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变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制策略研究

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变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制策略研究

作者：赵宇西南交通大学

学位级别：硕士

在能源馈乏与环境污染日益严重的今天,可再生能源的开发利用在全世界受到了广泛的关注。风力发电清洁无污染,近年来发展迅速。在风力发电系统中,变速恒频双馈风力发电系统是国内外研究的热点。变速恒频双馈风力发电系统具有许多突出优点... 详细信息

在能源馈乏与环境污染日益严重的今天,可再生能源的开发利用在全世界受到了广泛的关注。风力发电清洁无污染,近年来发展迅速。在风力发电系统中,变速恒频双馈风力发电系统是国内外研究的热点。变速恒频双馈风力发电系统具有许多突出优点,例如,成本低、励磁变频器容量小、运行稳定等。它非常适用于风能这种随机性很强的能源发电。本文分析了风力机的运行特性及其最大风能捕获原理,研究了双馈异步发电机的结构特点与运行原理。根据双馈异步发电机的运行特点,将定子磁链定向的矢量控制技术应用于发电机的励磁控制。本文将矢量控制技术、逆系统方法、变结构控制技术相结合,提出了一种新的变速恒频双馈风力发电系统励磁控制策略。双馈异步发电机的数学模型在MT坐标系下,是一个非线性耦合系统。首先,采用逆系统方法将转子电压方程线性化解耦,构造出伪线性系统。然后,设计伪线性系统的变结构控制律。最后,利用Malab软件搭建了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所采用的控制策略,能够完成发电系统的空载并网运行、实现输出有功与无功功率的独立调节。变结构控制方案与PI控制方案相比,具有更好的动态响应性能。

关键词：风力发电双馈异步电机变速恒频矢量控制逆系统方法变结构控制

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输电线路除冰机器人越障机械臂控制研究

输电线路除冰机器人越障机械臂控制研究

作者：耿亮兰州理工大学

学位级别：硕士

输电线路覆冰导致的故障一直是国内外电力系统的严重灾害之一。目前国内的除冰技术最常用还是人工除冰方法,作业劳动强度大、费用高且危险性大,急需有可以取代人力进行线路除冰的方法和设备,除冰机器人就是在这种需求下应运而生的。由... 详细信息

输电线路覆冰导致的故障一直是国内外电力系统的严重灾害之一。目前国内的除冰技术最常用还是人工除冰方法,作业劳动强度大、费用高且危险性大,急需有可以取代人力进行线路除冰的方法和设备,除冰机器人就是在这种需求下应运而生的。由于除冰机器人越障臂是一个非线性的强耦合控制系统,模型结构复杂,其在复杂条件下的高速、高精度稳定控制存在许多有待解决的问题,例如对越障臂模型的动态补偿、外部扰动的抑制、控制器稳定性的保证等,另外越障臂建模时也总存在误差、扰动和一些未知参数等各种不确定性因素。针对传统控制上存在的不足,本文提出一种基于动态补偿逆系统的非线性内模控制,将无模型自适应控制方法作为附加控制器,用于在模型偏离被控对象时在线修正逆模型。仿真结果表明,本文提出的方法不仅对机械臂的常量摄动具有较好的鲁棒性,对时变不确定性仍能保持较好的跟踪效果,具有较好的实时性、鲁棒性和在线校正功能。之后将基于逆系统的非线性系统解耦方法应用到除冰机器人三连接越障臂中,用逆系统方法对越障臂进行线性化和解耦,从而将三输入三输出非线性越障臂系统转化为三个平行的、独立的单输入单输出系统,然后应用基于动态补偿逆系统的非线性内模控制方法对三个单输入单输出控制系统分别进行设计,从而使除冰机器人越障臂控制系统的设计大为简化。仿真结果证明了本文提出的控制方法的有效性。

关键词：除冰机器人内模控制逆系统方法解耦无模型自适应

三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术的仿真研究

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三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术的仿真研究

作者：马娇中南大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的快速发展,越来越多的非线性负载和各种换流设备广泛应用于电力系统中,使得电力系统的谐波污染日益严重,大大影响了电能质量。有源滤波器（Active Power Filter,即APF）作为治理电网谐波最有效的新型电力电子装置,较... 详细信息

随着电力电子技术的快速发展,越来越多的非线性负载和各种换流设备广泛应用于电力系统中,使得电力系统的谐波污染日益严重,大大影响了电能质量。有源滤波器（Active Power Filter,即APF）作为治理电网谐波最有效的新型电力电子装置,较于传统的无源LC滤波器,具有补偿效果好、可实现动态跟踪补偿等优点,现已得到快速发展。论文介绍了国内外APF的研究现状和发展趋势,其工作原理和各种拓扑结构。APF补偿效果的关键在于谐波电流的检测方法和电流跟踪控制的方法。本文在介绍常用检测方法的基础上,结合三相三线并联型APF的特点,重点研究了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法与基于自适应干扰对消原理的自适应闭环检测法。三角波比较控制和滞环跟踪控制是目前实现APF电流跟踪控制的常用方式。鉴于二者各自的缺点,本文提出了基于逆系统的APF变结构控制方法。实际系统是一个多输入多输出、耦合的非线性系统,利用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。变结构控制具有良好的鲁棒性和快速跟踪的动态品质,利用其趋近律设计方法设计了伪线性系统的控制律。最后,采用Matlab/simulink软件平台进行建模仿真实验,针对电网不对称、电源电压波形畸变和负载突变三种情况,分八种工况分别基于ip-iq检测/变结构控制的APF系统与基于自适应闭环检测/变结构控制的APF系统进行仿真研究。研究结果表明：基于自适应闭环检测/变结构控制的APF系统实际检测出的补偿电流可快速准确地跟踪指令电流信号,进行谐波补偿,且直流侧电压也可快速达到稳定值,补偿性能良好,系统的研究设计可行有效。

关键词：有源电力滤波器谐波抑制自适应检测逆系统方法变结构控制

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桥式吊车防摆控制技术研究

桥式吊车防摆控制技术研究

作者：胡韶华沈阳工业大学

学位级别：硕士

桥式吊车作为一种运输工具广泛应用于各种工业场合。在大多数场合,吊车需要高速运行,但是这样容易引起负载大角度摆动,不仅降低了吊车的运行效率而且容易引起安全事故。因此防摆控制是提高效率和避免安全事故的关键技术。近年来,国内外... 详细信息

桥式吊车作为一种运输工具广泛应用于各种工业场合。在大多数场合,吊车需要高速运行,但是这样容易引起负载大角度摆动,不仅降低了吊车的运行效率而且容易引起安全事故。因此防摆控制是提高效率和避免安全事故的关键技术。近年来,国内外许多专家对其进行了广泛研究。本文研究内容分为三个部分: 首先,为了验证所设计的控制算法的有效性,设计并完成了吊车系统的实验模型。利用MATLAB的Real—Time Workshop Target工具箱通过PCL-818L多功能数据采集控制卡与按比例缩小的吊车物理模型进行通讯,建立了控制算法应用平台。该平台不但可以真实模拟吊车控制效果,而且还可以作为多输入、多输出;单输入、单输出;非线性、时变等多种控制理论研究的应用环境。其次,针对设计的吊车实际物理模型,运用拉格朗日方程建立了吊车系统三维条件下的运动方程,以及简化条件下的定绳长吊车系统运动方程。先采用了非线性逆系统方法将吊车系统转化为线性系统,然后按照线性系统理论设计内模控制器来控制水平定位,同时设计了一个角度控制器来确保摆角迅速衰减。试验结果表明,该控制方案能保证定位无静差,摆角迅速衰减,同时良好的抗干扰能力和较强的鲁棒性能,控制效果优于常规PID和模糊控制。最后,针对变绳长的情形提出了一种基于LQR和变论域模糊控制的消摆方法,该方先将该系统分解垂直运动和水平运动两个子系统,然后用变论域方法来寻找最优反馈增益,从而解决了因绳长改变带来的非线性问题。同时对具有角度扰动,绳长和负载质量测不准等情况做了大量仿真,仿真结果表明该方法不仅运动速度高,摆角小,而且具有较强的抗干能力和鲁棒性。

关键词：桥式吊车防摆逆系统方法内模控制变论域模糊控制

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一种3自由度移动机器人的跟踪新策略

系统仿真学报 2004年第3期16卷 585-588,592页

作者：李艳高峰林廷圻西安交通大学机械工程学院西安710049 西安理工大学机仪学院西安710048

在证明了3自由度移动机器人系统具有可逆性的前提下,利用神经网络a-阶积分逆系统线性化解耦能力,将严重非线性及耦合的3自由度移动机器人系统解耦成3个SISO(single input-single output)的子系统,采用线性控制理论设计了路径跟踪控制器... 详细信息

在证明了3自由度移动机器人系统具有可逆性的前提下,利用神经网络a-阶积分逆系统线性化解耦能力,将严重非线性及耦合的3自由度移动机器人系统解耦成3个SISO(single input-single output)的子系统,采用线性控制理论设计了路径跟踪控制器,实现了位置和方位的独立跟踪,同时提高了控制算法的实时性。最后通过路径跟踪仿真实例验证了算法的可行性和有效性。

关键词： 3自由度移动机器人逆系统方法解耦路径跟踪

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不平衡负荷无功与负序电流的综合补偿研究

不平衡负荷无功与负序电流的综合补偿研究

作者：邓家泽西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国各种产业的迅速发展和现代电力系统规模的日益扩大,使得电力系统中的新矛盾和新问题日益突出。一方面,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及,使用户对电网运行的可靠性和电能的质量要求越来越高;而另一方面,... 详细信息

随着我国各种产业的迅速发展和现代电力系统规模的日益扩大,使得电力系统中的新矛盾和新问题日益突出。一方面,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及,使用户对电网运行的可靠性和电能的质量要求越来越高;而另一方面,如交流电弧炉、连轧机以及电气机车等不平衡、冲击性工业用电设备日益增多,由此又产生功率因数低、电压波动和闪变、三相电压和电流不平衡等诸多电能质量问题。这些矛盾和问题不仅会影响电气设备的性能指标,甚至会影响整个电力系统的正常运行。提高供电质量及系统稳定性已引起国内外学术界和工程界的高度关注,成为电工技术学科研究的热点问题之一。本文主要针对电网中不平衡负荷的无功和负序的综合补偿问题进行了分析和研究。文章中首先对无功和负序综合补偿的原理进行分析,并在补偿原理的基础上主要介绍了两种可实现连续可调的补偿装置,其中包括静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM),重点分析了它们各自的基本结构及补偿原理。然后针对SVC补偿装置和STATCOM补偿装置各自的补偿特点,讨论了适用于SVC补偿装置的补偿电纳推导方法和适用于STATCOM补偿装置的电流检测及控制方法。最后,基于不平衡补偿原理及不平衡检测控制方法等理论,采用MATLAB/SIMULINK仿真软件分别对SVC补偿装置和采用逆系统方法和变结构控制所设计的STATCOM补偿装置进行了不平衡负载综合补偿仿真。通过其仿真结果,分别对它们各自所采用的检测控制方法进行了比较,同时也对这几个补偿设备在补偿中的优缺点进行了比较分析。

关键词：静止无功补偿器(SVC) 静止同步补偿器(STATCOM) 三相不平衡逆系统方法变结构控制

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基于非参数模型的协调系统预测控制算法研究

基于非参数模型的协调系统预测控制算法研究

作者：袁一丁华北电力大学

学位级别：硕士

单元机组协调控制系统在快速响应电网负荷要求、保障机组安全经济运行方面起着重要作用。协调控制系统具有多变量、强耦合、非线性、大滞后、参数时变等特点,基于线性参数模型的传统控制方法往往不能取得很好的控制效果。因此,非线性系... 详细信息

单元机组协调控制系统在快速响应电网负荷要求、保障机组安全经济运行方面起着重要作用。协调控制系统具有多变量、强耦合、非线性、大滞后、参数时变等特点,基于线性参数模型的传统控制方法往往不能取得很好的控制效果。因此,非线性系统建模方法和非线性控制策略在协调控制系统中的应用一直是重要的研究课题之一。本文的研究工作主要从上述两个方面进行展开:(1)支持向量机是一种小样本统计学习理论,通过引入核函数和结构风险最小化原则,使得训练获得的非线性数学模型能够取得较高拟合精度并具有良好的泛化能力。作为改进算法的最小二乘支持向量机,在简化计算、提高收敛速度的同时,也在参数选择、噪声敏感等方面存在一些问题。因此,本文提出了一种在线自适应加权最小二乘支持向量机算法,该算法采用粒子群算法和网格搜索相结合的方式进行超参数寻优,通过改进的加权函数提高最小二乘支持向量机对于噪声的鲁棒性,并且引入滚动时间窗的概念进行实时模型跟踪。仿真实验表明了该算法的有效性,并最终建立了协调控制系统的非参数系统模型。(2)逆系统方法是解决非线性系统控制问题的策略之一,该方法通过求解原系统的逆系统模型,实现非线性系统的线性化,并且将逆系统方法推广到MIMO系统可以实现多变量非线性系统的解耦控制。针对难以获得实际系统模型的准确结构及参数的问题,本文采用在线自适应加权最小二乘支持向量机直接对逆系统模型进行辨识,与原系统串联后得到符合CARIMA模型的?阶纯滞后伪线性系统,并结合广义预测控制算法对模型失配、噪声扰动具有良好鲁棒性的特点,设计了基于逆系统方法的广义预测控制闭环系统。仿真结果表明,该方法具有很好的设定值跟踪和抗干扰能力,提高了协调控制系统的控制品质。

关键词：协调控制系统在线自适应加权最小二乘支持向量机逆系统方法广义预测控制

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具有超导储能的电力系统综合控制仿真

系统仿真学报 2002年第7期14卷 942-944页

作者：葛友李春文清华大学自动化系北京100084

对于具有超导储能(SMES)装置的单机无穷大电力系统,本文在Matlab 的Simulink仿真平台上构造了基于微分代数方程的系统模型。结合逆系统方法和SMES的小信号模型,设计了SMES综合控制器。在两种情况下的Simulink仿真表明了本文设计的控制... 详细信息

对于具有超导储能(SMES)装置的单机无穷大电力系统,本文在Matlab 的Simulink仿真平台上构造了基于微分代数方程的系统模型。结合逆系统方法和SMES的小信号模型,设计了SMES综合控制器。在两种情况下的Simulink仿真表明了本文设计的控制器可以显著地改善电力系统的暂态性能。

关键词：超导储能电力系统综合控制仿真微分代数方程逆系统方法

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统一潮流控制器控制策略的研究

统一潮流控制器控制策略的研究

作者：黄崇鑫西南交通大学

学位级别：硕士

统一潮流控制器(UPFC)是由串、并联双变流器构成的FACTS设备。它在FACTS家族中,功能最齐全、最具有吸引力。它既可以把并联变流器作为静止同步补偿器单独运行来补偿系统无功和维持母线电压稳定,也可以把串联变流器作为静止同步串联补偿... 详细信息

统一潮流控制器(UPFC)是由串、并联双变流器构成的FACTS设备。它在FACTS家族中,功能最齐全、最具有吸引力。它既可以把并联变流器作为静止同步补偿器单独运行来补偿系统无功和维持母线电压稳定,也可以把串联变流器作为静止同步串联补偿器单独运行来补偿输电线路电抗,而且它还可以通过联合串、并联变流器一起运行,实现母线端电压调节和输电线路有功、无功潮流控制。因此,针对UPFC的研究有其特殊的意义。控制系统是UPFC的核心,它的控制策略决定着整个UPFC系统的性能。因此,本文的研究重点是设计UPFC控制系统的控制策略。考虑到UPFC在dq坐标系下,表现为一个多变量、强耦合、非线性系统,本文把并联变流器和串联变流器分开,分别设计其各自的控制系统,来降低控制系统设计的难度。针对UPFC在dq坐标系下的数学模型,本文用两种控制策略设计出UPFC的控制器。第一种控制策略,通过引用状态反馈解耦附加PI控制策略和双环解耦附加PI控制策略来分别设计并联变流器和串联变流器的控制系统。这种控制策略的设计原理成熟,理论简单。但是,在设计控制系统过程中,运用的PI调节器较多,且PI调节器的比例和积分参数不易确定。另一种控制策略,是逆系统方法解耦附加变结构控制的控制策略。这种控制策略,首先采用逆系统方法,将并联变流器和串联变流器系统线性化解耦成伪线性系统,再运用变结构控制理论来设计出伪线性系统的控制律,最终构造出并、串联变流器的控制系统。这种方法的设计思路清晰,控制器参数稳定范围宽,确定容易。但是,它所运用的理论相对复杂,而且不够成熟。在设计好UPFC的控制系统之后,本文运用MATLAB软件,建立UPFC的系统仿真实验模型以进行仿真研究。仿真结果表明,本文所设计的控制策略能够使UPFC实现其各项功能,而且与引用的控制策略相比,控制系统具有相近的响应性能,可为设计UPFC控制系统提供一种新的思路。

关键词：统一潮流控制器静止同步补偿器逆系统方法变结构控制