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考虑遮光情况下光伏系统最大功率跟踪和并网控制研究

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考虑遮光情况下光伏系统最大功率跟踪和并网控制研究

作者：朱德娜昆明理工大学

学位级别：硕士

太阳能具有清洁性、覆盖面广和可持续利用等优点,已被国际社会广泛认可,然而,当前光伏发电系统存在转换效率低、光伏发电质量差等问题,如何高效、高质量地利用太阳能已成为国内外学者的研究重点。在总结国内外研究现状的基础之上,本文... 详细信息

太阳能具有清洁性、覆盖面广和可持续利用等优点,已被国际社会广泛认可,然而,当前光伏发电系统存在转换效率低、光伏发电质量差等问题,如何高效、高质量地利用太阳能已成为国内外学者的研究重点。在总结国内外研究现状的基础之上,本文针对光伏系统考虑遮光条件下最大功率跟踪以及系统并网存在的问题,提出了基于动态领导的群体智能算法(DLCI)以及光伏并网双环控制策略,即电压外环PI控制,电流内环无差拍控制,实现了功率输出最大化,输出的电压、电流满足电能质量要求,具体研究内容如下:首先,较为系统性地阐述了光伏电池的基本工作原理,研究了在不同温度、不同光照强度下单个光伏电池的输出特性。研究结果表明:在环境温度一定时,不同的光照强度有且仅存在一个最大功率点(MPP);针对多个光伏电池串联后形成的光伏阵作为研究对象,研究了三个光伏电池经串联后的光伏阵列在不同温度、不同光照强度下(遮光条件)的输出特性,研究结果表明:在遮光情况下,光伏阵列的输出特性曲线上会出现多个峰值现象,其中仅有一个全局最大功率点。其次,针对光伏系统在遮光条件下存在多峰现象,本文提出了一种新型群体智能算法,即DLCI。该算法结合了五种智能算法的搜索机制,即GWO、WOA、MFO、ABC以及PSO,通过各算法的协同合作可以显著提高DLCI算法的全局搜索能力。经分析发现三次迭代后(k=3)执行一次引导策略的平均波动度和最大波动度最小,因此,本论文设置子优化器分别进行三次迭代后执行一次引导策略。相比于传统算法和启发式算法,基于DLCI的群体智能MPPT算法在恒温恒光照强度、恒温变光照强度、变温变光照条件下能将平均跟踪效率分别提高到99.79%、99.73%和99.917%,与此同时,该算法也大大缩短了跟踪时间并具有最小的功率波动。研究结果表明,DLCI算法在所有算法中拥有最小的平均波动度。特别地,在变温变光照强度下,DLCI的平均波动度分别是INC、PSO、ABC、GWO、MFO和WOA平均波动度的23.33%、77.78%、76.09%、88.6%、72.16%和83.33%。因此,仿真结果和数据分析验证了DLCI算法具有可行性,能较好地实现光伏系统全局最大功率跟踪(GMPPT)。最后,本文利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对两级三相光伏并网系统进行建模,采用LC电路作为三相并网滤波器,选取了SVPWM作为三相并网逆变器调制方式,使用双环控制策略,即电压外环PI控制,电流内环无差拍控制。通过MATLAB/SIMULINK仿真验证可知:光照强度在0.2s发生变化时,并网电流、电压以及相应谐波均满足电网并网要求,仿真验证了该并网控制策略的有效性及可行性。

关键词：光伏并网全局最大功率跟踪遮光情况基于动态领导的群体智能算法双环控制

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永磁同步发电机无源滑模控制器设计

电机与控制学报 2020年第5期24卷 79-88页

作者：杨博束洪春朱德娜邱大林余涛昆明理工大学电力工程学院昆明650500 华南理工大学电力学院广州510640

针对永磁同步发电机设计了新型无源滑模控制以实现变风速下的最大功率跟踪。首先,基于跟踪误差构建能量函数,保留其中有益的系统非线性项以改善系统阻尼,并完全补偿其他项以实现全局一致的控制性能。随后,设计附加控制输入来重塑能量函... 详细信息

针对永磁同步发电机设计了新型无源滑模控制以实现变风速下的最大功率跟踪。首先,基于跟踪误差构建能量函数,保留其中有益的系统非线性项以改善系统阻尼,并完全补偿其他项以实现全局一致的控制性能。随后,设计附加控制输入来重塑能量函数,使得闭环系统输出严格无源,同时引入滑模控制来大幅提高在多种不确定环境下的系统鲁棒性。因此,PSMC可改善系统阻尼,增强系统鲁棒性,并实现在各种工况下的控制全局一致性。基于阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定性的3个仿真算例结果验证了PSMC的有效性。

关键词：永磁同步发电机最大功率跟踪无源滑模控制

基于群灰狼优化的光伏逆变器最优无源分数阶PID控制

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控制与决策 2020年第3期35卷 593-603页

作者：杨博束洪春朱德娜邱大林余涛昆明理工大学电力工程学院昆明650500 华南理工大学电力学院广州510640

针对并网光伏逆变器(PV)设计最优无源分数阶PID(PFoPID)控制,其可在不同天气条件下,通过扰动观测(P&O)技术实现最大功率追踪(MPPT).首先,基于跟踪误差构建储能函数,保留系统阻尼有益项以提高跟踪速率,并完全补偿其他的系统非线性以实现... 详细信息

针对并网光伏逆变器(PV)设计最优无源分数阶PID(PFoPID)控制,其可在不同天气条件下,通过扰动观测(P&O)技术实现最大功率追踪(MPPT).首先,基于跟踪误差构建储能函数,保留系统阻尼有益项以提高跟踪速率,并完全补偿其他的系统非线性以实现全局一致的控制性能.然后,引入分数阶PID(FoPID)控制作为附加控制输入,对储能函数进行能量重塑,并通过群灰狼优化算法(GGWO)获取最优控制参数.对3种算例进行研究,即光照强度变化、温度变化和电网电压跌落,仿真结果表明,与常规PID控制、Fo PID控制和无源控制(PBC)相比,PFoPID控制在各类工况下能够实现最大功率追踪并具有较好的动态特性.最后,基于dSpace的硬件在环(HIL)实验验证了所提出方法的硬件可行性.

关键词：光伏逆变器最大功率追踪最优无源分数阶PID控制群灰狼优化算法硬件在环实验

变风速下双馈感应发电机非线性鲁棒状态估计反馈控制

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电力系统自动化 2019年第4期43卷 60-69页

作者：杨博束洪春邱大林朱德娜韩一鸣余涛昆明理工大学电力工程学院云南省昆明市650500 华南理工大学电力学院广东省广州市510641

风速的强随机性与风力发电机建模的不确定性给风力发电系统的优化运行带来了极大的挑战。文中设计了一种新型非线性鲁棒状态估计反馈控制(NRSEFC),从而实现双馈感应发电机的最大功率点跟踪。首先,将风轮机的非线性、发电机参数不确定性... 详细信息

风速的强随机性与风力发电机建模的不确定性给风力发电系统的优化运行带来了极大的挑战。文中设计了一种新型非线性鲁棒状态估计反馈控制(NRSEFC),从而实现双馈感应发电机的最大功率点跟踪。首先,将风轮机的非线性、发电机参数不确定性以及随机风速的综合影响聚合为一个扰动,同时应用一个滑动模态状态扰动观测器对该扰动进行实时快速估计。随后,将该扰动估计值作为附加控制分量加入状态估计反馈控制中进行在线完全补偿。NRSEFC兼具状态反馈线性控制的结构简单、可靠性高以及非线性鲁棒控制的控制全局一致性和鲁棒性强等双方优点,不依赖于双馈感应发电机系统精确模型且仅需测量转子角速度和无功功率两个状态量。基于阶跃风速、随机风速、发电机参数测量误差以及机端电压跌落4个算例的仿真结果验证了NRSEFC的有效性和鲁棒性。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的实际应用性能。

关键词：双馈感应发电机最大功率点跟踪状态估计反馈控制硬件在环实验

部分遮蔽下改进樽海鞘群算法的光伏系统最大功率跟踪

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控制理论与应用 2019年第3期36卷 339-352页

作者：杨博钟林恩朱德娜束洪春张孝顺余涛昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 汕头大学工学院广东汕头515063 华南理工大学电力学院广东广州510640

部分遮蔽条件(partial shading condition)会使光伏系统的功率–电压(P--V)特性曲线出现多个峰值,常规的最大功率跟踪(MPPT)算法易陷入局部最大功率点(LMPP)已不再适用.本文提出了一款新型启发式算法,即改进樽海鞘群算法(MSSA),用于部... 详细信息

部分遮蔽条件(partial shading condition)会使光伏系统的功率–电压(P--V)特性曲线出现多个峰值,常规的最大功率跟踪(MPPT)算法易陷入局部最大功率点(LMPP)已不再适用.本文提出了一款新型启发式算法,即改进樽海鞘群算法(MSSA),用于部分遮蔽条件下光伏系统MPPT. MSSA在原有樽海鞘群算法(SSA)的基础上,引入了文化基因算法(memetic algorithm),以樽海鞘链为种群单位,采用多个樽海鞘链同时进行独立寻优,以提高算法全局搜索和局部探索的能力;同时,通过群落中所有樽海鞘间的信息交流,重组产生新的樽海鞘链,以提高算法的收敛稳定性.本文通过3个算例对MSSA的优化性能进行了研究,即恒温恒光照强度、恒温变光照强度和变温变光照强度.仿真结果表明,与增量电导法(INC)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)和樽海鞘群算法(SSA)相比,所提算法能在部分遮蔽条件下快速、稳定地获取最大光能.最后,基于d Space的硬件在环实验(HIL)验证了所提算法的硬件可行性.

关键词：光伏系统部分遮蔽条件改进樽海鞘群算法文化基因算法最大功率跟踪

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Котята

中学俄语 2009年第12期 27-28,60页

作者：沈玲朱德娜

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从生命之河到命运之镜

西藏旅游 2009年第9期 36-39页

作者：陈芳媛朱德娜吕宇理（图）

也许是对过往的好奇，也许是对未知的探索，也许是对当下自己的不确定，总之，每个人的都想一窥命运的秘密。

关键词：西藏旅游风景名胜文化传统

超高性能海水海砂混凝土单轴受压应力-应变关系

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 12-21页

作者：朱德举王鹏湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

为研究超高性能海水海砂混凝土(Ultra-High Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC)轴压应力-应变关系,探究钢纤维体积掺量对UHPSSC轴压力学性能和轴压应力-应变全曲线的影响,使用Instron 1346万能材料试验机测得UHPSSC应力-... 详细信息

为研究超高性能海水海砂混凝土(Ultra-High Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC)轴压应力-应变关系,探究钢纤维体积掺量对UHPSSC轴压力学性能和轴压应力-应变全曲线的影响,使用Instron 1346万能材料试验机测得UHPSSC应力-应变全曲线,借助Pycharm曲线拟合程序与已有混凝土应力-应变全曲线模型进行拟合与修正.结果表明:钢纤维掺量越高,轴压作用下UHPSSC的破坏程度越小,抗压强度和峰值应变也随之增加;已有模型拟合的UHPSSC应力-应变全曲线上升段与试验曲线比较相近,下降段后期差距较大;通过修正下降段形状参数,得到了更适用于描述UHPSSC应力-应变全曲线的修正模型,并验证该修正模型的适用范围.

关键词：超高性能海水海砂混凝土钢纤维力学性能应力-应变全曲线修正模型

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受限空间中斜爆震波波系结构及其演化

推进技术 2024年第2期45卷 86-96页

作者：覃建秀朱德华中国航天空气动力技术研究院北京100074

为了研究真实发动机中受限空间内斜爆震波的宏观波系结构,采用欧拉方程结合详细反应机理的数值模拟方法,开展了受限空间的斜爆震波的数值模拟,分析了不同转折角下斜爆震波波系结构及其演化过程。结果表明,在上壁面转折处膨胀波的影响下... 详细信息

为了研究真实发动机中受限空间内斜爆震波的宏观波系结构,采用欧拉方程结合详细反应机理的数值模拟方法,开展了受限空间的斜爆震波的数值模拟,分析了不同转折角下斜爆震波波系结构及其演化过程。结果表明,在上壁面转折处膨胀波的影响下,斜爆震波反射形成的马赫杆在前移过程中衰减,最终会在上扩张壁面附近形成高温回流区和低温三角区的稳定结构,三角区由转折处波系、回流区和下游斜爆震波组成。随转折角增大,最终在转折处点处依次形成激波、弱压缩波和膨胀波,与斜爆震波相交,交点下游的斜爆震波衰减,在末端出现解耦现象。

关键词：斜爆震波波系结构受限空间演化过程膨胀波