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热羽流与置换通风作用下油雾颗粒预测模型

空气动力学学报 2024年第3期42卷 119-128页

作者：王非孟钦鹏翁文兵耿宇王昕上海理工大学环境与建筑学院上海200093

高大空间机械厂房采用置换通风系统时,存在竖直方向油雾颗粒浓度分布不均匀的现象。这种现象会影响以降低室内颗粒浓度为目的的需求通风量。为了快速预测竖向油雾颗粒浓度分布,采用区域模型建模方法,考虑壁面流区、热羽流区和主流区等... 详细信息

高大空间机械厂房采用置换通风系统时,存在竖直方向油雾颗粒浓度分布不均匀的现象。这种现象会影响以降低室内颗粒浓度为目的的需求通风量。为了快速预测竖向油雾颗粒浓度分布,采用区域模型建模方法,考虑壁面流区、热羽流区和主流区等主要区域,基于质量平衡与能量平衡方程,建立了竖向油雾颗粒浓度分布预测模型;同时在实验舱内进行了实验验证,模型计算结果与实验结果趋势相符,最大相对误差不大于20%,表明该模型能够基本满足工程要求;以5种颗粒散发率工况为例进行节能分析,发现引入预测模型后计算得到的置换通风系统需求通风量可比传统变风量系统通风设计方法计算的减少18.83%~44.41%。该预测模型能较为准确地预测高大厂房中置换通风时竖向不同高度的油雾颗粒浓度,可应用于需要快速预测竖向颗粒平均浓度的场景。

关键词：机械加工油雾颗粒垂直分布区域模型热羽流

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光储一体化变流器改进滑模自抗扰控制

电工技术学报 2024年

作者：周杰皇金锋黄红杰陕西理工大学电气工程学院

由于光照强度等不可控因素的影响，光伏模块输出功率具有较大的随机性，容易降低光储并网系统的暂态性能。为此，本文在光储一体化变流器中提出了一种改进滑模自抗扰控制(SM-ADRC)策略以降低暂态时的直流母线电压波动并加快功率响应速... 详细信息

由于光照强度等不可控因素的影响，光伏模块输出功率具有较大的随机性，容易降低光储并网系统的暂态性能。为此，本文在光储一体化变流器中提出了一种改进滑模自抗扰控制(SM-ADRC)策略以降低暂态时的直流母线电压波动并加快功率响应速度。首先，针对传统扩张状态观测器(ESO)对状态变量和扰动观测精度不足的问题，引入了新的误差作为ESO的调节依据以提升跟踪能力；然后，将反步设计和互补滑模控制相结合运用到状态误差反馈律中，以提升控制系统的鲁棒性，并通过改进指数趋近律减小滑模固有的抖振现象；其次，从理论上证明了基于改进指数趋近律的反步互补滑模(BCSMC)和改进ESO的稳定性以及改进ESO的误差范围；最后，通过仿真和实验对比在不同工况下的直流母线波动情况和功率响应速度，验证了本文所提改进SM-ADRC策略相比于传统SM-ADRC策略和PI控制策略的优越性，表明了本文改进控制的优越性和可行性。

关键词：光储一体化变流器自抗扰控制反步设计互补滑模改进指数趋近律

基于有限时间观测器的两级式储能变流器改进滑模自抗扰控制

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电工技术学报 2024年

作者：黄红杰皇金锋周杰陕西理工大学电气工程学院

针对传统控制策略下两级式储能变流器功率变化时的暂态性能差和直流母线电压波动大的问题，设计了一种基于有限时间观测器的滑模自抗扰控制（ADRC）策略，并将该控制策略应用于变流器的功率控制和双向DC-DC变换器的直流母线电压控制中... 详细信息

针对传统控制策略下两级式储能变流器功率变化时的暂态性能差和直流母线电压波动大的问题，设计了一种基于有限时间观测器的滑模自抗扰控制（ADRC）策略，并将该控制策略应用于变流器的功率控制和双向DC-DC变换器的直流母线电压控制中以提高系统的暂态性能。首先，该控制策略以自抗扰控制（ADRC）为基础，将变流器之间的耦合部分归入集总扰动中，通过有限时间观测器快速、精准地估计扰动，并将扰动估计值通过前馈补偿以提高控制器的解耦能力；其次，采用基于改进的变速趋近律和积分滑模设计反馈控制律以提高误差的收敛速度和抗扰性能；再次，根据Lyapunov理论证明了该文控制的稳定性和有限时间收敛性；最后，进行了仿真及实验验证，结果表明，该文所提控制策略较PI控制和ADRC策略具有更好的解耦效果，并减小了并网电流谐波，提高了系统暂态响应能力。

关键词：两级式储能变流器有限时间观测器自抗扰控制积分滑模 StarSim

不平衡电压下DFIG-GSC反馈线性化直接功率控制

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武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：王凯董锋斌王豪史新涛陕西理工大学电气工程学院

为了提升不平衡电网电压下双馈风力发电机（DFIG）网侧变换器（GSC）的性能，提出了一种反馈线性化与直接功率控制（DPC）相结合的复合控制策略。首先，在αβ坐标系下建立了GSC以功率为变量的仿射非线性模型，然后根据微分几何理论，... 详细信息

为了提升不平衡电网电压下双馈风力发电机（DFIG）网侧变换器（GSC）的性能，提出了一种反馈线性化与直接功率控制（DPC）相结合的复合控制策略。首先，在αβ坐标系下建立了GSC以功率为变量的仿射非线性模型，然后根据微分几何理论，对其进行精确线性化条件验证后，与滑模控制相结合设计了其反馈线性化控制律，得到功率内环的解耦表达式；电压外环采用积分滑模控制来提升直流侧电压的响应速度。针对因负序分量引起的不确定项以及激励变化项等不确定因素的影响，用超螺旋观测器对其进行观测并对其控制量进行修正。对不同的控制目标分别讨论了功率补偿方案。最后搭建仿真模型和传统DPC以及直接功率控制进行比较，验证了所提控制策略的合理性和有效性。

关键词：不平衡电压双馈风力发电机网侧变换器反馈线性化滑模控制观测器直接功率控制

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基于灰狼-粒子群算法的有源配电网故障定位

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：熊芮赵林军张宇航陕西理工大学电气工程学院

针对有源配电网故障定位问题求解所用的粒子群算法易陷入局部最优与收敛速度慢的问题，基于灰狼群算法的多等级种群制度研究灰狼-粒子群有源配电网故障定位算法。该算法利用灰狼算法等级制度取代粒子群算法的最优个体，多等级种群引导... 详细信息

针对有源配电网故障定位问题求解所用的粒子群算法易陷入局部最优与收敛速度慢的问题，基于灰狼群算法的多等级种群制度研究灰狼-粒子群有源配电网故障定位算法。该算法利用灰狼算法等级制度取代粒子群算法的最优个体，多等级种群引导使得改进后的粒子群算法不易陷入局部最优；同时，结合灰狼群算法的等级收敛因子，调整粒子群算法不同迭代期全局寻优与局部精确寻优的分配，提升算法收敛速度。参照IEEE33节点配电网模型，给出灰狼-粒子群有源配电网故障定位算法的数值分析。结果表明，灰狼-粒子群算法在收敛速度与定位准确性等方面具有优势。

关键词：有源配电网故障定位粒子群算法灰狼算法等级制度

基于虚拟直流电机控制的船舶高频高峰值脉冲负载冲击平抑控制策略研究

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电工技术学报 2024年第20期 6328-6344页

作者：孙东阳李爽王俊武张术宁哈尔滨理工大学电气工程学院

高频高峰值脉冲负载对具有弱惯量特性的船舶电力系统呈现较大的功率冲击影响，严重时会造成船舶发电机组振荡停机。针对这一问题，该文首先建立典型脉冲负载的数学模型，研究脉冲负载功率特性及其对船舶电力系统冲击机理。根据研究结果... 详细信息

高频高峰值脉冲负载对具有弱惯量特性的船舶电力系统呈现较大的功率冲击影响，严重时会造成船舶发电机组振荡停机。针对这一问题，该文首先建立典型脉冲负载的数学模型，研究脉冲负载功率特性及其对船舶电力系统冲击机理。根据研究结果，提出采用超级电容冲击平抑装置平抑脉冲功率。其次，通过分析虚拟直流电机（VDG）运行机理，确定通过VDG控制提升双向DC-DC变换器惯量的可行性。基于以上研究，推导双向DC-DC变换器的小信号模型及系统传递函数，分析虚拟转动惯量及虚拟阻尼对平抑装置稳定性的影响。然后，提出一种适用于脉冲负载稳态运行和暂态突变的平抑装置控制策略。最后，基于RT Box 3半实物仿真平台，搭建了具有平抑装置的船舶电力系统模型，验证了所提控制策略的有效性。

关键词：船舶电力系统脉冲负载功率平抑超级电容虚拟直流电机

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单电感双输出Buck-Boost变换器的终端互补滑模自抗扰控制

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电机与控制学报 2024年

作者：皇金锋陈旭李聪林陕西理工大学电气工程学院

单电感双输出变换器是便携式设备的重要组成模块，针对单电感双输出Buck-Boost变换器的两个输出支路存在抗扰性能差、负载波动时具有交叉影响等问题，提出一种基于级联扩张状态观测器的终端互补滑模自抗扰控制策略。首先，依据自抗扰理... 详细信息

单电感双输出变换器是便携式设备的重要组成模块，针对单电感双输出Buck-Boost变换器的两个输出支路存在抗扰性能差、负载波动时具有交叉影响等问题，提出一种基于级联扩张状态观测器的终端互补滑模自抗扰控制策略。首先，依据自抗扰理论将变换器主路和支路分别拟合为自抗扰控制系统范式，转化为两个独立的二阶系统模型，以此来抑制两支路间的交叉影响。其次，设计终端互补滑模控制器代替传统自抗扰控制中的线性控制器，同时引入级联扩张状态观测器抑制电路中的高频噪声，进一步提高观测器的估计精度，利用非线性控制策略的优势提高系统受到扰动时的暂态性能。然后，通过Lyapunov理论以及Routh判据证明控制系统的稳定性。最后，利用MATLAB/simulink仿真软件以及搭建实验平台对三种不同控制策略进行验证，实验表明，本文所提控制能够很好地抵抗扰动，抑制噪声以及两支路间的交叉影响，提高系统的暂态性能。

关键词：单电感双输出Buck-Boost变换器终端互补滑模自抗扰控制交叉影响抗扰性能

基于高阶滤波超螺旋ESO的SIDO Buck变换器滑模自抗扰控制

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上海交通大学学报 2024年

作者：李聪林皇金锋章乾陈旭陕西理工大学电气工程学院

SIDO Buck变换器在受到负载扰动时，支路间存在严重交叉耦合影响，同时，输出信号易受到高频测量噪声等不确定因素影响。针对上述问题，提出了一种基于高阶滤波超螺旋扩张状态观测器的滑模自抗扰控制策略。首先，根据SIDO Buck变换器的... 详细信息

SIDO Buck变换器在受到负载扰动时，支路间存在严重交叉耦合影响，同时，输出信号易受到高频测量噪声等不确定因素影响。针对上述问题，提出了一种基于高阶滤波超螺旋扩张状态观测器的滑模自抗扰控制策略。首先，根据SIDO Buck变换器的数学模型，将内部参数影响和外部扰动等不确定因素分离为集总扰动，建立不考虑物理参数的自抗扰模型；其次，设计了一种高阶滤波超螺旋扩张状态观测器，实现对集总扰动更加精准地估计补偿，提高抑制噪声和交叉影响的能力，并根据有限时间稳定性理论证明其稳定性；然后，设计了改进的超螺旋滑模反馈控制律，保证滑动模态阶段和到达阶段能快速收敛，同时更好地抑制抖振。并通过选取Lyapunov函数对反馈控制律进行稳定性分析；最后，利用仿真和实验，对比验证了所提控制策略的优越性，有效地减小了交叉影响，抑制了噪声，提高了系统的暂态性能。

关键词：高阶滤波超螺旋扩张状态观测器自抗扰 SIDO Buck变换器 Lyapunov函数

单电感双输出Buck变换器改进滑模自抗扰控制

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工程科学与技术 2024年

作者：皇金锋周杰陕西理工大学电气工程学院

针对单电感双输出(SIDO) Buck变换器发生输入电压跳变和负载扰动时输出支路间存在严重交叉影响使得输出电压暂态性能变差的问题，文中提出了一种基于降阶级联扩张状态观测器(CRESO)和改进非奇异终端滑模(TSMC)的自抗扰控制(ADRC)策略。... 详细信息

针对单电感双输出(SIDO) Buck变换器发生输入电压跳变和负载扰动时输出支路间存在严重交叉影响使得输出电压暂态性能变差的问题，文中提出了一种基于降阶级联扩张状态观测器(CRESO)和改进非奇异终端滑模(TSMC)的自抗扰控制(ADRC)策略。首先，根据状态空间平均法，建立了SIDO Buck变换器在电感电流连续模式下的数学模型，在此基础上分析了交叉影响产生的原理。其次，将变换器的主路和支路拟合成独立的二阶ADRC范式分开设计，针对传统扩张状态观测器(ESO)对状态变量和扰动观测精度不足的问题，利用CRESO对系统状态变量和内外总扰动项进行估计，提升估计能力，在相同带宽下提升扰动估计速度。然后，利用非奇异TSMC设计状态误差反馈控制律，使滑模面能在有限时间内收敛到原点，代替PD控制以提高系统的快速性和鲁棒性，并加入超扭矩算法进一步降低滑模控制的抖振现象。接着，通过特征值稳定判据和Lyapunov理论证明了CRESO和改进非奇异TSMC的稳定性，求出了CRESO的稳态误差范围和改进非奇异TSMC的收敛时间。最后，搭建了SIDO Buck变换器的仿真和实验平台，通过对比分析输入电压和负载突变时共模-差模电压(CMV-DMV)控制、传统ADRC和本文改进ADRC的输出电压暂态性能，验证了本文所提控制策略的有效性和优越性，表明该控制策略具有一定的工程应用价值。

关键词：单电感双输出交叉影响降阶级联扩张状态观测器非奇异终端滑模超扭矩控制算法