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三相电力弹簧的无源控制策略研究

电机与控制学报 2024年第3期28卷 110-122页

作者：赵永熹张家领程启明上海电力大学自动化工程学院上海200090

针对太阳能、风能等新能源设备大规模并入电网造成的电能质量下降问题,近年来出现了电力弹簧(ES)的概念。依据推导出的三相电力弹簧(TPES)的数学模型,搭建了对应的系统模型,依据无源控制(PBC)理论,分析了系统的无源性,并分别采用传统PI... 详细信息

针对太阳能、风能等新能源设备大规模并入电网造成的电能质量下降问题,近年来出现了电力弹簧(ES)的概念。依据推导出的三相电力弹簧(TPES)的数学模型,搭建了对应的系统模型,依据无源控制(PBC)理论,分析了系统的无源性,并分别采用传统PI控制和无源控制验证了三相电力弹簧能够维持关键负载(CL)电压的稳定。通过仿真和实验验证,在有功功率变动工况下,无源控制的超调量远远低于PI控制的13.7%,调节时间0.03 s也低于PI控制的0.07 s,静差率0.0002%也小于PI控制的0.08%,表明无源控制的动态性能和静态性能都更出色。此外,相比于传统的PI控制,无源控制所需参数更少,控制系统结构更加简单。

关键词：新能源电力弹簧三相电力弹簧关键负载无源控制电能质量电压稳定

不平衡电网下双dq坐标变换的M3C微分平坦控制策略

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电机与控制学报 2024年第1期28卷 49-60页

作者：程启明杜婷伟赖宇生上海电力大学自动化工程学院上海200090

针对目前模块化多电平矩阵变换器(M3C)研究中常用的双αβ坐标变换解耦不彻底、传统PID控制方法效果差、不平衡工况研究少等问题,在分析拓扑结构和数学模型的基础上,采用双dq坐标变换对电气量进行解耦,建立了M3C的输入输出侧数学模型,... 详细信息

针对目前模块化多电平矩阵变换器(M3C)研究中常用的双αβ坐标变换解耦不彻底、传统PID控制方法效果差、不平衡工况研究少等问题,在分析拓扑结构和数学模型的基础上,采用双dq坐标变换对电气量进行解耦,建立了M3C的输入输出侧数学模型,分别对电压、电流进行正负序分离,并结合微分平坦理论,推导了输入侧、输出侧的微分平坦控制(DFC),最后模拟了两种不平衡工况下的运行情况。仿真结果表明,与线性PID控制相比,非线性的微分平坦控制提高了内环电流的跟踪速度和精度,更适用于非线性的M3C系统。在电网平衡或电网出现不对称故障时,微分平坦控制下M3C系统的动态稳定性与快速性更好,电能质量更高,电流谐波含量最多可以降低1.42%,能够更有效地抑制负序电流。

关键词：海上风力发电模块化多电平矩阵变换器不平衡电网双dq坐标变换微分平坦控制 PID控制

基于五桥臂MMC-UPQC的复合模型预测控制研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 179-187页

作者：李金洪周建萍夏文豪龚益琳上海电力大学自动化工程学院上海200090

针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC-UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题,提出了一种五桥臂拓扑,这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先,对MMC-UPQC串并联... 详细信息

针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC-UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题,提出了一种五桥臂拓扑,这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先,对MMC-UPQC串并联侧的数学模型进行分析,提出了一种复合模型预测控制(hybrid model predictive control,H-MPC),所提控制方法结合了有限集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS-MPC)以及快速模型预测控制(fast model predictive control, F-MPC)。然后,通过构建两侧独立的价值函数减少了控制方法的计算量,同时也实现了五桥臂解耦控制。最后,相比传统线性(例如PI)和非线性(例如无源控制passivity-based control,PBC)的控制策略,所提复合模型预测控制在电压补偿、负序电压抑制以及谐波电流补偿等方面具有一定优势,并在一定程度上避免了复杂的参数整定及坐标变化环节。仿真实验结果证明了所提控制方法的可行性和优越性。

关键词：桥臂故障电能质量模块化多电平统一电能质量调节器五桥臂拓扑复合模型预测控制

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动态能源与地理信息融合的光储充电站电动汽车充电路径引导

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 72-80页

作者：杨有为徐春梅彭道刚邢蕾上海电力大学自动化工程学院上海200090

电动汽车(EV)的出行、充电行为在对交通系统运行规律造成影响的同时,也使得能源网络负荷的时空分布发生改变。为此,考虑光储充一体化系统的特点,结合大规模EV、区域路网、配电网以及光储充电站的动态信息,构建了精细化的车-站-路-网动... 详细信息

电动汽车(EV)的出行、充电行为在对交通系统运行规律造成影响的同时,也使得能源网络负荷的时空分布发生改变。为此,考虑光储充一体化系统的特点,结合大规模EV、区域路网、配电网以及光储充电站的动态信息,构建了精细化的车-站-路-网动态融合模型;在此基础上,分别从用户、交通路网、电网3个角度构建包含行程时间、交通拥堵情况、电网稳定性的多目标优化函数。针对当前模型的高复杂度,运用分层规划和双向搜索思路对LPA*路径规划算法进行改进,从而实现动态环境下的充电路径引导。以某市一区域路网为例进行仿真,结果表明:与现有的策略相比,所提充电路径引导策略能很好地解决因EV充电带来的局部道路拥挤、区域光储能源消纳不均衡等问题。

关键词：电动汽车光储充电站地理信息系统能源网络充电路径引导分层规划

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基于形态学算子及边界约束的快速去雾算法

电光与控制 2024年

作者：苑泽齐黄福珍上海电力大学自动化工程学院

针对暗通道先验去雾算法存在透射率估计不准确、运行时间过于冗长，在天空区域存在颜色失真等缺陷，提出一种新的基于暗通道先验的快速去雾算法。首先对有雾图像进行灰度腐蚀，利用改进的暗通道来确定全局大气光值；其次利用大气光归一... 详细信息

针对暗通道先验去雾算法存在透射率估计不准确、运行时间过于冗长，在天空区域存在颜色失真等缺陷，提出一种新的基于暗通道先验的快速去雾算法。首先对有雾图像进行灰度腐蚀，利用改进的暗通道来确定全局大气光值；其次利用大气光归一化最小通道图，以此来计算初始透射率；然后采用形态学闭、开运算来平滑透射率，根据边界约束条件下的最小化目标函数迭代出最优透射率；最后利用大气散射模型得到去雾后的图像。实验结果表明，所提算法在视觉效果上取得良好的结果，在各项图像质量评价指标上展现出良好的去雾能力，在速度上远远优于传统暗通道先验去雾算法。

关键词：图像去雾暗通道先验形态学算子边界约束

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基于NGO-VMD的混合储能功率分配策略

中国电力 2024年

作者：王海燕钱林宇上海电力大学自动化工程学院

为解决风电场并网时的功率波动影响电网稳定性的问题，提出了一种基于北方苍鹰(northern goshawk optimization，NGO)算法优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)参数的混合储能功率分配策略。首先，按照风电场并网技... 详细信息

为解决风电场并网时的功率波动影响电网稳定性的问题，提出了一种基于北方苍鹰(northern goshawk optimization，NGO)算法优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)参数的混合储能功率分配策略。首先，按照风电场并网技术规范采用自适应平均滤波法对风力发电功率滤波，并由滤波后的并网功率计算出波动功率。然后采用北方苍鹰优化VMD算法中K值(分解模态数)和α值(二次惩罚因子)的最优值组合，将波动功率信号经VMD分解后实现在锂电池和超级电容器的功率分配，最后采用双重模糊控制对混合储能系统(Hybrid energy storage system，HESS)的荷电状态进行优化，完成混合储能功率的二次分配。仿真结果表明，该控制策略不仅能够满足风电并网最大功率波动要求，还可以保持荷电状态(state of charge，SOC)维持在合理范围，实现HESS长期安全运行。

关键词：风电并网北方苍鹰算法变分模态分解混合储能模糊控制

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提升光伏逆变器运行范围的新型控制策略

电源学报 2024年

作者：黄烈钢周建萍杨浩周靖涛上海电力大学自动化工程学院

级联H桥光伏逆变器易发生光伏组件被遮挡、器件老化等问题，这会导致H桥各单元之间输出功率的不均衡，部分单元由于功率过大则可能会发生过调制，导致并网电流的性能变差和引发逆变器系统整体的不稳定。针对此问题，本文提出了一种分段... 详细信息

级联H桥光伏逆变器易发生光伏组件被遮挡、器件老化等问题，这会导致H桥各单元之间输出功率的不均衡，部分单元由于功率过大则可能会发生过调制，导致并网电流的性能变差和引发逆变器系统整体的不稳定。针对此问题，本文提出了一种分段式提升光伏逆变器运行范围的改进控制策略。对部分过调制单元进行三次谐波补偿和多次谐波补偿，对于严重过调制单元先降低其输出功率，然后进行多次谐波补偿。该策略扩大了逆变器的运行范围，保证严重功率不均衡时所有单元不发生过调制，且并网电流波形良好。理论分析和仿真结果证明了新型控制策略的可行性和有效性。

关键词：光伏逆变器过调制谐波补偿严重功率不均衡

基于安全强化学习的热电联产机组经济调度策略研究

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系统仿真学报 2024年

作者：王欣崔承刚王想想朱平上海电力大学自动化工程学院

针对深度强化学习（DRL）算法在热电联产（CHP）机组优化中缺乏安全性和稳定性保证的问题，提出了一种基于安全强化学习（SRL）的调度优化方法。该方法将DRL算法与控制障碍函数（CBF）相结合，探索安全稳定的优化策略。首先，在Dymola... 详细信息

针对深度强化学习（DRL）算法在热电联产（CHP）机组优化中缺乏安全性和稳定性保证的问题，提出了一种基于安全强化学习（SRL）的调度优化方法。该方法将DRL算法与控制障碍函数（CBF）相结合，探索安全稳定的优化策略。首先，在Dymola平台以CHP机组为热源建立了区域供热系统模型。其次，设计了CHP机组经济调度的马尔科夫决策过程（MDP）模型，并通过CBF指导DRL安全探索。最后，通过在供热系统模型上对比CBF-DRL方法、标准DRL方法和非线性数学优化器的仿真结果，得出以下结论：CBF-DRL方法在复杂且非线性的区域供热系统中，不仅能够提升DRL算法的收敛速度，还能够有效利用供热管道的热惯性提高CHP机组的经济效益，并在安全性方面表现出显著的优势。

关键词：热电联产区域供热系统安全强化学习控制障碍函数经济调度协同仿真

基于轻量化GCP-YOLOv8s的绝缘子缺陷检测

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激光与光电子学进展 2024年

作者：黄福珍王天赐上海电力大学自动化工程学院

针对航拍图像进行绝缘子缺陷检测时存在复杂背景下小缺陷难捕捉、模型参数量庞大的问题，提出一种基于改进GCP-YOLOv8s的无人机绝缘子缺陷检测方法。首先，引入GSConv替换网络中的普通卷积，降低了模型的参数量。其次，将C2f中的Bottlen... 详细信息

针对航拍图像进行绝缘子缺陷检测时存在复杂背景下小缺陷难捕捉、模型参数量庞大的问题，提出一种基于改进GCP-YOLOv8s的无人机绝缘子缺陷检测方法。首先，引入GSConv替换网络中的普通卷积，降低了模型的参数量。其次，将C2f中的Bottleneck模块替换为FasterNet Block模块，设计了一种轻量化模块C2f-Faster，进一步压缩了模型大小。为了提高网络的特征提取能力，在C2f-Faster前向网络中引入EMA注意力形成CF-EMA轻量化特征提取模块，有效的解决了复杂背景下小缺陷特征难提取的问题。最后，为了防止小缺陷特征信息的流失，通过添加额外的小缺陷检测层来增强浅层和深层特征图之间的融合，从而提高对小缺陷的检测精度。实验结果表明，GCP-YOLOv8s的mAP@0.5值达到97.6%，相较于YOLOv8s提升1.8个百分点，其参数量仅为7.2 MB，比YOLOv8s减少36.3%，实现了检测精度和模型轻量化的有效平衡。

关键词：绝缘子缺陷检测 YOLOv8s GSConv 轻量化注意力