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含整体煤气化燃料电池-碳捕集电厂的风火储系统分布鲁棒调度方法

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3573-3587,I0020页

作者：王骞张学广朱玲徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发... 详细信息

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发电系统。研究IGFC碳捕集电厂的运行机理,对IGFC内部各环节建立数学模型,提出工况匹配时燃烧利用率和阴极空气利用率需要满足的运行条件,并针对该型碳捕集电厂的电碳特性进行分析。为计及风电出力的不确定性,构建风火储系统的两阶段分布鲁棒经济调度模型,引入k阶适应性理论,提出基于正交支撑子集策略的求解方法来获得鲁棒对等式。最后,在改进IEEE-30节点系统中进行算例分析,结果表明,该型碳捕集电厂可利用阳极碳富集的优势,实现系统低碳经济调度的目标,并验证所提优化方法能为可行解提供可解释性。

关键词：整体煤气化燃料电池(IGFC) 碳捕集电厂风火储系统经济调度分布鲁棒优化有限适应性理论

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基于二阶变增益滑模的感应电机电压模型磁链观测器

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4490-4500,I0027页

作者：王天擎王勃于泳徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

针对无速度传感器感应电机驱动系统,基于二阶滑模的电压模型磁链观测器可以有效提升传统开环电压模型观测器的转速估计鲁棒性。然而,现有二阶滑模电压模型观测器仍然存在以下2个问题:1)滑模观测器常数增益与可变稳定性条件间的不匹配问... 详细信息

针对无速度传感器感应电机驱动系统,基于二阶滑模的电压模型磁链观测器可以有效提升传统开环电压模型观测器的转速估计鲁棒性。然而,现有二阶滑模电压模型观测器仍然存在以下2个问题:1)滑模观测器常数增益与可变稳定性条件间的不匹配问题;2)由于存在直流偏置,需要采用非理想积分器来估计转子磁链。针对这2个问题,该文提出相应解决方案:1)改进二阶滑模观测器结构,并根据稳定性条件设计可变增益,以同时实现宽调速范围内的观测器稳定性与抖振抑制;2)根据滑模观测器的输出,设计一种带直流偏置补偿的积分器,以提升磁链估计精确度。最后,在3.7 kW的感应电机实验装置上进行对比实验,证明所提方法有效性。

关键词：感应电机无速度传感器控制电压模型观测器滑模观测器直流偏置补偿

基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器的复合摩擦补偿

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1999-2008,I0028页

作者：赵天一贵献国乔岳徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等... 详细信息

摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等影响。为此,该文提出基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的复合摩擦补偿策略。首先,引入过渡用双曲正切函数以解决GMS模型中在切换点的反复穿越问题,并给出该模型的离线辨识方法。其次,设计基于模型信息的四阶ESO补偿剩余摩擦力与未知扰动,并引入切比雪夫滤波器整定观测器增益,以降低扰动观测与噪声敏感之间的冲突。为验证所提摩擦补偿策略的有效性,在小型高精度永磁同步直线电机定位平台上进行定位实验。实验结果验证了所提摩擦补偿策略的可行性和有效性。

关键词：永磁同步直线电机摩擦补偿广义麦克斯韦模型过渡函数扩张状态观测器

基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2449-2458页

作者：张国强赵新茹张恒王高林徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对P... 详细信息

定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。

关键词：永磁同步直线电机定位力比例谐振内模扩张状态观测器推力波动抑制

基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3202-3212,I0022页

作者：张志坚张国强李斌兴王奇维丁大尉王高林徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了... 详细信息

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

关键词： Vienna整流器直流电压不平衡电流谐波中点电压波动载波断续脉宽调制开关序列优化

基于二极管整流器的双极型复合式海上换流站及其控制策略

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电网技术 2024年第3期48卷 1190-1201页

作者：李瑞郑涛俞露杰索之闻徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 天津大学电气自动化与信息工程学院天津市南开区300072 国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209

为提高海上换流站的紧凑型性并降低换流站一次性投入成本,西门子公司提出了基于二极管整流器(diode rectifier,DR)的高压直流输电技术,在此基础上,国内外学者对其控制策略及各种串并联拓扑进行了研究,但仍存在结构复杂、可行性差、运行... 详细信息

为提高海上换流站的紧凑型性并降低换流站一次性投入成本,西门子公司提出了基于二极管整流器(diode rectifier,DR)的高压直流输电技术,在此基础上,国内外学者对其控制策略及各种串并联拓扑进行了研究,但仍存在结构复杂、可行性差、运行灵活性低等问题。为此,提出了基于二极管整流器的双极型复合式海上换流站拓扑,正负极分别采用模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)和DR,以充分利用MMC灵活可控和DR体积小、成本低、可靠性高的优点。为降低直流电缆输电损耗,提出了复合式换流站正负极功率平衡控制,将接地极电流控制在零附近,提高了输电效率,可将高压直流电缆所产生的损耗降低67.7%。设计了限功率控制,在发生直流非对称故障期间通过低速通信,可主动对风电场发出功率进行限制,防止了换流站过电流风险,提高了系统可靠性。最后通过PSCAD/EMTDC仿真分析对所提拓扑及其控制策略进行了可行性验证。

关键词：海上风电柔性直流输电复合式换流站二极管整流器直流故障保护

新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

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电工技术学报 2024年第2期39卷 487-500页

作者：李思杨明马宇宋天佑徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 北京机械设备研究所北京100854

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作... 详细信息

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。

关键词：并联谐振直流环节辅助电路调制策略电流应力导通损耗

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永磁同步电机参数在线辨识方法研究综述

东北电力大学学报 2024年第3期44卷 1-10页

作者：刘少博王高林王奇维张国强徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

永磁同步电机具有效率高、功率因数高、转子参数可测、控制性能好等优点,受到学术界与工业界广泛关注与应用。永磁同步电机的定子与转子参数可通过参数在线辨识技术实时获取,不仅可以提高电机的控制精度,还可以对电机的健康状态进行在... 详细信息

永磁同步电机具有效率高、功率因数高、转子参数可测、控制性能好等优点,受到学术界与工业界广泛关注与应用。永磁同步电机的定子与转子参数可通过参数在线辨识技术实时获取,不仅可以提高电机的控制精度,还可以对电机的健康状态进行在线监测。文中对永磁同步电机参数在线辨识技术的研究现状进行了整理以及归纳,在此基础上从模型欠秩、交叉饱和效应、逆变器非线性效应以及极限工况参数辨识等多方面对该技术所面临的关键技术挑战进行了总结分析。

关键词：永磁同步电机在线参数辨识健康状态监测模型欠秩交叉饱和效应

基于深度强化学习的协作非正交多址接入网络鲁棒安全传输

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中国电机工程学报 2022年第13期42卷 4760-4774页

作者：蒲红红刘晓胜徐殿国哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院黑龙江省哈尔滨150001

该文针对电力线信道下协作非正交多址接入(nonorthogonal multiple-access,NOMA)网络中候选中继非可信的问题,在有界信道不确定性条件下,考虑目的节点的QoS要求和最大发射功率限制,以最大化系统的安全和速率为目标,提出联合最优中继选... 详细信息

该文针对电力线信道下协作非正交多址接入(nonorthogonal multiple-access,NOMA)网络中候选中继非可信的问题,在有界信道不确定性条件下,考虑目的节点的QoS要求和最大发射功率限制,以最大化系统的安全和速率为目标,提出联合最优中继选择和优化分配源节点处用于发送机密NOMA信号和干扰信号的功率的鲁棒安全传输方案,并给出基于量化信道状态信息(channel state information,CSI)的深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)求解方法。该DRL算法将联合优化问题分解成中继选择和功率分配2个子问题,并基于深度Q学习方法在分解的动作空间里学习每个子问题的最优策略,其中的DRL状态和动作均基于CSI的量化区间索引精心设计。仿真结果表明,所提算法能有效解决维度灾难问题,且时间复杂度低;能自适应调整动作策略应对网络规模的变动,扩展性能和泛化性能好。

关键词：电力线通信非正交多址接入物理层安全深度强化学习