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基于灰度直方图自适应B样条曲线拟合的光伏组件热斑检测方法

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太阳能学报 2024年第6期45卷 310-315页

作者：蒋琳苏建徽陈薇汪海宁光伏系统教育部工程研究中心(合肥工业大学) 合肥230009

红外热图像探测热斑的过程中,会受到复杂环境以及采集过程引入的诸多因素干扰,导致常规图像处理方法无法准确检测出热斑。提出一种改进的热斑检测方法,该方法根据灰度直方图特征进行自适应节点配置的B样条拟合,从而实现阈值选取和热斑分... 详细信息

红外热图像探测热斑的过程中,会受到复杂环境以及采集过程引入的诸多因素干扰,导致常规图像处理方法无法准确检测出热斑。提出一种改进的热斑检测方法,该方法根据灰度直方图特征进行自适应节点配置的B样条拟合,从而实现阈值选取和热斑分割,不仅同样具有抑制噪声的特点,且提高了热斑检测的准确率。实验证明该方法能实现含有大量噪声的光伏组件红外热图像的热斑检测,提高热斑检测的效率和准确率。

关键词：光伏组件热斑红外热图像 B样条自适应节点

基于LESO的PMSM转子位置估算误差补偿方法

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太阳能学报 2024年第5期45卷 232-239页

作者：赖纪东李永强苏建徽周晨光合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 光伏系统教育部工程研究中心合肥230009

高速永磁同步电机运行中,转子位置精确与否确定了系统运行性能优劣,对于只补偿一拍滞后和零阶保持器引起的角度误差,以及通过与前馈解耦做差获得误差角进行补偿的方法,在精度和动态性等方面性能欠佳。为此,通过分析转子位置估算误差产... 详细信息

高速永磁同步电机运行中,转子位置精确与否确定了系统运行性能优劣,对于只补偿一拍滞后和零阶保持器引起的角度误差,以及通过与前馈解耦做差获得误差角进行补偿的方法,在精度和动态性等方面性能欠佳。为此,通过分析转子位置估算误差产生原因,推导出误差角的通用型数学模型,提出一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的转子位置估算误差补偿方法。基于推导模型设计出一种可提取转子位置误差角的LESO,并采用获得的转子位置误差角进行补偿。此转子位置误差角估算考虑了不同类型非理想因素的影响,以及动态过程中电感电压项对误差角的影响,精度高、动态性好。最后搭建系统实验平台,实验结果表明所提转子位置估算误差补偿方法在精度和动态性方面具有优势。

关键词：永磁同步电机转子位置估算误差角度补偿线性扩张状态观测器

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计及新能源场站调频时延的电力系统频率响应模型及应用

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中国电机工程学报 2024年

作者：董玮施志明张晓琳陈志磊苏建徽合肥工业大学电气与自动化工程学院可再生能源并网全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

随着新能源机组不断挤占传统同步机组空间，系统频率特性愈加受制于新能源场站调频性能。然而，由于新能源场站调频架构及技术手段的差异，不同场站调频时延相差较大，且系统频率特性与场站调频时延关系模糊。对此，本文对计及新能源场... 详细信息

随着新能源机组不断挤占传统同步机组空间，系统频率特性愈加受制于新能源场站调频性能。然而，由于新能源场站调频架构及技术手段的差异，不同场站调频时延相差较大，且系统频率特性与场站调频时延关系模糊。对此，本文对计及新能源场站调频时延的电力系统频率特性进行分析。在阐述场站调频控制典型架构及控制机理的基础上，揭示场站快速调频响应滞后时间构成要素；继而将响应滞后时间作为时延环节加入新能源电站快速调频控制模型中，并利用一阶Taylor与Pade对时延环节进行等效并量化误差，明确两种等效方式的适用范围；通过探究新能源机组调频环节聚合等值规则，形成计及新能源场站调频控制时延的发电机组调频简化聚合模型；最后，运用硬件在环试验平台对所提模型进行验证，并基于所提时域解析模型，分别从惯量水平、新能源发电占比、同步机调频备用资源等多角度探明新能源调频时延对电力系统的频率特性的影响。测试结果表明所提的电力系统频率响应模型得出的频率特征与实际结果吻合度高，依据所提模型的频率特性分析结论具有可信度，为新能源场站快速调频技术指标与测试评估方案制定提供理论参考。

关键词：新能源场站快速调频频率特性控制时延频率响应模型

基于IMAFFRLS-EKF的锂电池在线参数辨识和SOC估计方法

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太阳能学报 2024年第6期45卷 66-74页

作者：董磊赖纪东苏建徽谢其龙王祥周晨光合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 光伏系统教育部工程研究中心合肥230009

针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)法锂离子电池SOC估计,易受最小二乘法及其改进方法的模型参数在线辨识精度影响,提出一种改进遗忘因子的最小二乘在线参数辨识方法(IMAFFRLS)。以双极化等效电路模型为基础,分析传统的基于遗忘因子的最小二乘... 详细信息

针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)法锂离子电池SOC估计,易受最小二乘法及其改进方法的模型参数在线辨识精度影响,提出一种改进遗忘因子的最小二乘在线参数辨识方法(IMAFFRLS)。以双极化等效电路模型为基础,分析传统的基于遗忘因子的最小二乘法(FFRLS)辨识模型参数时产生误差的原因,指出单一遗忘因子难以准确跟踪多个以不同速率变化的模型参数。通过对FFRLS算法中的协方差和增益矩阵解耦,引入多个可变遗忘因子独立修正不同参数的估计误差;并以移动区间内的输入电流波动程度和输出电压观测误差为依据,实现各遗忘因子的自适应变化。此外,将改进前后的两种参数辨识算法分别与EKF算法联合,实现锂离子电池SOC估计。最后基于Matlab进行对比仿真验证,结果表明,相对于FFRLS-EKF算法,所提出的IMAFFRLS-EKF算法辨识模型参数以及估计SOC的精度更高。

关键词：锂电池参数辨识状态估计扩展卡尔曼滤波遗忘因子最小二乘法

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基于功角保持的VSG低电压穿越控制策略

合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第5期47卷 612-619,634页

作者：杜燕蒋伟杨向真苏建徽合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制通过模拟同步发电机的运行特性,达到并网逆变器为电网提供惯性支撑的目的。传统VSG在电网发生短路故障时容易导致输出电流越幅与功角振荡,无法为电网提供无功支撑,使逆变器不具... 详细信息

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制通过模拟同步发电机的运行特性,达到并网逆变器为电网提供惯性支撑的目的。传统VSG在电网发生短路故障时容易导致输出电流越幅与功角振荡,无法为电网提供无功支撑,使逆变器不具备低电压穿越能力。文章提出一种VSG低电压穿越控制策略,故障期间保持功角稳定,故障恢复期间通过基于虚拟功率的功角保持环节实现预并列,故障恢复后输出功率能够快速恢复至给定值,运行模式之间能够平滑快速切换,实现低电压穿越。仿真验证了该控制策略的正确性与有效性。

关键词：虚拟同步发电机(VSG) 低电压穿越功角保持动态响应

35 kV电网模拟器电压反馈影响及改进方法

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电测与仪表 2024年第8期61卷 166-171页

作者：董磊苏建徽施永孙勇谷林超合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230009

为满足中压直挂式光伏电站、储能电站以及风电机组的电网适应性测试需求,需要研制一种35 kV/3.5 MW电网模拟器,针对电压互感器(potential transformer,PT)响应特性影响系统控制性能的问题,文章对PT进行了建模和特性分析,论证了PT特性对... 详细信息

为满足中压直挂式光伏电站、储能电站以及风电机组的电网适应性测试需求,需要研制一种35 kV/3.5 MW电网模拟器,针对电压互感器(potential transformer,PT)响应特性影响系统控制性能的问题,文章对PT进行了建模和特性分析,论证了PT特性对系统控制性能的影响机理。根据所述电网模拟器电路拓扑,给出了一种变压器低压侧瞬时电压、电流反馈与高压有效值反馈的改进三环控制策略,以提高电网模拟器输出电压的动态、稳态性能,并在仿真与样机中验证了改进控制策略的可行性和有效性。

关键词：电网模拟器电压互感器控制策略

一种基于折息最小二乘法的PMSM磁链辨识方法

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第8期47卷 1049-1055,1061页

作者：谢明睿赖纪东苏建徽周晨光郑伟炜合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的磁链准确辨识是实现高性能电机控制的基础。针对传统递推最小二乘(recursive least squares,RLS)法受噪声影响小但存在数据饱和,影响辨识精度和动态性问题,以及遗忘最小二乘(re... 详细信息

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的磁链准确辨识是实现高性能电机控制的基础。针对传统递推最小二乘(recursive least squares,RLS)法受噪声影响小但存在数据饱和,影响辨识精度和动态性问题,以及遗忘最小二乘(recursive least squares with forgetting factor,FRLS)法避免数据饱和但存在参数估计误差与动态跟踪性能矛盾的问题,文章提出一种基于折息最小二乘(recursive least squares with discount factor,DRLS)法的磁链辨识方法。该算法在FRLS法中引入加权因子构成折息因子,采用递推方法进行磁链辨识,减小参数估计误差,提高磁链辨识精度及动态跟踪能力。通过MATLAB仿真及半实物仿真试验,验证所提磁链识别方法的有效性。

关键词：永磁同步电机(PMSM) 磁链辨识递推最小二乘(RLS)法遗忘最小二乘(FRLS)法折息最小二乘(DRLS)法

基于自适应模糊PID算法的锂电池组双层均衡控制

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电力系统保护与控制 2024年第2期52卷 111-117页

作者：吴文进郭海婷苏建徽赖纪东安庆师范大学电子工程与智能制造学院安徽安庆246133 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230071

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of ... 详细信息

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of charge, SOC)为均衡变量,利用模糊控制算法对PID参数进行调节,缩短了均衡时间,提高了均衡效率。在Matlab/Simulink中搭建了锂电池组双层均衡拓扑电路和自适应模糊PID控制算法模型。实验结果表明:在不同工作状态下,所提出的电池组均衡拓扑及其控制策略将均衡时间效率平均提高了58.36%,验证了该方案的有效性。

关键词：锂电池双层均衡电路均衡控制自适应模糊PID算法 Buck-Boost电路

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基于模糊C均值聚类和概率神经网络的PEMFC故障诊断方法研究

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太阳能学报 2024年第1期45卷 475-483页

作者：黄赵军苏建徽解宝施永黄诚瞿晓丽合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230009 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230071

为解决质子交换膜燃料电池电堆的故障分类问题,提出一种基于模糊C均值聚类和概率神经网络的故障诊断新方法。首先基于修正后的燃料电池电堆Fouquet等效电路模型,并结合电堆阻抗谱实验数据,得到电堆的正常、水淹、膜干和氧饥饿4种工作状... 详细信息

为解决质子交换膜燃料电池电堆的故障分类问题,提出一种基于模糊C均值聚类和概率神经网络的故障诊断新方法。首先基于修正后的燃料电池电堆Fouquet等效电路模型,并结合电堆阻抗谱实验数据,得到电堆的正常、水淹、膜干和氧饥饿4种工作状态与电路模型参数的对应关系,进而提取合适的故障特征量作为聚类算法的特征输入。然后,利用模糊C均值聚类算法对故障样本进行聚类,形成标准聚类中心,并在此基础上,采用概率神经网络算法对故障样本实现多故障分类,有效剔除奇异数据并提高模型分类的正确率。最后,对200组实验数据进行实例分析,并与支持向量机和K最邻近方法进行对比,结果表明所提方法能对4种电堆工作状态进行快速识别,分类准确率达98.33%,验证了所提算法的有效性。

关键词：质子交换膜燃料电池聚类算法神经网络故障诊断故障特征量