阻抗参数的提取,再根据提取的阻抗参数,通过仿真优化了射频匹配网络,使得检波器能够较好地工作在23～34 GHz。实测表明,在1.2 kHz视频带宽下,当输入功率为-30 dBm时,23～34 GHz范围内电压灵敏度高于6 000 mV/mW,切线灵敏度优于-56 dBm,对应等效噪声功率(Noise Equivalent Power, NEP)估算为11.5～36 pW/Hz^1/2。对比实测与仿真结果较为一致,证明了阻抗参数提取的有效性。     

基于简化开关函数的电网换相换流器直流侧简化阻抗建模方法

研究换流器的阻抗频率特性对分析高压直流（HVDC）输电系统的稳定性具有重要意义。提出一种基于简化开关函数的电网换相换流器（LCC）直流侧简化阻抗建模方法。首先通过对LCC换相过程进行数学推导,提出了LCC简化开关函数;然后基于动态相量法,通过LCC交、直流之间谐波传递的分析和计算,得到了LCC直流侧简化阻抗;最后在PSCAD中建立了仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性,且相比未简化方法提升了计算效率,计算结果更为可靠。所提方法能够降低建模复杂度,可为分析大型复杂系统稳定性提供LCC直流侧阻抗的快速计算模型。     

一种改进线性扩张状态观测器的自抗扰控制宽频带振荡抑制方法研究

针对自抗扰控制策略在并网系统参数变化时能否维持逆变器接入弱电网的稳定性展开了进一步研究。首先,建立了计及频率耦合的自抗扰控制型并网逆变器等效单输入单输出序阻抗模型,并采用Nyquist稳定判据定量分析逆变器输出功率、电网短路比、锁相环以及自抗扰控制器参数变化对并网系统稳定性的影响。其次,针对上述参数变化所导致的弱电网下自抗扰控制型逆变器稳定性降低、宽频带振荡等问题,提出了一种改进线性扩张状态观测器(enhanced linear expansion state observer, e-LESO)的自抗扰控制宽频带振荡抑制方法。通过在传统一阶自抗扰控制器中LESO内部增添比例支路和滤波环节,重塑自抗扰控制型并网逆变器输出阻抗,拓宽其中频段(100 Hz~1 kHz)内呈正阻尼特性的频率范围,从而增强自抗扰型并网逆变器鲁棒性,实现宽频带振荡抑制。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

集群风场系统链式SVG高频谐振分析与抑制

针对含链式静止无功发生器(static var generator, SVG)的风场区域系统高频谐振问题,首先采用谐波线性化的方法建立包含锁相环、功率外环以及电流内环在内的SVG谐波阻抗模型。利用阻抗分析法对风场区域空载线路投入对SVG稳定性的影响进行分析,揭示风场区域系统高频谐振的发生机理。然后,为抑制系统高频谐振,提出一种基于电压前馈附加带阻滤波器的SVG高频谐振抑制策略。对SVG侧中高频段等效阻抗进行重塑,以保证在该频段系统呈正阻尼状态。并讨论带阻滤波器中心频率和阻尼系数对系统相位裕度的影响。最后利用搭建的含链式SVG风场区域系统仿真模型,验证了理论分析的正确性和所提抑制策略的有效性。     

基于超级电容的新能源惯量-阻尼-电抗综合模拟控制方案

光伏、风电等新能源发电大规模接入电网逐步替代传统同步机,导致电网惯量和阻尼水平不断下降,威胁电网安全稳定运行。针对上述问题,提出了一种基于超级电容的新能源惯量阻尼电抗综合模拟控制(composite inertia-damping-impedance emulation control, IDIE)方案。通过联立同步机转子运动方程和超级电容功率动态方程,并结合同步机功率传输方程,设计了通过控制超级电容有功功率以综合模拟同步机旋转质量、阻尼绕组和绕组电抗三者物理特性的核心算法。并利用小信号稳定性分析对方案关键参数进行优化。最后,基于控制器硬件在环试验在各种暂态工况下对IDIE方案进行了评估。结果表明,IDIE方案在灵活模拟同步机惯量的同时,可通过配置优化模拟阻尼和模拟电抗,保障频率稳定性,支撑电网动态运行。     

阻性负载下含分段噪声的间歇性直流电弧阻抗模型

构建准确且能够较为全面地反映出电弧特征的阻抗模型,对于电弧故障定位与检测的研究具有重要意义。针对现有的电弧阻抗模型无法反映出间歇性和完整噪声特性的问题,提出了含分段噪声的间歇性电弧阻抗模型。首先,通过对阻性负载条件下间歇性直流电弧的实验数据进行时频域特征分析,其结果表明时域上电弧阻抗随电流变化且随机性较强,频域上电弧噪声在高、低频段呈现的频谱分布存在差异。然后,提出了具有概率分布规律的阻抗模型以反映电弧在时域上的随机性与间歇性,同时采用分段噪声模型来体现其频域上噪声频谱分布的特点。最后,基于实验数据验证了模型的性能,结果表明所提出的模型能够同时在时域和频域上准确刻画出间歇性电弧的随机特性。     

Balancing MXene Surface Termination and Interlayer Spacing Enables Superior Microwave Absorption

Surface chemistry and interlayer engineering determines the electrical properties of 2D MXene. However, it remains challenging to regulate the surface and interfacial chemistry of MXene simultaneously. Herein, simultaneous modulation of Ti₃C₂T_x MXene surface termination and layer spacing by alkali treatment are achieved. The electrical and electromagnetic properties of Ti₃C₂T_x are investigated in detail with respect to KOH and ammonia concentration dependence. A high concentration of KOH caused the Ti₃C₂T_x layer spacing to expand to 13.7 Å and the surface O/F ratio to increase to 33.84. Because of its weaker ionization effect, ammonia provides finer tuning compared to the drastic intercalation of KOH with a thorough sweeping of the F-containing groups. Ti₃C₂T_x is enriched with conductive -OH termination after ammonia treatment, which achieves an effective balance with the increased interlayer resistance. Therefore, NH₃H₂O-Ti₃C₂T_x achieves broad-band impedance matching and exhibits an efficient microwave loss of −49.1 dB at a low thickness of 1.7 mm, with an effective frequency bandwidth of 3.9 GHz. The results herein optimize the electrical properties of Ti₃C₂T_x using surface and interfacial chemistry to achieve broad microwave absorption, providing a framework for enhancing the electromagnetic wave loss of intrinsic MXene.     

Asymptotic switched composite adaptive control with application to robotic interaction tasks

This article proposes a new switched adaptive control design for uncertain switched systems with composite (time-driven and state-dependent) switching and shows its applicability in switched impedance control. A composite switched adaptive control design, consisting of the direct switched adaptive control and the indirect switched adaptive control counterpart, is developed to improve the control performance. Specifically, a new stability condition for composite switching is proposed by making use of differential matrix equations and Sylvester matrix equations, which are a generalization of Lyapunov matrix equations. The design results in a time-varying multiple Lyapunov function that is decreasing at the switching instants. From the theoretical point of view, the relevance of this work is the construction of the adaptive laws that guarantee asymptotic tracking error and asymptotic estimation for the direct and indirect switched adaptive control loops, respectively. From the practical point of view, the relevance of this work is validated in a new switched impedance control for the robot interaction with uncertain and discontinuous environments.     

考虑电网阻抗耦合的模块化多电平换流器交直流侧阻抗通用计算方法

以模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)为技术路线的柔性直流输电技术在风电接入、电网异步互联等领域迅速发展。MMC的阻抗建模是分析柔性直流输电系统振荡起源的重要依据。文中分析MMC在交、直流侧激励下的谐波传递机制,建立一种适用于交、直流侧阻抗计算的通用方法。对一次系统频域建模关联了MMC所连接的交、直流侧网络阻抗,并考虑包含解耦双同步参考坐标系锁相环及负序内环控制在内的全部控制模块。通过求解线性方程组对MMC阻抗进行计算,并在PSCAD/EMTDC环境中对双端背靠背MMC系统在多种工况下1～5kHz频段内进行扫频,验证该方法的准确性,并详细分析网络阻抗耦合、控制链路延时、功率等级、负序内环和外环控制等因素对MMC阻抗的影响。