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燃料电池汽车双层模糊控制能量管理策略

重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第8期36卷 21-28页

作者：于瀛霄孙闫夏长高韩江义史金钟高海宇江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 拖拉机动力系统国家重点实验室河南洛阳471039 德燃动力科技有限公司浙江嘉兴314000

为了研究一类以电池和燃料电池作为能量来源的电动汽车能量管理问题,建立了燃料电池电动汽车仿真模型,设计并开发了一款燃料电池测试台架,获得了燃料电池系统实际输出特性曲线及最大电流变化速率。为了降低车载燃料电池输出电流变化速... 详细信息

为了研究一类以电池和燃料电池作为能量来源的电动汽车能量管理问题,建立了燃料电池电动汽车仿真模型,设计并开发了一款燃料电池测试台架,获得了燃料电池系统实际输出特性曲线及最大电流变化速率。为了降低车载燃料电池输出电流变化速率及解决整车能量分配的问题,提出了一种双层模糊控制策略,第一层模糊控制策略用于求解燃料电池与电池输出电流分配的问题,第二层模糊用于限制燃料电池电流变化速率。构造了兼顾能耗及部件耐久损耗的成本函数,通过人工蜂群算法优化了模糊控制隶属度函数分布及模糊规则权重,使运行成本函数达到最低。结果表明:燃料电池输出电流变化率得到了有效降低,同时提升了燃料电池的耐久性。在WLTC和UDDS工况下,优化后的里程分别增加了11.2%和8.79%。

关键词：燃料电池能量管理策略双层模糊控制人工蜂群算法

基于小波分频与双层模糊控制的多类型储能系统平滑策略

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电力系统自动化 2015年第2期39卷 21-29页

作者：吕超贤李欣然户龙辉尹丽胡京湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082

风电功率的随机波动会对电网的正常运行产生很大的负面影响,储能系统的接入可以有效地抑制风电功率波动。针对上述情况,提出一种应用实时小波变换进行频率分配并用双层模糊控制理论进行储能功率修正的多类型储能系统平滑控制策略。该策... 详细信息

风电功率的随机波动会对电网的正常运行产生很大的负面影响,储能系统的接入可以有效地抑制风电功率波动。针对上述情况,提出一种应用实时小波变换进行频率分配并用双层模糊控制理论进行储能功率修正的多类型储能系统平滑控制策略。该策略创新运用一种基于小波变换理论的新型分频方法,根据风电功率波动部分频率的高低合理分配多类型储能系统功率,即用超级电容器平抑短期功率波动,用蓄电池减弱长期功率波动;同时应用双层模糊控制方法,进行储能系统功率的修正,自动调整储能设备的荷电状态,削弱单层模糊控制方法对平滑输出的影响,改善平滑效果。算例结果表明,所提出的控制策略能合理分配功率并可有效地平滑风电出力波动,同时保证多种储能设备的荷电状态维持在合理范围内;双层模糊控制方法较单层控制方法具有更好的平滑效果。

关键词：风电波动多类型储能系统超级电容蓄电池小波变换双层模糊控制平滑控制

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基于双层模糊控制的汽车能量管理系统研究

电子测量与仪器学报 2015年第12期29卷 1790-1797页

作者：王跃飞王华瑞胡昊黄磊合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009 安全关键工业测控技术教育部工程研究中心合肥230009

为实现整车内部能量管理的精细化和智能化,建立了一种基于LIN总线的车载能量管理系统,给出了该系统的电子架构、制动能量回收策略和蓄电池荷电状态(SOC)分区原则;在此基础上,提出了汽车驾驶意图预测和发电机控制的模糊化方法,设计了一... 详细信息

为实现整车内部能量管理的精细化和智能化,建立了一种基于LIN总线的车载能量管理系统,给出了该系统的电子架构、制动能量回收策略和蓄电池荷电状态(SOC)分区原则;在此基础上,提出了汽车驾驶意图预测和发电机控制的模糊化方法,设计了一种基于双层模糊逻辑控制的汽车能量管理电子控制单元(ECU)。仿真实验结果表明:该能量管理ECU能够根据蓄电池SOC和汽车驾驶意图,动态调节车载发电机的输出电压,车辆的动力性能和燃油经济性得到了有效的提高。

关键词：能量管理系统智能电压调节双层模糊控制制动能量回收

一种节能非线性电液伺服系统双层模糊控制方法研究

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机床与液压 2020年第9期48卷 106-110页

作者：王进牛海山常州信息职业技术学院江苏常州213164 辽宁石油化工大学矿业工程学院辽宁抚顺113001

为了降低电液伺服阀控制系统能量损失,设计了双层模糊控制器,并对电液伺服系统能量进行仿真验证。分析了电液伺服阀模型简图,建立了电液伺服阀动力学模型,推导出比例溢流阀的开启压力与泵压的关系方程式。设计变论域双层模糊控制方法,... 详细信息

为了降低电液伺服阀控制系统能量损失,设计了双层模糊控制器,并对电液伺服系统能量进行仿真验证。分析了电液伺服阀模型简图,建立了电液伺服阀动力学模型,推导出比例溢流阀的开启压力与泵压的关系方程式。设计变论域双层模糊控制方法,分别对电液伺服系统负载反馈和输出误差反馈进行在线调节,通过MATLAB软件对控制系统节能效果进行仿真验证,并且与传统PID控制方法进行对比和分析。结果表明:采用传统PID控制方法的电液伺服系统输出误差较大、能量损失较多;采用双层模糊控制方法的电液伺服系统输出误差较小、能量损失较少。采用双层模糊控制方法,能够提高非线性电液伺服系统输出精度,从而有效减小了控制系统的能量损失。

关键词：电液伺服系统能量误差双层模糊控制比例溢流阀

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汽车阻尼连续可调半主动悬架双层模糊控制

中国汽车 2020年第8期 22-27页

作者：高志川张亮修浙江方正电机股份有限公司丽水323000 上海保隆汽车科技股份有限公司上海201619

为弥补传统控制无法动态分配控制目标权重因子的不足,提出一种适用于阻尼连续可调半主动悬架的双层模糊控制方法。建立包括簧上质量垂向、侧倾、俯仰运动和簧下质量垂向振动的整车7自由度模型,基于模糊控制理论,设计双层模糊控制器,其... 详细信息

为弥补传统控制无法动态分配控制目标权重因子的不足,提出一种适用于阻尼连续可调半主动悬架的双层模糊控制方法。建立包括簧上质量垂向、侧倾、俯仰运动和簧下质量垂向振动的整车7自由度模型,基于模糊控制理论,设计双层模糊控制器,其中第一层用于不同控制目标之间权重因子的动态分配,第二层用于计算各个控制目标下电磁阀控制电流。在不同路面条件和车辆运行工况下进行仿真验证,并与被动悬架进行性能比较,结果表明双层模糊控制器可以有效提升车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。

关键词：半主动悬架动力学建模双层模糊控制阻尼可调

基于双层协调控制的电池储能参与电网二次调频策略

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电力自动化设备 2024年第8期44卷 9-17页

作者：肖家杰李培强毛志宇刁涵彬刘康涂春鸣湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 南方电网科学研究院广东广州510660

针对电池储能参与电网二次调频的场景,为了提升电池储能的寿命以及改善调频效果,提出一种基于双层协调控制的电池储能控制策略。在外层控制中,针对储能参与电网调频的时机与深度,分析基于灵敏度计算的阶跃式控制模式对储能出力特性的影... 详细信息

针对电池储能参与电网二次调频的场景,为了提升电池储能的寿命以及改善调频效果,提出一种基于双层协调控制的电池储能控制策略。在外层控制中,针对储能参与电网调频的时机与深度,分析基于灵敏度计算的阶跃式控制模式对储能出力特性的影响,并提出基于指数函数变换的分配因子平滑式自适应调整策略,在保证调频质量的同时,优化储能出力。在内层控制中,将电池储能系统分为不同充、放电特性的两部分,以减小频繁充、放电切换对电池寿命的影响。提出结合超短期负荷预测的电池储能荷电状态双层模糊优化策略,根据等效荷电状态和负荷变化趋势修正储能分配因子,在维持电网调频质量的前提下优化电池储能的荷电状态,解决在调频过程中因充、放电总能量不均衡而导致的高/低荷电状态极端运行问题,保证电池储能的持续调频能力。基于某电网的实际负荷数据,在MATLAB/Simulink中验证所提策略的有效性。

关键词：电池储能二次调频自适应分配因子协调控制使用寿命双层模糊控制

考虑峰谷分时电价的风储联合发电系统跟踪风电计划出力控制策略

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可再生能源 2023年第12期41卷 1634-1641页

作者：彭丽罗隆福阳同光杨京渝陈长青湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410000 湖南城市学院智慧城市能源感知与边缘计算湖南省重点实验室湖南益阳413000

风电场配置电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)是提高风电场调度计划精确度的有效手段。为提高风储联合发电系统跟踪调度计划出力能力、增加BESS收益,文章提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和... 详细信息

风电场配置电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)是提高风电场调度计划精确度的有效手段。为提高风储联合发电系统跟踪调度计划出力能力、增加BESS收益,文章提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和双层模糊控制的BESS跟踪风电计划出力控制策略。首先,基于MPC方法建立了以并网功率与计划出力偏差、储能系统剩余容量偏离理想值最小为目标;其次,结合BESS实时荷电状态(State of Charge,SOC)与风电功率计划值动态跟踪需求,通过引入第一层模糊控制规则,实时调整目标函数中的权重系数,以获得最佳跟踪效果。同时,为提高BESS收益,结合SOC和峰谷分时电价,采用第二层模糊控制规则,对BESS的充放电功率进行修正;最后,在风储联合发电系统实验平台上对所提控制策略进行了验证,仿真结果表明,与传统MPC方法相比,所提控制策略提高了风储系统跟踪计划出力能力,避免了BESS越限,具有良好的峰谷套利收益。

关键词：风储联合发电跟踪计划出力模型预测控制双层模糊控制峰谷分时电价

离网型梯级水光蓄互补发电系统光伏平抑控制研究

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离网型梯级水光蓄互补发电系统光伏平抑控制研究

作者：张国圣西华大学

学位级别：硕士

随着电力系统中光伏电站的装机容量不断提高,其发电的随机性波动会导致电网实时功率不均衡,从而对电力系统的安全运行产生极为不利的影响,如何对光伏发电的波动进行有效的控制是目前的一个热点问题。而我国的西南地区梯级小水电资源十... 详细信息

随着电力系统中光伏电站的装机容量不断提高,其发电的随机性波动会导致电网实时功率不均衡,从而对电力系统的安全运行产生极为不利的影响,如何对光伏发电的波动进行有效的控制是目前的一个热点问题。而我国的西南地区梯级小水电资源十分丰富,且某些地区的梯级发电站地理位置与光照资源的分布相对重合,可以构建水光互补的发电系统。本文以国家科技部的重点专项资金为依托,针对某地区的离网型梯级水光蓄互补发电系统,对平抑光伏功率波动的关键技术进行研究,以增强电网稳定运行的能力。本文构建了离网型梯级水光蓄互补发电系统的电气结构,并建立其对应的数学模型。在光伏发电的波动性分析的基础上建立了光伏功率波动的数学模型。同时对梯级水电站与全功率可变速抽水蓄能电站的运行数学模型进行了研究,并建立了抽蓄电站的“荷电状态”模型。其次,提出了一种基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)与灰色关联分析(Grey Relational Analysis,GRA)相结合的光伏功率波动平抑方法。采用基于尺度空间理论的EWT算法将光伏功率信号分解为各阶子分量,通过灰色关联分析构建出子分量的高低频分量组,获得抽水蓄能电站的出力信号;由此构造出的光蓄联合出力参考值与本地负荷作差,滤波后可得出抽蓄电站与梯级水电站的目标功率指令。最后,通过仿真实验验证了所提方法对光伏功率波动快速平抑的有效性。此外,在抽水蓄能电站的“荷电状态”(State of Charge,SOC)模型的基础上,构建了合理的评价指标,设计了一种优化抽水蓄能电站工况的双层模糊控制器。第一层模糊控制可优化抽蓄电站的荷电状态,第二层模糊控制可降低第一层模糊控制对平滑效果的影响。利用该方法可以实现抽水蓄能电站实时充放电功率的调节,荷电状态越限的抑制,并且提高其运行可靠性,同时对单层模糊控制影响平滑效果的设计进行改善。通过四川省小金县光伏电站数据对本文所提策略的性能进行了评估,仿真验证了双层模糊控制方法的优越性,所采用的控制策略能较好抑制光伏功率波动,提高平滑效果和能源效率。

关键词：光伏功率波动平抑可变速抽水蓄能电站梯级水电站经验小波变换双层模糊控制

面向风电场的多类型储能系统协调控制策略研究

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面向风电场的多类型储能系统协调控制策略研究

作者：蒋成涛南京理工大学

学位级别：硕士

风力发电存在间歇性、波动性和随机性,其规模化并网容易出现电网频率偏差、电压波动与闪变等问题,造成电力系统故障。此外,风电的反调峰特性也会扩大负荷峰谷差,造成系统调峰压力增大。利用储能对能量的时空迁移能力可实现削峰填谷和风... 详细信息

风力发电存在间歇性、波动性和随机性,其规模化并网容易出现电网频率偏差、电压波动与闪变等问题,造成电力系统故障。此外,风电的反调峰特性也会扩大负荷峰谷差,造成系统调峰压力增大。利用储能对能量的时空迁移能力可实现削峰填谷和风电的功率波动平抑。然而单一储能具有局限性,不能同时应用于多种场景,如何选择不同类型的储能构建多类型储能系统,实现其在不同应用场景下的协调控制,充分发挥不同储能特性以满足场景叠加时的功率和能量需求是亟需解决的问题。本文从此角度出发,开展多类型储能系统在应用场景叠加下的协调控制工作,研究内容主要分为以下几个方面:(1)研究不同类型储能的技术特性,构建面向风电场的多类型储能系统模型。分析削峰填谷和风电功率波动平抑两种场景对储能特性的要求,研究学习相关储能的工作原理、等效电路模型及其充放电控制方式,构建由锂电池、超级电容和飞轮组成的多类型储能系统模型,为后续协调控制策略提供数学基础和理论支撑。(2)研究适应不同应用场景的多类型储能系统多时间尺度协调控制策略。削峰填谷场景下,提出基于长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)预测-校正的长时间尺度协调控制策略,从风电反调峰特性造成负荷峰谷差扩大的角度出发,详细介绍了如何利用LSTM预测净负荷,在此基础上考虑削峰填谷效果和储能运行收益构建了储能日前规划模型,采用粒子群算法(Particle Swarm optimization,PSO)求解获得储能规划功率,并根据实际数据在线校正预测误差带来的影响;风电功率波动平抑场景下,提出基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和希尔伯特变换(Hilbert Transform)的短时间尺度风电功率波动平抑策略,根据风电并网波动率限制确定了多类型储能系统的总平抑目标,经过EEMD-HT获得瞬时频率-时间曲线后以能量混叠最少为原则划分能量型和功率型储能的平抑目标,并根据爬坡功率均值进一步分配功率型储能内部功率。最后利用MATLAB分别对两种策略进行了仿真分析,说明所提策略的合理性与有效性。(3)研究面向“削峰填谷+功率平抑”场景的多类型储能双层模糊协调控制策略。结合第三章的仿真结果说明双场景同时发生时储能之间的相互影响,提出通过双层模糊控制实现储能的SOC自适应控制,并构建面向双场景的多类型储能协调控制架构,根据储能特性参数和专家经验设计模糊控制规则、隶属度函数及论域,采用三次样条插值(Spline插值)统一双层模糊控制器输入数据的时间尺度,通过比较双层模糊控制前后各储能SOC、功率等参数说明本章协调控制策略的优势。

关键词：多类型储能系统风电功率波动平抑削峰填谷双层模糊控制场景叠加