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含主动限流控制的MMC-HVDC电网直流短路故障电流解析计算

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电工技术学报 2024年第3期39卷 785-797页

作者：吴丽丽茆美琴施永教育部光伏系统研究工程中心(合肥工业大学) 合肥230009

传统的MMC-HVDC电网直流短路故障电流计算一般采用等效RLC电路方法。但是该方法没有考虑主动限流控制(ACLC)对等效电路RLC参数的影响,因此无法直接用于含ACLC的MMC-HVDC电网的直流短路故障电流的解析计算问题。该文通过将ACLC的控制效... 详细信息

传统的MMC-HVDC电网直流短路故障电流计算一般采用等效RLC电路方法。但是该方法没有考虑主动限流控制(ACLC)对等效电路RLC参数的影响,因此无法直接用于含ACLC的MMC-HVDC电网的直流短路故障电流的解析计算问题。该文通过将ACLC的控制效果等效为虚拟阻抗产生的压降,建立了体现ACLC的控制影响的等效RLC电路,以包含电流变化率限流环节的典型ACLC算法为例,推导了直流双极短路故障条件下ACLC的控制参数与虚拟阻抗的映射关系以及相应的直流故障电流解析表达式。最后,以基于含ACLC的半桥型四端MMC-HVDC电网为例,建立PSCAD/EMTDC仿真模型,对采用ACLC的直流双极短路故障电流解析计算结果进行了验证。结果表明:故障后10ms内直流短路故障电流的PSCAD仿真结果与所提出的含ACLC的等效RLC电路解析计算结果的平均误差在8.29%以内,最大误差在10.99%。因此,使用所提出的方法具有工程实用性。

关键词：模块化多电平换流器主动限流控制虚拟阻抗 RLC电路直流短路故障电流计算

基于IMAFFRLS-EKF的锂电池在线参数辨识和SOC估计方法

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太阳能学报 2024年第6期45卷 66-74页

作者：董磊赖纪东苏建徽谢其龙王祥周晨光合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 光伏系统教育部工程研究中心合肥230009

针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)法锂离子电池SOC估计,易受最小二乘法及其改进方法的模型参数在线辨识精度影响,提出一种改进遗忘因子的最小二乘在线参数辨识方法(IMAFFRLS)。以双极化等效电路模型为基础,分析传统的基于遗忘因子的最小二乘... 详细信息

针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)法锂离子电池SOC估计,易受最小二乘法及其改进方法的模型参数在线辨识精度影响,提出一种改进遗忘因子的最小二乘在线参数辨识方法(IMAFFRLS)。以双极化等效电路模型为基础,分析传统的基于遗忘因子的最小二乘法(FFRLS)辨识模型参数时产生误差的原因,指出单一遗忘因子难以准确跟踪多个以不同速率变化的模型参数。通过对FFRLS算法中的协方差和增益矩阵解耦,引入多个可变遗忘因子独立修正不同参数的估计误差;并以移动区间内的输入电流波动程度和输出电压观测误差为依据,实现各遗忘因子的自适应变化。此外,将改进前后的两种参数辨识算法分别与EKF算法联合,实现锂离子电池SOC估计。最后基于Matlab进行对比仿真验证,结果表明,相对于FFRLS-EKF算法,所提出的IMAFFRLS-EKF算法辨识模型参数以及估计SOC的精度更高。

关键词：锂电池参数辨识状态估计扩展卡尔曼滤波遗忘因子最小二乘法

基于LESO的PMSM转子位置估算误差补偿方法

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太阳能学报 2024年第5期45卷 232-239页

作者：赖纪东李永强苏建徽周晨光合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 光伏系统教育部工程研究中心合肥230009

高速永磁同步电机运行中,转子位置精确与否确定了系统运行性能优劣,对于只补偿一拍滞后和零阶保持器引起的角度误差,以及通过与前馈解耦做差获得误差角进行补偿的方法,在精度和动态性等方面性能欠佳。为此,通过分析转子位置估算误差产... 详细信息

高速永磁同步电机运行中,转子位置精确与否确定了系统运行性能优劣,对于只补偿一拍滞后和零阶保持器引起的角度误差,以及通过与前馈解耦做差获得误差角进行补偿的方法,在精度和动态性等方面性能欠佳。为此,通过分析转子位置估算误差产生原因,推导出误差角的通用型数学模型,提出一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的转子位置估算误差补偿方法。基于推导模型设计出一种可提取转子位置误差角的LESO,并采用获得的转子位置误差角进行补偿。此转子位置误差角估算考虑了不同类型非理想因素的影响,以及动态过程中电感电压项对误差角的影响,精度高、动态性好。最后搭建系统实验平台,实验结果表明所提转子位置估算误差补偿方法在精度和动态性方面具有优势。

关键词：永磁同步电机转子位置估算误差角度补偿线性扩张状态观测器

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基于HHO-FA的PEMFC电堆辨识建模

太阳能学报 2024年第3期45卷 282-289页

作者：陈永辉苏建徽解宝吴琼黄赵军黄诚合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230009 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230071

为解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型参数难以确定的问题,该文提出一种基于哈里斯鹰算法(HHO)和萤火虫算法(FA)联合的优化算法,即HHO-FA算法,用于PEMFC模型的参数辨识。为提高PEMFC建模精确度,HHO-FA保留HHO中搜索效率和精度较高的全... 详细信息

为解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型参数难以确定的问题,该文提出一种基于哈里斯鹰算法(HHO)和萤火虫算法(FA)联合的优化算法,即HHO-FA算法,用于PEMFC模型的参数辨识。为提高PEMFC建模精确度,HHO-FA保留HHO中搜索效率和精度较高的全局搜索过程,局部寻优过程结合具有群体寻优特征的FA算法,同时优化负责全局搜索和局部搜索切换的转换因子,加入惯性权重因子,优化算法结构。该文使用燃料电池的商业仿真工具箱Thermolib获取算例数据,并通过与粒子群算法(PSO)、HHO算法、蚁群算法(ACO)和FA算法对比分析,对HHO-FA的PEMFC参数辨识性能进行研究。仿真结果表明,相较于PSO、HHO、ACO和FA,HHO-FA的辨识精确度和收敛效率均最高,证实所提出HHO-FA算法在PEMFC模型参数辨识方面的突出性能。

关键词：质子交换膜燃料电池辨识哈里斯鹰算法萤火虫算法

基于模糊C均值聚类和概率神经网络的PEMFC故障诊断方法研究

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太阳能学报 2024年第1期45卷 475-483页

作者：黄赵军苏建徽解宝施永黄诚瞿晓丽合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230009 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230071

为解决质子交换膜燃料电池电堆的故障分类问题,提出一种基于模糊C均值聚类和概率神经网络的故障诊断新方法。首先基于修正后的燃料电池电堆Fouquet等效电路模型,并结合电堆阻抗谱实验数据,得到电堆的正常、水淹、膜干和氧饥饿4种工作状... 详细信息

为解决质子交换膜燃料电池电堆的故障分类问题,提出一种基于模糊C均值聚类和概率神经网络的故障诊断新方法。首先基于修正后的燃料电池电堆Fouquet等效电路模型,并结合电堆阻抗谱实验数据,得到电堆的正常、水淹、膜干和氧饥饿4种工作状态与电路模型参数的对应关系,进而提取合适的故障特征量作为聚类算法的特征输入。然后,利用模糊C均值聚类算法对故障样本进行聚类,形成标准聚类中心,并在此基础上,采用概率神经网络算法对故障样本实现多故障分类,有效剔除奇异数据并提高模型分类的正确率。最后,对200组实验数据进行实例分析,并与支持向量机和K最邻近方法进行对比,结果表明所提方法能对4种电堆工作状态进行快速识别,分类准确率达98.33%,验证了所提算法的有效性。

关键词：质子交换膜燃料电池聚类算法神经网络故障诊断故障特征量

基于最大净功率输出的PEMFC阴极供气系统优化控制研究

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太阳能学报 2024年第2期45卷 283-290页

作者：吴琼苏建徽解宝陈永辉黄赵军黄诚合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230009 合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥230071

通过建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极供气系统数学模型,分析空气压缩机电压和背压阀开度对系统净功率输出的影响;针对负载电流变化,研究PEMFC系统对应的最优过氧比和最优阴极压力,建立最大输出净功率-过氧比-阴极压力寻优表;考虑过... 详细信息

通过建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极供气系统数学模型,分析空气压缩机电压和背压阀开度对系统净功率输出的影响;针对负载电流变化,研究PEMFC系统对应的最优过氧比和最优阴极压力,建立最大输出净功率-过氧比-阴极压力寻优表;考虑过氧比和阴极压力之间的耦合关系,基于辨识出的传递函数矩阵,设计针对空气压缩机电压和背压阀开度的前馈解耦控制器,优化氧气供给和压力控制,并进行相应的仿真验证。结果表明,所提解耦控制器能有效减小过氧比和阴极压力之间的耦合影响,在实现最大净功率闭环控制的同时,具有更快的响应速度和更小的超调量。

关键词：质子交换膜燃料电池氧气供给压力控制最大净功率解耦控制

考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制

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电力系统自动化 2024年第2期48卷 128-139页

作者：解润生张国荣解宝合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 光伏系统教育部工程研究中心(合肥工业大学) 安徽省合肥市230009

长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险,且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性,研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先,基于矢量匹配法对含LTC的交... 详细信息

长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险,且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性,研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先,基于矢量匹配法对含LTC的交流系统进行等值,同时考虑逆变器的内外环控制、锁相环、控制延时等环节,建立dq旋转坐标系下逆变器并网系统高频状态空间模型;其次,采用参与因子分析方法辨识出导致谐波不稳定的关键影响环节,并基于根轨迹方法分析了LTC频变特性、延迟时间、控制器参数、电缆长度和电网阻抗对系统稳定性的影响;再次,提出了基于参数灵敏度分析和矩阵相似变换的系统稳定性改善方法,并对改进后系统的谐波稳定性进行分析;最后,基于RT-LAB构建硬件在环实验平台进行了验证,实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：逆变器并网系统长距离输电缆谐波不稳定状态空间模型根轨迹灵敏度分析

35 kV电网模拟器电压反馈影响及改进方法

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电测与仪表 2024年第8期61卷 166-171页

作者：董磊苏建徽施永孙勇谷林超合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230009

为满足中压直挂式光伏电站、储能电站以及风电机组的电网适应性测试需求,需要研制一种35 kV/3.5 MW电网模拟器,针对电压互感器(potential transformer,PT)响应特性影响系统控制性能的问题,文章对PT进行了建模和特性分析,论证了PT特性对... 详细信息

为满足中压直挂式光伏电站、储能电站以及风电机组的电网适应性测试需求,需要研制一种35 kV/3.5 MW电网模拟器,针对电压互感器(potential transformer,PT)响应特性影响系统控制性能的问题,文章对PT进行了建模和特性分析,论证了PT特性对系统控制性能的影响机理。根据所述电网模拟器电路拓扑,给出了一种变压器低压侧瞬时电压、电流反馈与高压有效值反馈的改进三环控制策略,以提高电网模拟器输出电压的动态、稳态性能,并在仿真与样机中验证了改进控制策略的可行性和有效性。

关键词：电网模拟器电压互感器控制策略

边-云协同下智能制造单元作业的数字孪生任务调度方法

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机械工程学报 2024年第6期60卷 137-152页

作者：王跃飞王超许于涛孙睿肖锴王凯林合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学安全关键工业测控技术教育部工程研究中心合肥230009

智能制造单元作业数字孪生任务的高保真建模和调度优化是智能制造系统实现的关键问题之一。针对该问题,提出一种边-云协同下智能制造单元作业数字孪生任务的调度方法。基于智能制造系统端-边-云架构的虚拟现实交互框架,提出智能制造单... 详细信息

智能制造单元作业数字孪生任务的高保真建模和调度优化是智能制造系统实现的关键问题之一。针对该问题,提出一种边-云协同下智能制造单元作业数字孪生任务的调度方法。基于智能制造系统端-边-云架构的虚拟现实交互框架,提出智能制造单元作业与数字孪生任务的映射方法,建立作业数字孪生任务调度的问题模型。考虑智能制造系统虚拟现实交互的快速响应性和偏差问题,提出一种基于端-边-云协同的数字孪生任务混合重调度策略。针对作业数字孪生任务调度的优化目标,设计环境自适应多因子优化遗传算法(Environmental adaptive multi-factor optimization genetic algorithm,EAMO-GA)。试验数据表明,EAMO-GA算法满足结果正确性验证,并且其有效性和收敛性都优于其他算法,可满足大规模、并行式数字孪生任务的调度场景需求。

关键词：智能制造单元数字孪生端-边-云协同遗传算法