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变频驱动三相感应电机系统稳定性的数学推导与分析

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电工技术学报 2010年第9期25卷 47-55页

作者：郭云珺王东刘德志陈俊全李富华海军工程大学电力电子技术研究所舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033

变频驱动感应电机系统在低转速、轻载下容易出现低频振荡现象。以变频驱动的三相电机系统为例,由电机小扰动模型及逆变系统开关模型入手,推导出全系统小扰动数学模型。利用现代控制理论赫尔维兹判据分析了系统的稳定性并绘制出三维不稳... 详细信息

变频驱动感应电机系统在低转速、轻载下容易出现低频振荡现象。以变频驱动的三相电机系统为例,由电机小扰动模型及逆变系统开关模型入手,推导出全系统小扰动数学模型。利用现代控制理论赫尔维兹判据分析了系统的稳定性并绘制出三维不稳定区域,详细分析了不同运行工况下电机参数、直流滤波电感电容、变频器死区时间、调制频率、调制比等参数变化时对系统稳定性的影响规律并得到了仿真及实验验证。此推导与分析过程可以推广至变频驱动的多相感应电机系统中,结论有助于此类系统参数合理设计与稳定运行。

关键词：变频驱动感应电机小扰动模型开关函数稳定性

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双馈风电场的轴系扭振特性与等值建模

太阳能学报 2017年第5期38卷 1383-1390页

作者：鲁玉普解大孙俊博娄宇成上海交通大学电气工程系上海200240

为了研究双馈型风电场的轴系扭振特性,先建立双馈风力机的单机扭振和多机扭振小扰动模型,并基于多机系统状态方程提出一种适用于风电场多机扭振的等值简化模型。通过模态分析法分析多机小扰动模型的轴系扭振,发现多机组间存在扭振传递作... 详细信息

为了研究双馈型风电场的轴系扭振特性,先建立双馈风力机的单机扭振和多机扭振小扰动模型,并基于多机系统状态方程提出一种适用于风电场多机扭振的等值简化模型。通过模态分析法分析多机小扰动模型的轴系扭振,发现多机组间存在扭振传递作用,说明风力机轴系扭振不仅仅是单机行为。以3台双馈风力机并联运行为例,通过时域仿真验证了该结论。最后,通过多机小扰动模型和多机等值简化模型的仿真结果比较证明了该等值模型保留了原风电场的扭振信息,降低了数据处理复杂度。

关键词：风电场小扰动模型模态分析扭振传递等值简化模型

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风火打捆输电系统小扰动的稳定性

东北大学学报（自然科学版） 2016年第1期37卷 19-23页

作者：曹喜民刘天琪李兴源李从善四川大学电气信息学院四川成都610065

针对风火打捆输电系统小扰动稳定性问题,建立了包括双馈风电机组风力机模型、浆距角控制模型、变流器模型、控制系统模型和感应发电机模型的风火打捆输电系统小扰动模型.详细介绍了风火打捆外送系统小扰动稳定性分析方法;在构造的风火... 详细信息

针对风火打捆输电系统小扰动稳定性问题,建立了包括双馈风电机组风力机模型、浆距角控制模型、变流器模型、控制系统模型和感应发电机模型的风火打捆输电系统小扰动模型.详细介绍了风火打捆外送系统小扰动稳定性分析方法;在构造的风火打捆外送仿真系统中对风火打捆输电系统与大电网的联络线紧密程度、风电负载率、风火电配置比例对系统小扰动稳定性的影响进行了仿真分析.仿真结果表明:风电场与系统的联络越弱,系统小扰动稳定性越差,同时风电负载率和风火电配置比例也直接影响系统的小扰动稳定性.

关键词：风电火电配置比例小扰动稳定性小扰动模型

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双馈风电机组系统耦合性分析

电力系统及其自动化学报 2020年第1期32卷 58-65页

作者：韩平平张宇丁明张炎张征凯合肥工业大学安徽省新能源利用与节能重点实验室合肥230009 国网安徽省电力公司合肥230061

由于双馈风电机组系统的高阶性、非线性和强耦合性,使得分析双馈风电机组的复杂动态特性较为困难。为研究双馈风电机组系统内部变量的耦合特性,先建立计及了锁相环及转速控制器的详细小扰动模型,并利用模态分析方法对双馈风电机组系统... 详细信息

由于双馈风电机组系统的高阶性、非线性和强耦合性,使得分析双馈风电机组的复杂动态特性较为困难。为研究双馈风电机组系统内部变量的耦合特性,先建立计及了锁相环及转速控制器的详细小扰动模型,并利用模态分析方法对双馈风电机组系统暂态过程的多时间尺度特性做出解释。在双馈风电机组系统部分状态变量发生小扰动的情况下,分析并解释了系统内相关变量的变化趋势,在此基础上得出部分状态变量之间的弱耦合关系,对建立能够反映内部复杂动态特性的更为准确的简化模型具有借鉴作用。

关键词：双馈风电机组小扰动模型模态分析主导模式耦合性

永磁同步电机开环控制系统稳定性的数学推导与分析

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电工技术学报 2014年第S1期29卷 36-43页

作者：李槐树周羽曹晴周石海军工程大学电气工程学院武汉4300331

永磁电机开环控制系统容易出现不稳定的震荡现象。以三相永磁同步电机开环控制系统为例,推导了系统的小扰动数学模型。根据线性系统理论中状态转移矩阵特征根判别稳定性的方法,详细分析了转速、定子电阻、定子电感、励磁磁链、转动惯量... 详细信息

永磁电机开环控制系统容易出现不稳定的震荡现象。以三相永磁同步电机开环控制系统为例,推导了系统的小扰动数学模型。根据线性系统理论中状态转移矩阵特征根判别稳定性的方法,详细分析了转速、定子电阻、定子电感、励磁磁链、转动惯量以及负载等参数变化时对系统稳定性的影响规律并进行了实验验证。此推导和分析过程可以推广至其它永磁同步电机系统中,结论有助于此类系统参数合理设计与稳定运行。

关键词：永磁同步电机小扰动模型开环控制稳定性

一种改进的内嵌式永磁同步电机虚拟信号注入MTPA控制

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重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第8期36卷 254-262页

作者：严晶铖曾成碧苗虹朱奇昊李佩霜邱仲睿四川大学电气工程学院成都610065

针对基于虚拟信号注入的内嵌式永磁同步电机最大转矩电流比控制策略存在准确性较低、响应速度慢的问题,提出一种改进的虚拟直流信号注入法的控制策略。通过设定虚拟信号自适应律,根据不同工况的需求,实时更新在dq轴注入直流信号的方向,... 详细信息

针对基于虚拟信号注入的内嵌式永磁同步电机最大转矩电流比控制策略存在准确性较低、响应速度慢的问题,提出一种改进的虚拟直流信号注入法的控制策略。通过设定虚拟信号自适应律,根据不同工况的需求,实时更新在dq轴注入直流信号的方向,并进一步建立虚拟功率模型,在具有自适应律的虚拟直流信号的响应下,利用虚拟功率响应中的信息实现电机MTPA工作点的跟踪。与此同时,通过建立小扰动模型和李雅普诺夫函数,深入分析了控制参数对MTPA跟踪性能的影响,可通过对系统控制的调节有效减少因系统稳态振荡产生的转矩变化,验证了虚拟直流信号注入法在极值处的局部稳定性。仿真结果表明:新方法在不产生额外转矩扰动的情况下,能弥补传统直流信号注入法的误差,在保证控制精度的同时合理简化算法,可适用于不同工况下的MTPA控制。

关键词：内嵌式永磁同步电机虚拟信号注入MTPA控制小扰动模型自适应虚拟直流信号

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无人机单侧投弹干扰模型的建立与仿真

电光与控制 2011年第10期18卷 24-27,68页

作者：封普文曹林平吴文超空军工程大学工程学院西安710038

无人驾驶飞机单侧弹射投弹时会产生干扰力矩,影响无人机稳定飞行。针对这个问题,对投弹后无人机恢复导弹发射前姿态的过程进行了分析,描述了投弹对无人机的干扰问题。以小扰动状态方程为基础,将干扰力矩作为输入,并在控制律优化设计后... 详细信息

无人驾驶飞机单侧弹射投弹时会产生干扰力矩,影响无人机稳定飞行。针对这个问题,对投弹后无人机恢复导弹发射前姿态的过程进行了分析,描述了投弹对无人机的干扰问题。以小扰动状态方程为基础,将干扰力矩作为输入,并在控制律优化设计后将自动驾驶仪控制律作为控制方程代入小扰动模型。在挂载导弹到机身距离较小的情况下,对投弹后无人机姿态角的变化进行了建模、仿真和结果分析。仿真结果表明,在单侧投放导弹后,无人机能够很好地稳定飞行姿态,控制无人机平台以投弹前航向继续稳定飞行,为第二枚导弹的顺利投放做准备。

关键词：无人机投弹干扰力矩控制律小扰动模型

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直流配电系统小扰动稳定分析与优化控制

直流配电系统小扰动稳定分析与优化控制

作者：刘盈杞山东理工大学

学位级别：硕士

直流配电系统具有可控性好、可靠性高、无需考虑功率和频率问题等特点,受到了国内外学术界和工业界的广泛关注。但直流配电系统是典型的电力电子化系统,缺少旋转惯量,易受扰动失稳,如何提高直流配电系统稳定性问题成为目前研究的热点。... 详细信息

直流配电系统具有可控性好、可靠性高、无需考虑功率和频率问题等特点,受到了国内外学术界和工业界的广泛关注。但直流配电系统是典型的电力电子化系统,缺少旋转惯量,易受扰动失稳,如何提高直流配电系统稳定性问题成为目前研究的热点。而目前针对下垂系数优化问题研究较少,本文针对这一问题展开研究,对下垂系数进行摄动分析,并结合矩阵摄动理论提出相应优化方法,主要工作总结如下:首先,分析直流配电系统下垂系数摄动对系统状态矩阵的影响形式和影响程度。建立了直流配电系统小扰动模型,通过列写状态空间方程推导出系统状态矩阵,发现系统状态矩阵具有分块性和稀疏性的特点。利用矩阵摄动理论对各模块下垂系数进行摄动分析,获取下垂系数对系统状态矩阵各模块的影响特性,为下垂系数寻优过程提供了理论基础。其次,提出基于矩阵摄动理论的储能变流器下垂系数优化方法。建立了多运行场景的综合目标函数,同时兼顾系统小扰动稳定性、阻尼比、稳定裕度等方面的要求。通过SQP法寻找阈值范围内的最优解,进行直流配电系统各模块的参数、特征解和目标函数的更新,直至满足终止条件获得下垂系数最优值。在优化过程中结合矩阵摄动理论的方法,可以直接对系统特征矩阵的一阶微扰项进行求解,在保障计算精度的同时,还可以直接快速求解。最后在Simulink时域仿真和RTBox实验平台验证了基于矩阵摄动理论的下垂系数优化的有效性。最后,提出基于摄动理论的多端直流配电系统下垂系数优化设计方法。建立了基于渐进稳定性、稳定裕度与阻尼比的目标函数,结合传统特征值分析方法和矩阵摄动理论,在分析下垂系数优化问题时,根据下垂系数最大摄动范围,通过控制特征值来实现下垂系数协调优化。所提方法在满足求解精度的前提下可以更加快速求得系统特征值,同时也避免了求解过程中系统状态矩阵的重复形成及特征值的反复求解问题。最后在RTBox半实物实验平台搭建含有DC/AC逆变器和DC/DC变流器的直流配电系统模型,验证了所提优化方法的有效性。本文通过建立直流配电系统小扰动模型,结合矩阵摄动理论,对下垂系数进行摄动分析,获取了下垂系数对系统各模块状态矩阵的影响特性,提出了基于摄动理论的下垂系数优化方法,提高了系统稳定性和阻尼比。

关键词：小扰动模型特征值矩阵摄动理论下垂控制优化设计

基于全极化SAR数据的影像分类与介电信息提取

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基于全极化SAR数据的影像分类与介电信息提取

作者：张晨曦吉林大学

学位级别：硕士

相比传统可见光、近红外传感器,SAR有着无可比拟的优点,能够全天时全天候进行全球范围内的对地工作,避免云雨等不良天气的影响。极化SAR以麦克斯韦方程组为数学基础,以雷达方程、极化电磁波理论、极化目标分解理论、微波散射理论为基本... 详细信息

相比传统可见光、近红外传感器,SAR有着无可比拟的优点,能够全天时全天候进行全球范围内的对地工作,避免云雨等不良天气的影响。极化SAR以麦克斯韦方程组为数学基础,以雷达方程、极化电磁波理论、极化目标分解理论、微波散射理论为基本原理。极化SAR系统可以探测到更丰富的目标散射信息,为图像分类、目标识别和地表参数反演提供了新的方法,因此研究极化SAR的应用具有重要的理论与实际意义。论文选择辽宁省兴城地区作为研究区域,实验区涵盖多数地物类型,具有一定的代表性,具体包括海域、漫滩、城镇、农田、林地等。论文采用ALOS PALSAR全极化合成孔径雷达数据,对研究区进行地物分类和介电常数反演两方面的研究,取得了一定创新性的成果,具体如下:1、基于极化目标分解理论的非监督图像分类方法研究。论文在极化分解的理论基础上进一步得到了描述物体散射随机程度的熵(H)和反熵(A),以及代表散射体不同散射机制的平均散射角(α)。通过研究散射体在H/α平面内的位置以确定地物散射类型,并采取Wishart分类器进行聚合分类。由于极化散射矩阵服从多变量复Wishart分布且不易受到极化定标的影响,因此由复Wishart概率密度函数建立的Wishart距离估计在极化SAR分类应用中非常稳健且易于使用。在H/α/Wishart分类结果中引入反熵后丰富了极化信息,改善了相似的自然地物聚类可能跨越决策平面边界被随机分配到不同类别的情况,使得分类结果图像噪声减小,类别细致,精度提高。2、研究区内微波散射模型的适用性讨论。不同的微波散射模型适用于不同程度的地表粗糙度尺度范围,小扰动模型适用于相对平滑的地表,定量描述为kh0模型适用的粗糙度范围较广,定量描述为0.1模型适用于相应研究区。3、论文简化了小扰动模型,并利用简化后的模型反演了相对介电常数现有小扰动模型涉及了各极化后向散射系数、介电常数、磁导率、均方根高度、光谱密度、菲尼尔反射率、掩映函数、雷达入射角、波数等诸多参数,不便于计算待求物理量。在研究模型的过程中发现将水平极化后向散射系数方程与垂直极化后向散射系数方程做比值运算后可以简化反演过程。通过对物体导磁性的研究并结合前人已有研究成果,将磁导率取值常数1后模型仅为同极化率、波数、入射角与相对介电常数间的关系。利用简化后的小扰动模型反演的相对介电常数结果与研究区实际介电情况较吻合。4、讨论了Oh模型介电常数反演结果与岩性间的关系,并初步证明Oh模型适用于浅雪覆盖区。对比区域岩性地质图,发现Oh模型介电常数反演结果对红色花岗岩的分辨情况较好,其边界与岩性图中红色花岗岩边界形状较为吻合,总体呈高值分布。然而其他岩性的介电情况区分并不明显,这可能受到当时地表实际情况(如植被及积雪等)影响。论文利用同时相Landsat7卫星的742波段合成影像进行对比观察,发现ALOS卫星过境时研究区部分区域被积雪覆盖,因此笔者尝试将Oh模型应用在浅雪覆盖区。研究结果表明积雪覆盖区的介电常数值较低,融化区的介电常数较高,这可能是由于干雪的介电常数较小,雪融化后的土壤湿度增大导致了介电常数值的变化。通过野外采集的岩石样本验证了介电常数反演误差绝对值在10%左右,初步证明Oh模型可以用于浅雪覆盖区的相对介电常数反演。

关键词：影像分类介电常数粗糙度小扰动模型 Oh模型