一种提高风能利用率的风力发电机控制策略

在变速恒频风力发电机组的各类并网逆变器控制策略中,零d轴电流控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)以能够提高风能利用系数和稳定逆变器输出电压的优势得到了广泛的应用.在理论研究阶段需要对其进行仿真,然而在Matlab/Simulink中并没有可以实现上述功能的并网仿真模型.因此推导了变速恒频风力发电机组及控制策略的数学模型,并在Matlab/Simulink中完成搭建、当风速恒定不变时,对发电系统的运行情况进行了仿真.结果表明,零d轴电流控制与SVPWM的结合,既提高了风能利用系数,又有效地提高了逆变器的输出电压,保证当电网电压升高时不影响发电系统向电网输送功率的效率.     

农村小型风力发电机的控制与并网仿真

设计了双馈风力发电机组的定子磁链矢量控制系统,构造了容量为9MW的风力发电系统;通过MATLAB软件,分别在变风速和恒定风速两种情况时,对风力发电系统并网进行仿真.仿真结果表明,利用矢量变换技术的控制方法,风力发电系统可以实现有功功率和无功功率的快速解耦并且动态响应快,跟随性能好.     

基于飞轮储能的并网风电场有功功率及频率控制方法研究

为平缓风电场输出,实现大规模风电并网并参与系统的频率控制,设计了一个基于永磁同步电机的飞轮储能系统,利用飞轮储能系统的快速充放电能力实现了风电场并网有功功率与一次频率控制.研究了飞轮储能系统的参考功率计算方法,根据该参考功率的变化实现储能系统充放电运行状态的转化.在Matlab/Simulink中建立了该储能系统模型,进行了风电场并网的有功功率及频率控制仿真,仿真结果表明该方法可以有效地平缓风电场的有功功率输出,参与系统的一次调频.     

大功率风电并网变流器系统中非线性脉冲扰动的同步控制研究

研究了一类大功率风力发电并网中具有非线性脉冲扰动的同步控制问题.利用Kirchhoff定律建立了一类风力发电系统电网侧变流器的数学模型.设计了适当的反馈同步控制器,借助Lyapunov稳定性理论,验证了该同步控制器的有效性.给出了一类最优算法来抑制并入电网电流中的非线性脉冲扰动,使得风力发电机所产生的电流和电网的电流同步.最后通过Matlab中的Simulink进行了仿真设计研究,验证了该理论结果的有效性.     

前言北大核心CSCD

由于石化能源危机和全球气候变化日趋严重,发展可再生能源己成为当今世界的迫切问题之一.在诸多可再生能源项目中,风力发电已成为最具发展前途的项目,受到世界各国的重视.近年来,我国大型风力发电产业发展迅速,每年新装机发电能力已超过万兆瓦,位于国际前列.预计2020年总量将超过2亿千瓦.风电产业的发展获得国家的大力支持.国家发改委能源局已批准建立了国家能源风电叶片研究中心、海上风电技术装备研发中心、大型风电并网系统     

前言

由于石化能源危机和全球气候变化日趋严重,发展可再生能源己成为当今世界的迫切问题之一.在诸多可再生能源项目中,风力发电已成为最具发展前途的项目,受到世界各国的重视.近年来,我国大型风力发电产业发展迅速,每年新装机发电能力已超过万兆瓦,位于国际前列.预计2020年总量将超过2亿千瓦.风电产业的发展获得国家的大力支持.国家发改委能源局已批准建立了国家能源风电叶片研究中心、海上风电技术装备研发中心、大型风电并网系统     

一类异构线性多智能体系统最优输出跟踪的分析与控制

研究了一类异构线性多智能体系统的最优输出跟踪问题.利用非零给定点调节器理论,通过引入适当的性能指标函数,得到了使所有智能体输出变量收敛到期望值的充分必要条件;并指出当个体输出矩阵为单位阵时,最优输出跟踪问题即转化为最优状态跟踪问题;在此基础上,将所得结果推广到了个体状态变量传输具有时滞的情形,得到了问题可解的充要条件,给出了时滞上界.同时,给出了系统实现动态输出跟踪的充分必要条件.利用所得结果,可以确定满足性能指标要求的信息交换拓扑和基于个体的控制器,从而为实现最优输出/状态跟踪的异构多智能体系统的设计提供了工具.仿真结果验证了所得结果的有效性.     

基于事件驱动的拉格朗日无源系统的输出同步控制

针对由多个拉格朗日无源系统构成的分布式网络系统,利用基于事件驱动的方法来解决系统的输出同步问题.在拓扑网络为强连通图的条件下,推导出无通信时延的拉格朗日无源系统网络输出同步的事件触发条件.进一步,利用网络设置框架,对于有通信时延的拉格朗日无源系统网络推导出输出同步的事件触发条件.文章将事件驱动控制方法应用到分布式无源网络系统的协同控制中,并将系统的拓扑网络由平衡图延伸到了更为一般的强连通图.     

并联型APF抗启动冲击的时间最优控制算法研究北大核心CSCD

针对并联型有源电力滤波器(APF)投入电网运行时,存在着启动冲击电流和冲击电压的问题,提出抗启动冲击电流、电压的时间最优控制算法.由于并网时交直流侧压差导致的电流激增,会造成直流侧电容的损害和保护装置的动作误差.现对并网交流侧电感电流的冲击,利用前馈解耦的方式,分成d,q两轴双向分析来抑制并网侧的冲击电流.而直流侧电压采用一种输出压差平方值的Bang-Bang新型控制算法以抑制电容侧的冲击电压.最后结果皆在仿真软件Matlab中进行了验证,通过与常规控制算法对比,在抑制启动冲击电流、电压方面起到了良好的效果.     

并联型APF抗启动冲击的时间最优控制算法研究

针对并联型有源电力滤波器(APF)投入电网运行时,存在着启动冲击电流和冲击电压的问题,提出抗启动冲击电流、电压的时间最优控制算法.由于并网时交直流侧压差导致的电流激增,会造成直流侧电容的损害和保护装置的动作误差.现对并网交流侧电感电流的冲击,利用前馈解耦的方式,分成d,q两轴双向分析来抑制并网侧的冲击电流.而直流侧电压采用一种输出压差平方值的Bang-Bang新型控制算法以抑制电容侧的冲击电压.最后结果皆在仿真软件Matlab中进行了验证,通过与常规控制算法对比,在抑制启动冲击电流、电压方面起到了良好的效果.     

大规模风电并网的双供应源电力供应链牛鞭效应分析

中国当前的电力供应链除具有部分垄断特征外,还由于大规模风电并网使得电力供给也出现随机性,它与随机需求一起影响了供应链信息的准确传递,在电力供应链产生了牛鞭效应,但对这类问题的研究极少。本文在分析中国电力供应链特点的基础上,构建了由煤炭供应企业、发电厂(火力发电和风力发电)和用户组成的多级电力供应链模型,揭示了牛鞭效应在单/双供应源两种供应链类型下的变化。研究结果表明,大规模风电并网形成的双供应源电力供应链牛鞭效应较大且波动剧烈,尤其当下游用户需求较平稳时,供应链会出现牛鞭效应与反牛鞭效应共存现象,而预测技术的选择、风电场合理规划等有助于抑制牛鞭效应,保证电力安全并减小资源浪费。     

一类前馈非线性系统的输出反馈半全局镇定

研究一类前馈非线性系统的输出反馈半全局镇定问题.值得指出的是,文章研究的系统不可测状态依赖增长包含线性和高阶两部分,融合并推广了许多现有文献中的增长条件.文章基于线性低增益观测器,利用输出反馈占优方法,构造了结构简单且易于实现的线性输出反馈控制器.通过适当地选取设计参数,可以保证闭环系统零解是局部指数稳定的,且从给定包含原点的紧子集出发的解最终趋向于零.仿真算例验证了文章结果的有效性.     

飞艇姿态跟踪系统的研究

研究了具有参数不确定和外部干扰的飞艇姿态跟踪控制问题．飞艇姿态运动的数学模型为一个多输入/多输出不确定非线性系统,根据该系统的特点,采用了一个基于不确定项上界的鲁棒输出跟踪控制器设计方法,应用输入/输出反馈线性化法和李雅普诺夫方法,设计了飞艇姿态鲁棒控制律,它可确保系统输出按指数规律跟踪期望输出．该控制器设计简单,易于实现．仿真结果表明:即使系统存在不确定性和外界干扰,仍可在闭环系统中实现精确的姿态控制．     

执行机构饱和下的坦克炮控伺服系统自适应控制研究

针对一类坦克炮控伺服系统,充分考虑系统各种不确定性,同时从实际问题出发考虑执行机构具有饱和非线性特性,研究了系统自适应控制器的设计方法.在自适应控制器设计中,通过引入二阶辅助信号,消除饱和影响,对饱和输入进行精确补偿.理论证明及仿真分析表明该自适应控制器在保障系统稳定的同时实现了系统输出对指令信号的良好、快速的跟踪效果.     

基于可分离组合式信号的Hammerstein输出误差滑动平均系统辨识研究

考虑实际生产过程中的不可测噪声,提出一种基于可分离组合式信号的Hammerstein输出误差滑动平均系统辨识方法.通过可分离组合式信号源实现了Hammerstein输出误差滑动平均系统中静态非线性环节和动态线性环节的分离,解决了中间不可测变量的估计问题.基于辅助模型辨识思想和相关分析法估计Hammerstein输出误差滑动平均系统中静态非线性和动态线性环节的参数,避免了采用迭代法辨识Hammerstein模型时存在模型参数初始化和收敛性难以证明的问题,并有效补偿噪声信号的干扰.仿真结果验证了上述方法的有效性.     

信息物理系统降阶观测器设计及传感器攻击检测

提出了一种适用于含有未知输入信号的信息物理系统降阶观测器设计方法及传感器攻击检测应用.首先,利用克罗内克积将信息物理系统描述为整体系统动态模型;然后考虑系统存在未知输入时,通过增加降阶观测器增益矩阵的约束条件,实现降阶的同时消除未知输入给系统带来的影响,再通过系统输出状态判断是否存在传感器攻击信号.最后,通过数值仿真,验证了所提降阶观测器对系统的状态估计及检测传感器攻击信号的能力,且对比仿真结果显示,所提降阶观测器性能优于全阶观测器.     

基于图论的MPPT控制方法及仿真研究

太阳能发电系统中需要对输出最大功率点进行跟踪.介绍了几种常见的最大功率跟踪方法,分析了太阳能电池的系统原理,讨论了无阴影和在局部阴影下太阳能电池的电气特性曲线.在此基础上提出了基于图论的最大功率跟踪的新方法,方法可以有效地跟踪无阴影和局部阴影下太阳能电池输出的最大功率点.最后,根据太阳能电池的直流物理模型,在Simulink仿真环境下建立了太阳能电池的仿真模型并进行了仿真.     

一类随机非线性马尔可夫切换系统的输出反馈控制

研究了一类具有马尔可夫切换的随机非线性系统的输出反馈镇定问题.利用非线性增益观测器设计方法,结合反推技术,设计了输出反馈控制器,保证了闭环系统几乎处处有唯一解且闭环系统是几乎处处渐近稳定的.数值仿真验证了输出反馈控制器的有效性.     

多输入多输出非线性最小相位系统的自适应模糊控制

针对多输入多输出非线性最小相位系统,把自适应模糊控制和自适应模糊辨识结合起来,提出了一种自适应模糊控制方案.设计辨识器用来辨识系统的未知部分;然后由跟踪误差和辨识误差给出了参数调节规律,两种误差同时调节参数改善了系统性能.模糊逻辑系统用来估计未知函数.控制方案保证了系统的稳定性,实现了有界跟踪.仿真结果表明了该方案的可行性.     

基于最小二乘支持向量机的电力电子电路故障诊断应用研究

采用最小二乘支持向量机预测算法对电力电子电路进行故障预测.以基本降压斩波电路为例,选择电路输出电压作为监测信号,提取输出电压平均值及纹波值作为电路特征性能参数,并利用LS-SVM回归预测算法实现故障预测.仿真结果表明,利用LS-SVM对基本降压斩波电路输出平均电压与输出纹波电压的预测相对误差均低于2%,能够跟踪故障特征性能参数的变化趋势,有效实现电力电子电路故障预测.