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弱电网下基于电网电压前馈的并网逆变器阻抗重塑控制策略

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2553-2566页

作者：杨明杨倬李玉龙朱军河南理工大学电气工程与自动化学院河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

弱电网下,锁相环在基波以上频段引入的负阻特性,会降低系统输出阻抗的相位,严重影响系统稳定性。鉴于此,该文通过系统控制框图等效变换,推导得到可以消除锁相环负阻特性的电网电压前馈函数,进而提出一种基于电网电压前馈控制的并网逆变... 详细信息

弱电网下,锁相环在基波以上频段引入的负阻特性,会降低系统输出阻抗的相位,严重影响系统稳定性。鉴于此,该文通过系统控制框图等效变换,推导得到可以消除锁相环负阻特性的电网电压前馈函数,进而提出一种基于电网电压前馈控制的并网逆变器阻抗重塑控制策略。同时,为了提高该策略的普适性,该文利用函数近似和多目标约束为电网电压前馈函数的优化提供两种设计方法,并从系统基波电流跟踪性能、并网功率因数等方面进行误差分析,从而证明其函数优化设计方法的可行性。理论分析表明,优化后的电网电压前馈控制策略,可以有效地对系统输出阻抗相位特性进行重塑,很大程度上拓宽了系统对电网阻抗的适应范围。最后,通过仿真与实验验证所提控制策略的有效性。

关键词：弱电网并网逆变器阻抗重塑锁相环稳定性

基于双二阶滤波器的LCL型并网逆变器延时补偿方法

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 145-157页

作者：赵铁英李俊然高宁田培建河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003

为了抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,电容电流反馈有源阻尼被广泛应用于LCL型并网逆变器中。由于数字控制延时带来的不利影响,电容电流反馈有源阻尼的阻尼性能被严重削弱。负阻尼区域出现在f_(s)/6到f_(s)/2之间,减弱了并网逆变器的稳定性... 详细信息

为了抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,电容电流反馈有源阻尼被广泛应用于LCL型并网逆变器中。由于数字控制延时带来的不利影响,电容电流反馈有源阻尼的阻尼性能被严重削弱。负阻尼区域出现在f_(s)/6到f_(s)/2之间,减弱了并网逆变器的稳定性和对电网阻抗变化下的鲁棒性。在电容电流反馈通道上插入一个双二阶滤波器来补偿数字控制延时带来的相位滞后,正阻尼范围可以扩展到f_(s)/3,从而实现了对电网阻抗变化的高鲁棒性。选择了合适的离散化方法,分析了补偿后的系统稳定性。提出了一个详细的闭环参数设计流程,以获得良好的控制性能。最后,实验结果验证所提方法的有效性和参数设计流程的可行性。

关键词：有源阻尼并网逆变器 LCL滤波器延时补偿正阻尼范围弱电网

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基于RFIO的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别

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中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 441-448,456页

作者：杨金显王赛飞袁旭瑶河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454000 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

为提高随钻姿态测量精度,提出一种基于旋转霜冰优化器(RFIO)的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别方法。首先对等效反向旋转惯导进行误差分析,以随钻姿态误差构造等效反向旋转误差目标函数,以钻停时角速度、加速度和磁场强度关系构造... 详细信息

为提高随钻姿态测量精度,提出一种基于旋转霜冰优化器(RFIO)的等效反向旋转随钻陀螺仪误差参数识别方法。首先对等效反向旋转惯导进行误差分析,以随钻姿态误差构造等效反向旋转误差目标函数,以钻停时角速度、加速度和磁场强度关系构造等效反向旋转误差约束条件,通过RFIO算法辨识误差参数。其次,根据历史目标函数、莱维飞行及RFIO迭代次数设计一种动态上下界策略,提高了目标函数的识别速度;根据当前目标函数值与最优值之间距离设计一种旋转游走策略,提高了误差参数识别精度。实验结果表明,工具面角和井斜角误差控制在±0.4°左右,方位角误差控制在±0.8°左右。与未等效反向旋转相比,工具面角精度提升约60%,井斜角精度提升约66.7%,方位角精度提升约70.4%。

关键词：随钻姿态误差等效反向旋转旋转霜冰优化器旋转游走策略

弱电网下计及并网逆变器耦合效应的新型锁相环设计方法及其稳定性分析

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电网技术 2024年

作者：葛豪宇杨明方聪朱军河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室(河南理工大学)

针对弱电网下并网逆变器电流环、锁相环和电网阻抗三者相互耦合引发系统失稳的问题。首先建立弱电网下并网逆变器数学模型，分析锁相环和电流环之间的耦合原理。然后基于零极点分布和Nyquist稳定判据，揭示电网阻抗与锁相环带宽变化时... 详细信息

针对弱电网下并网逆变器电流环、锁相环和电网阻抗三者相互耦合引发系统失稳的问题。首先建立弱电网下并网逆变器数学模型，分析锁相环和电流环之间的耦合原理。然后基于零极点分布和Nyquist稳定判据，揭示电网阻抗与锁相环带宽变化时导致系统鲁棒性下降的主要原因。鉴于此，通过构造前置环节以重塑锁相环传递函数，进而提出一种新型锁相环控制结构，同时给出具体的参数设计方法。理论分析表明，所提新型锁相环可以消除锁相环带宽对系统鲁棒性的影响，实现锁相环带宽与电流环的解耦，提高了系统对弱电网的适应能力。最后，通过仿真和实验对所提新型锁相环设计方法的有效性进行验证。

关键词：弱电网并网逆变器新型锁相环参数设计鲁棒性

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电池储能系统均衡方法研究综述

电工技术学报 2024年第13期39卷 4204-4225页

作者：郭向伟王晨钱伟陈思哲河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室(河南理工大学) 焦作454003 广东工业大学自动化学院广州510006

电池储能系统具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点,在包含高比例可再生新能源的新型电力系统中发挥重要作用。电池储能系统的显著特点是单体数量众多,各单体间不可避免的一致性差异将对其能量利用率、循环寿命、安全性产生严重... 详细信息

电池储能系统具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点,在包含高比例可再生新能源的新型电力系统中发挥重要作用。电池储能系统的显著特点是单体数量众多,各单体间不可避免的一致性差异将对其能量利用率、循环寿命、安全性产生严重影响。该文对电池储能系统均衡方法进行了综述。首先,分析了串并联电池组的特点及均衡的必要性;其次,重点评析了不同类型均衡变量、均衡拓扑、均衡控制方法所具备的特点,通过详细对比研究,表明各自的发展趋势;最后,对电池储能系统主动均衡方法进一步的研究方向进行了展望。该文旨在为未来进一步开展电池储能系统主动均衡方法的研究提供参考。

关键词：电池储能系统均衡变量均衡拓扑均衡控制综述

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

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电网技术 2024年第3期48卷 1263-1272页

作者：孙标广李静争张迁迁河南理工大学电气工程与自动化学院河南省焦作市454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室(河南理工大学) 河南省焦作市454003 焦作市光源电力集团有限公司河南省焦作市454100

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应... 详细信息

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

关键词：双向全桥DC-DC变换器双重移相控制最小回流功率电流应力直流微电网

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基于改进蚁群算法的复杂环境路径规划

复杂系统与复杂性科学 2024年第3期 93-99页

作者：杨俊起刘飞洋张宏伟河南理工大学电气工程与自动化学院河南理工大学河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室

针对蚁群算法在复杂环境下难以收敛、最优值差的问题，提出了一种改进蚁群算法。引入修正策略，提出两种局部修正方法以减少无效路径。提出一种自适应信息素更新机制，将初始信息素与蚂蚁所释放的信息素区分挥发；针对每次迭代蚂蚁所释... 详细信息

针对蚁群算法在复杂环境下难以收敛、最优值差的问题，提出了一种改进蚁群算法。引入修正策略，提出两种局部修正方法以减少无效路径。提出一种自适应信息素更新机制，将初始信息素与蚂蚁所释放的信息素区分挥发；针对每次迭代蚂蚁所释放的信息素，通过设计时变挥发因子的变化律单独挥发，得到自适应挥发强度的信息素挥发机制。最后，将算法应用到不同复杂环境，与已有改进蚁群算法对比分析，研究结果说明改进算法在有效时间、平均距离、最短距离的优越性。

关键词：蚁群算法改进蚁群算法全局优化路径规划

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基于二阶相位补偿器的LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼策略

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太阳能学报 2024年第8期45卷 229-239页

作者：孙标广杨泽昆河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

在控制延时环节的影响下,并网逆变器系统出现了有效阻尼区域过窄的问题。鉴于此,提出在电容电流反馈支路中加入新型二阶相位超前补偿环节,补偿后电容电流反馈有源阻尼(CCFAD)的有效阻尼边界频率从f_(s)/6提高至0.34f_(s)。优化电容电流... 详细信息

在控制延时环节的影响下,并网逆变器系统出现了有效阻尼区域过窄的问题。鉴于此,提出在电容电流反馈支路中加入新型二阶相位超前补偿环节,补偿后电容电流反馈有源阻尼(CCFAD)的有效阻尼边界频率从f_(s)/6提高至0.34f_(s)。优化电容电流反馈系数的参数设计方法,并在离散域下分析所提控制策略的闭环极点轨迹。通过与已有策略仿真和实验结果的对比分析,结果表明在电网阻抗增加、滤波器参数宽范围波动的工况下,所提策略具有更高的鲁棒性。

关键词：延时并网逆变器补偿参数设计鲁棒性

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锂电池自适应无迹H滤波SoC估计研究

储能科学与技术 2024年

作者：钱伟赵大中郭向伟王亚丰李文静河南理工大学电气工程与自动化学院河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室

荷电状态（State of Charge， SoC）作为表征锂电池剩余电量的关键指标，其精确估计对于合理使用电池电量、保障电池安全具有重要意义。本文针对基于H∞滤波（H Infinity Filter， HIF）估计SoC时鲁棒性好但估计精度低的问题，提出一种... 详细信息

荷电状态（State of Charge， SoC）作为表征锂电池剩余电量的关键指标，其精确估计对于合理使用电池电量、保障电池安全具有重要意义。本文针对基于H∞滤波（H Infinity Filter， HIF）估计SoC时鲁棒性好但估计精度低的问题，提出一种自适应无迹H∞滤波（Adaptive Unscented H Infinity Filter， AU＿HIF）SoC估计方法，以提高SoC估计精度。首先，选择能够在精度和复杂度间取得良好平衡的双极化（Dual Polarization，DP）等效电路模型进行新型估计算法的设计；其次，结合无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter， UKF）算法相比于传统扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter， EKF）算法更适用于非线性系统状态估计的特点，文章基于先验误差协方差矩阵设计新型渐消因子，实现自适应无迹H∞滤波算法的设计，以减小陈旧测量值对估计结果的影响，提高滤波算法的跟踪能力及估计精度。最后，通过搭建自主实验平台获取实际模拟工况数据，验证了文章所提自适应无迹H∞滤波算法相比于传统H∞滤波算法、传统UKF算法和其他类型改进H∞滤波算法具有更高的估计精度及更好的鲁棒性。文章研究内容对提高新能源汽车、储能电站等电池系统的SoC估计精度具有重要意义。

关键词：锂电池 SoC H 滤波 DP模型渐消因子