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集成型车载充电系统并网模式模型预测控制策略

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电力工程技术 2024年第1期43卷 146-156页

作者：刘兴阳辉王逸飞陈涛全相军东南大学电气工程学院江苏南京210096

相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MP... 详细信息

相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)算法在该系统并网模式下的应用。首先,分析所提IOCS的电路拓扑并建立数学模型,同时介绍传统MPCC的实施流程。然后,针对传统MPCC计算量大、稳态性能差等不足,提出一种基于占空比优化的MPCC(MPCC based on duty cycle optimization,DCO-MPCC)策略。一方面,减少备选电压矢量数量,降低电流预测环节带来的计算负担;另一方面,提出一种占空比优化技术,改善系统稳态性能。最后,通过实验验证了所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,DCO-MPCC策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与车网互动(vehicle to grid,V2G)工况下,网侧电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)分别降低6.18%与5.92%,算法运行时间减少17.54μs。

关键词：集成型车载充电系统(IOCS) 六相永磁电机模型预测电流控制(MPCC) 备选电压矢量占空比优化(DCO) 车网互动(V2G)

基于拓展控制集的PMSM有限控制集无模型预测电流控制策略

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电力工程技术 2024年第5期43卷 91-99页

作者：刘兴阳辉王逸飞陈涛全相军东南大学电气工程学院江苏南京210096

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有高效率、高功率密度与高可靠性等优势,已在工业界得到广泛应用。文中针对PMSM驱动系统,提出基于拓展控制集的有限控制集无模型预测电流控制(finite-control-set model-free p... 详细信息

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有高效率、高功率密度与高可靠性等优势,已在工业界得到广泛应用。文中针对PMSM驱动系统,提出基于拓展控制集的有限控制集无模型预测电流控制(finite-control-set model-free predictive current control,FCS-MFPCC)。首先,分析PMSM系统的数学模型并详述有限控制集模型预测电流控制(finite-control-set model predictive current control,FCS-MPCC)的原理。其次,介绍基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的传统FCS-MFPCC。针对传统FCS-MFPCC稳态性能不足的问题,采用基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的控制集拓展方案,将控制集的电压矢量数目拓展至25。然后,为解决拓展控制集带来的高计算量问题,提出一种快速寻优策略,阐述该策略的实施原理与流程。最后,基于一台500 W PMSM实验平台,对比传统FCS-MFPCC与所提FCS-MFPCC的控制性能,验证所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,所提算法能够有效提升系统稳态性能,且定子绕组电流总谐波畸变率由10.07%降低至6.48%。

关键词：永磁同步电机(PMSM) 模型预测控制有限控制集无模型预测电流控制(FCS-MFPCC) 有限控制集模型预测电流控制(FCS-MPCC) 线性扩张状态观测器(LESO) 离散空间矢量调制(DSVM)

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新能源场站快速有功控制及频率支撑技术综述

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4335-4352,I0013页

作者：高丙团胡正阳王伟胜朱凌志王满亮全相军李少林东南大学江苏省南京市210096 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

以光伏/风电为代表的新能源高比例并网降低了电力系统的惯量水平和频率支撑能力,频率稳定问题成为当前电网安全稳定和新能源高效消纳的核心问题之一。发展新能源发电并网机组单元和场站的快速有功频率响应和主动支撑能力是当前的研究热... 详细信息

以光伏/风电为代表的新能源高比例并网降低了电力系统的惯量水平和频率支撑能力,频率稳定问题成为当前电网安全稳定和新能源高效消纳的核心问题之一。发展新能源发电并网机组单元和场站的快速有功频率响应和主动支撑能力是当前的研究热点。该文以“单机快速有功控制-场站快速有功控制-场站快速频率支撑”为主线,梳理光伏/风电的快速有功控制及频率支撑发展现状,分析频率检测、通信延时和控制响应模式等因素对光伏/风电场站频率响应快速性的影响,指出风电机组的机械载荷约束、风电场百毫秒级有功控制、场站的调频响应模式选择和优化、暂态有功无功协同控制是提升新能源发电单元和场站的快速有功频率响应能力的4个关键问题,最后对未来的重点研究方向进行展望和讨论。

关键词：新能源场站风电场光伏电站有功控制频率响应频率检测

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Residential HVAC Aggregation Based on Risk-averse Multi-armed Bandit Learning for Secondary Frequency Regulation

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Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 2020年第6期8卷 1160-1167页

作者： Xinyi Chen Qinran Hu Qingxin Shi xiangjun quan Zaijun Wu Fangxing Li the School of Electrical Engineering Southeast UniversityNanjingChina Jiangsu Provincial Key Laboratory of Smart Grid Technology and Equipment NanjingChina the School of Electrical Engineering and Computer Science University of TennesseeKnoxvilleUSA

As the penetration of renewable energy continues to increase,stochastic and intermittent generation resources gradually replace the conventional generators,bringing significant challenges in stabilizing power system ***,aggregating demand-side resources for frequency regulation attracts attentions from both academia and ***,in practice,conventional aggregation approaches suffer from random and uncertain behaviors of the users such as opting out control *** risk-averse multi-armed bandit learning approach is adopted to learn the behaviors of the users and a novel aggregation strategy is developed for residential heating,ventilation,and air conditioning(HVAC)to provide reliable secondary frequency *** with the conventional approach,the simulation results show that the risk-averse multiarmed bandit learning approach performs better in secondary frequency regulation with fewer users being selected and opting out of the ***,the proposed approach is more robust to random and changing behaviors of the users.

关键词： Heating ventilation and air conditioning(HVAC) load control multi-armed bandit online learning secondary frequency regulation

Dynamics of a predator-prey system with sublethal effects of pesticides on pests and natural enemies

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International Journal of Biomathematics 2024年第1期17卷 151-175页

作者： xiangjun Dai Jianjun Jiao Qi quan Airen Zhou School of Mathematical Sciences Guizhou Normal University Guiyang 550025P.R.China School of Mathematics and Statistics Guizhou University of Finance and Economics Guiyang 550025 P.R.China School of Date Science Tongren University Tongren 554300P.R.China

Considering the influence of sublethal concentration of pesticides on pests and natural enemies,we propose a pest-management model with impulsive effect on chemical control and biological control strategies periodic spraying pesticide and releasing predatory natural *** using the Floquet theory and the comparison theorem of impulsive differential equations,a sufficient condition for the global asymptotic stability of the pest-eradication periodic solution is *** persistence of the system is further studied,and a sufficient condition for the persistence of the system is ***,some numerical simulations are shown to verify our theoretical *** works indicate that the sublethal effects of insecticides and the release of predatory natural enemies play significant roles in pest control in agricultural production.

关键词： Predator-prey system sublethal effect global asymptotic stability permanence

应用于超级电容双向DC/DC变换器的鲁棒控制

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中国电机工程学报 2018年第1期38卷 223-231页

作者：窦晓波全相军陈峰吴在军顾伟东南大学电气工程学院

针对超级电容双向DC／DC变换器控制，提出一种H∞控制器。首先，建立超级电容双向DC／DC变换器综合状态空间模型，并将超级电容不同运行稳态工作点设计为多胞模型，通过积分器保证其输出无静态误差。其次，通过闭环极点优化配置改善系... 详细信息

针对超级电容双向DC／DC变换器控制，提出一种H∞控制器。首先，建立超级电容双向DC／DC变换器综合状态空间模型，并将超级电容不同运行稳态工作点设计为多胞模型，通过积分器保证其输出无静态误差。其次，通过闭环极点优化配置改善系统的动态响应，并利用卡尔曼滤波器观测电感电流，作为状态反馈的输入，有效地降低噪声干扰。基于所建立的综合状态空间模型，采用线性矩阵不等式便捷的设计了鼠。控制参数，所提控制方法具有稳定裕度高、动静态性能良好、参数设计简单及计算量少等特点。通过超级电容充放电实验，验证了所提控制方法的可行性及有效性。

关键词：超级电容:双向DC/DC 乩控制器极点配置线性矩阵不等式状态反馈

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基于线性卡尔曼滤波器的三相锁频环设计

中国电机工程学报 2019年第3期39卷 832-844,962页

作者：窦晓波焦阳全相军栗宁吴在军江苏省智能电网技术与装备重点实验室(东南大学) 江苏省南京市210096 南瑞集团有限公司江苏省南京市210096

电网同步算法对提升并网控制器的性能有重要意义。该文基于线性卡尔曼滤波器提出一种三相锁频环技术(frequency-locked-loopbasedonlinearKalmanfilter,LKF-FLL),首先分析卡尔曼滤波器关于含直流偏置的电压畸变信号正交分解的有效性,分... 详细信息

电网同步算法对提升并网控制器的性能有重要意义。该文基于线性卡尔曼滤波器提出一种三相锁频环技术(frequency-locked-loopbasedonlinearKalmanfilter,LKF-FLL),首先分析卡尔曼滤波器关于含直流偏置的电压畸变信号正交分解的有效性,分析表明当频率为已知量时可采用线性卡尔曼滤波器估计电网状态,包括频率、正/负序和直流偏置;接着针对基频观测采用三相锁频环,通过误差分析提出自适应三相锁频环结构;然后利用状态观测器的思想设计成本函数求取优化增益系数,逆推卡尔曼滤波参数,避免按照经验选取,最后通过和已有技术对比,显示所提三相锁频环在三相电压信号含直流偏置的畸变情况下的有效性和优越性,并通过仿真实验进行验证。

关键词：电网同步算法卡尔曼滤波锁频环三相系统直流偏置

风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术

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电力系统自动化 2016年第9期40卷 48-55页

作者：董旭张峻榤王枫陶芬周斌向往国网湖北省电力公司湖北省武汉市430077 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074 湖北省电力勘测设计院湖北省武汉市430040

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护... 详细信息

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。

关键词：风电并网永磁同步发电机柔性直流输电架空线交直流故障穿越

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基于模块化结构的固态变压器硬件设计

电源学报 2019年第5期17卷 4-10页

作者：雷洋全相军黄勤德州大学奥斯汀分校半导体电力电子中心

固态变压器SST(solid-state transformer)在智能电网和电传动系统应用中有广泛的应用前景,但是其硬件实现与控制策略非常复杂,降低了在实际应用中的竞争力。为此,提出了一种基于模块化结构的固态变压器的硬件设计,其主电路采用级联式H桥... 详细信息

固态变压器SST(solid-state transformer)在智能电网和电传动系统应用中有广泛的应用前景,但是其硬件实现与控制策略非常复杂,降低了在实际应用中的竞争力。为此,提出了一种基于模块化结构的固态变压器的硬件设计,其主电路采用级联式H桥CHB(cascaded H-bridge)整流器+双主动全桥DAB(dual-active-bridge)隔离型直流/直流变换器+并联H桥逆变器方案,由于整个主电路仅由H桥电路构建而成,系统的模块化程度大大提高。同时,针对这种硬件结构提出了模块单元控制器与辅助电路的设计,使得系统的模块化程度进一步提高。模块化结构的固态变压器设计不仅极大地降低了其建造成本,也简化了其控制器的实现,增加了灵活性与可靠性。

关键词：固态变压器(SST) 模块化级联式H桥双主动全桥