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带脉冲恒功率负载储能系统的无源控制方法

电工技术学报 2025年第6期40卷 1915-1929页

作者：王勇王谱宇杨永亮曹曼刘正春陆军工程大学石家庄校区石家庄050003 南京理工大学自动化学院南京210094 北京科技大学自动化学院北京100083

带脉冲负载的储能系统(PL-ESS)是一类典型的独立电力系统,“负阻抗”和周期脉冲特性极易造成系统不稳定。该文面向PL-ESS稳定性和较高的性能要求,在传统无源控制算法设计的基础上,提出注入虚拟储能的无源控制(VESI-PBC)算法,通过提高能... 详细信息

带脉冲负载的储能系统(PL-ESS)是一类典型的独立电力系统,“负阻抗”和周期脉冲特性极易造成系统不稳定。该文面向PL-ESS稳定性和较高的性能要求,在传统无源控制算法设计的基础上,提出注入虚拟储能的无源控制(VESI-PBC)算法,通过提高能量函数的收敛速度,使直流母线电压快速稳定以适应脉冲负载中高频模态切换工况。该文阐述VESI-PBC控制器的设计过程,对其控制系统稳定性进行根轨迹分析,同时深入剖析VESI-PBC算法的控制机理,指出该算法控制目标并非内环电流跟踪,而是超前响应外环电压的动态变化,其实质是快速响应负载脉冲电流的瞬态变化,有效提高DC-DC变换器输出电流(源端输出电流)的快速响应能力,同时降低了电容电流,从而增强了母线电压抗负载快速扰动的鲁棒性。通过仿真与实际平台试验,设置了较小容感比参数,验证了VESI-PBC算法的可行性与有效性,可满足PL-ESS系统中高频工况下瞬时脉冲电流的需求。VESI-PBC算法简单灵活,可适用于含脉冲恒功率负载的、稳定性较弱(容感比较小)、脉冲频率覆盖范围广、非线性较强的独立电力系统。

关键词：脉冲恒功率负载储能系统无源控制能量函数系统稳定性

基于大信号稳定的直流微电网Buck变换器自适应无源控制策略

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安徽大学学报(自然科学版) 2025年第2期49卷 56-67页

作者：郑城市刘洋李健翟波王盼宝国网河南省电力公司济源供电公司河南济源459000 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

恒功率负载因其所具有的负阻抗特性而成为威胁直流微电网系统稳定运行的主要因素之一。为了消除恒功率负载负阻抗特性以及源荷端不确定性对直流微电网中Buck变换器稳定运行的影响,该文提出一种自适应无源控制策略,即以无源控制理论为基... 详细信息

恒功率负载因其所具有的负阻抗特性而成为威胁直流微电网系统稳定运行的主要因素之一。为了消除恒功率负载负阻抗特性以及源荷端不确定性对直流微电网中Buck变换器稳定运行的影响,该文提出一种自适应无源控制策略,即以无源控制理论为基础,通过虚拟阻抗技术对系统阻抗进行重新优化调整以使得整个系统处于无源稳定状态。针对因系统不确定性致使偏离额定工作状态而造成的稳态误差,该文设计了高阶扰动观测器对源荷端不确定性所造成的稳态误差进行前馈补偿,从而保证系统在扰动以及不确定性状况下的稳定无误差运行此外,为了确保所提控制策略的大信号稳定,该文采用混合势函数理论进行稳定性分析并给出参数选取准则.另外,该文还通过Matlab/Simulink仿真平台对所提控制策略的有效性和优越性进行了仿真验证.

关键词：直流微电网恒功率负载 Buck变换器无源控制大信号稳定

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多电平铁路功率调节器的无源控制方法

电力系统自动化 2017年第19期41卷 102-109页

作者：闵俊叶盛何志兴马伏军徐千鸣罗安国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 国网浙江省电力公司电力科学研究院浙江省杭州市310011

为了治理铁路系统的电能质量问题,研究了一种多电平铁路功率调节器(MRPC),其采用多电平级联型H桥链,只需要通过一个隔离变压器与牵引供电臂连接。若采用同相供电方式,MRPC可直接与牵引供电臂连接,不再需要隔离变压器。根据MRPC的拓扑结... 详细信息

为了治理铁路系统的电能质量问题,研究了一种多电平铁路功率调节器(MRPC),其采用多电平级联型H桥链,只需要通过一个隔离变压器与牵引供电臂连接。若采用同相供电方式,MRPC可直接与牵引供电臂连接,不再需要隔离变压器。根据MRPC的拓扑结构推出了其等效电路图,并对其进行了数学建模。在此基础上,通过Park(αβ/dq)变换建立了dq坐标系下的欧拉—拉格朗日(EL)模型,分析了系统的无源性,提出了一种无源性控制方法,并设计了无源控制器。仿真和实验结果表明,该控制方法能提高MRPC对控制参数扰动的鲁棒性,改善牵引网电能质量。

关键词：铁路功率调节器模块化多电平换流器负序电流治理无源控制欧拉—拉格朗日数学模型

无速度传感器的表面式永磁同步电机无源控制策略

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控制与决策 2013年第10期28卷 1578-1582,1586页

作者：侯利民王巍辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

针对高性能的表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统,考虑电机实际运行过程中逆变器非线性因素对传动系统的影响,推导出考虑逆变器的SPMSM系统统一端口受控耗散哈密顿数学模型.基于能量成形方法和端口受控耗散哈密顿系统原理,设计SPMSM驱... 详细信息

针对高性能的表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统,考虑电机实际运行过程中逆变器非线性因素对传动系统的影响,推导出考虑逆变器的SPMSM系统统一端口受控耗散哈密顿数学模型.基于能量成形方法和端口受控耗散哈密顿系统原理,设计SPMSM驱动系统的无源控制器,利用带扩张状态观测器的自适应滑模控制设计速度调节器,得到轴期望的电流并实现转速的估计,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿.仿真结果表明,所提出方法实现了较高的速度估计精度,使调速系统具有优良的动、静态性能.

关键词：表面式永磁同步电机无源控制扩张状态观测器自适应滑模

配电变压器-静止同步补偿器的补偿机理及无源控制技术

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电工技术学报 2017年第16期32卷 284-293页

作者：雷二涛尹项根赖锦木陈玉文明浩强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

研究配电变压器高压侧中间抽头接入静止同步补偿器(STATCOM)的设计方案,对Dyn11联结组变压器中间抽头注入电流对绕组电流分布的影响进行机理分析,验证了从抽头注入电流进行无功补偿的有效性。在此基础上,建立配电变压器-静止同步补偿器(... 详细信息

研究配电变压器高压侧中间抽头接入静止同步补偿器(STATCOM)的设计方案,对Dyn11联结组变压器中间抽头注入电流对绕组电流分布的影响进行机理分析,验证了从抽头注入电流进行无功补偿的有效性。在此基础上,建立配电变压器-静止同步补偿器(DT-STATCOM)的欧拉-拉格朗日模型(E-L),补偿由变压器传变引起的幅值和相位偏差,得到了网侧有功、无功解耦的无源控制律,并采用阻尼注入方法来改善系统动态性能,实现对配电系统无功的快速补偿。最后,通过仿真与动模实验验证了变压器绕组电流分布理论分析的正确性,以及采用无源控制方法的DT-STATCOM系统具有良好的无功补偿效果和快速的动态跟踪性能。

关键词：配电变压器-静止同步补偿器无功补偿无源控制注入阻尼

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五电平MMC-UPQC的无源控制

电工技术学报 2017年第A02期32卷 172-178页

作者：祝贺王久和郑成才张巧杰北京信息科技大学自动化学院北京100192

分析五电平模块化多电平变换器-统一电能质量调节器(MMC-UPQC)的主电路拓扑和工作原理,建立其在dq0坐标系下的数学模型及EL模型。为加快误差能量收敛,采用阻尼注入方法设计电流内环无源控制器,确保MMC-UPQC的稳定性;通过电压外环PI控制... 详细信息

分析五电平模块化多电平变换器-统一电能质量调节器(MMC-UPQC)的主电路拓扑和工作原理,建立其在dq0坐标系下的数学模型及EL模型。为加快误差能量收敛,采用阻尼注入方法设计电流内环无源控制器,确保MMC-UPQC的稳定性;通过电压外环PI控制器获得内环期望电流,消除静态误差。所提出的无源控制实现了对有功和无功的解耦控制,使系统具有良好的动静态性能。在负序二倍频坐标变换下采用相间解耦控制抑制环流,减少开关损耗;采用基于Park变换的电压电流补偿量提取方法,无需锁相环,提高补偿精度。最后在Matlab/Simulink搭建五电平MMC-UPQC仿真模型,仿真结果表明能够较准确地补偿不平衡、谐波电压以及无功、谐波电流,证明了无源控制的可行性。

关键词：模块化多电平变换器-统一电能质量调节器 EL模型无源控制 PI控制环流

基于滑模结构无源控制的车网耦合系统低频振荡抑制方法

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电工技术学报 2020年第3期35卷 553-563页

作者：王迎晨杨少兵宋可荐吴命利北京交通大学电气工程学院

近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-... 详细信息

近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-sum范数判据分析了低频振荡的产生机理,得到车网耦合系统发生低频振荡的临界条件。然后,根据低频振荡发生时的工况,推导动车组整流器dq轴状态空间模型,设计基于外环电压滑模结构无源控制的内环电流控制器。与几种传统算法的稳定性分析及仿真结果对比表明,提出的算法具有更好的稳态和动态特性,有效地抑制了牵引网低频振荡现象。

关键词：低频振荡车网耦合系统稳定性分析 PWM整流器滑模结构无源控制

基于无源控制的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

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高电压技术 2021年第4期47卷 1295-1303页

作者：杨继鑫王久和王勉唐芬张雅静李建国北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京交通大学电气工程学院北京100044

为了提高直流微网中双向并网变换器的动态性能并改善直流母线电压易受微网内部功率波动的影响,提出一种基于无源控制的虚拟惯性控制策略,即内环为无源控制,可实现对电感电流期望值的良好跟踪,外环为虚拟惯性控制,用于增强直流微网的惯性... 详细信息

为了提高直流微网中双向并网变换器的动态性能并改善直流母线电压易受微网内部功率波动的影响,提出一种基于无源控制的虚拟惯性控制策略,即内环为无源控制,可实现对电感电流期望值的良好跟踪,外环为虚拟惯性控制,用于增强直流微网的惯性,提高直流母线电压的稳定性。通过建立小信号模型分析双向并网变换器采用所提控制策略时的性能与稳定性。仿真与实验结果表明,与基于PI控制的传统虚拟惯性控制策略相比,采用所提控制策略时的双向并网变换器受到负载扰动时,电压波动幅值减小5 V左右,具有更加良好的动态性能,同时还可有效提高直流微网的惯性。该策略同样可推广到直流微网中其他类型的变换器控制中。

关键词：直流微网双向并网变换器无源控制虚拟惯性控制动态性能惯性

非依赖模型精度的多频无源控制用于APF高精度谐波抑制

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中国电机工程学报 2019年第7期39卷 1985-1996页

作者：慕小斌陈国富惠杰王翔徐云飞王久和孙凯先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市昌平区102209 国网河南省电力公司许昌供电公司河南省许昌市461000 北京信息科技大学自动化学院北京市海淀区100192 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084

已知控制对象模型时无源控制具有较多的控制优势,但在无法获得控制对象的精确数学模型时,其很难实现零稳态误差控制,尤其在多频控制场合中这种影响将更加显著。该文提出一种改进的无源控制器应用于未知精确模型的三相混合并联型有源电... 详细信息

已知控制对象模型时无源控制具有较多的控制优势,但在无法获得控制对象的精确数学模型时,其很难实现零稳态误差控制,尤其在多频控制场合中这种影响将更加显著。该文提出一种改进的无源控制器应用于未知精确模型的三相混合并联型有源电力滤波器控制时,不仅可实现零稳态误差控制,而且也能实现多频控制和分相控制。采用傅里叶变换实现多频无源控制器的分相直流模型设计;详细讨论并得出控制器耦合支路上的模型参数设定误差是影响无源控制稳态性能的主要因素的结论,提出在控制器耦合支路上辅助设计一种能补偿模型参数误差的补偿器。理论分析和仿真表明,改进后的控制器能实现零稳态误差控制,且具有较强的鲁棒性。实验结果证明了所提控制算法的可行性。

关键词：有源电力滤波器谐波抑制无源控制模型参数傅里叶变换