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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

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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

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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

三相Vienna整流器的二阶非奇异终端滑模模型预测控制

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南方电网技术 2024年

作者：朱艺锋夏雷斌张艺李斌李绍令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

针对三相Vienna整流器采用传统控制在系统负荷变化、网侧电压波动时响应速度慢、抗干扰性差的问题，以及常用滑模控制存在的抖振、稳态误差等问题，提出了基于二阶非奇异终端滑模和模型预测的控制策略。在电压外环引入二阶非奇异终端滑... 详细信息

针对三相Vienna整流器采用传统控制在系统负荷变化、网侧电压波动时响应速度慢、抗干扰性差的问题，以及常用滑模控制存在的抖振、稳态误差等问题，提出了基于二阶非奇异终端滑模和模型预测的控制策略。在电压外环引入二阶非奇异终端滑模控制，以实现在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。在内环采用模型预测电流控制，使输入电流具有快速跟踪速度的同时保持低谐波畸变率。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

关键词： Vienna整流器二阶非奇异终端滑模控制抖振动态响应

考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略

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电工技术学报 2024年

作者：王浩仵哲康博阳李斌李绍令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

针对电动汽车作为灵活储能分散接入交直流混合微电网后过度依赖双向互联接口变换器进行子网间储能交互的问题，提出了一种考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略。首先，考虑交、直流子网净功率和功率互济级... 详细信息

针对电动汽车作为灵活储能分散接入交直流混合微电网后过度依赖双向互联接口变换器进行子网间储能交互的问题，提出了一种考虑电动汽车和蓄电池联合储能的交直流混合微电网功率协调控制策略。首先，考虑交、直流子网净功率和功率互济级最大传输功率作为约束条件，将其划分为4种运行状态，并进一步分析功率互济级功率传输方向和储能荷电状态，详细划分不同模式对应的具体工况；然后，考虑电动汽车和蓄电池的响应优先级，设计联合储能动作规则，并详细研究交、直流子网和联合储能子网间的功率交互，制定功率协调控制策略，提出系统模式及工况切换方法；最后，基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了交直流混合微电网仿真模型对本文所提控制策略进行验证。

关键词：交直流混合微电网联合储能电动汽车功率互济级响应优先级协调控制

联合改进滑模观测器的自适应卡尔曼滤波荷电状态估计

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电工技术学报 2024年

作者：钱伟王浩宇郭向伟李万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

锂电池荷电状态(SOC)的精确估计对于提高电池能量利用率、保障电池安全运行具有重要意义。针对模型不确定性导致基于卡尔曼滤波(KF)的SOC估计方法精度低的问题，提出一种联合改进型滑模观测器(ISMO)的自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法以... 详细信息

锂电池荷电状态(SOC)的精确估计对于提高电池能量利用率、保障电池安全运行具有重要意义。针对模型不确定性导致基于卡尔曼滤波(KF)的SOC估计方法精度低的问题，提出一种联合改进型滑模观测器(ISMO)的自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法以实现SOC高精度估计。首先，基于双极化(DP)等效电路模型建立融合饱和函数的ISMO，以降低传统滑模观测器的抖振。其次，设计一种新型自适应衰减因子，以降低过往陈旧测量数据对扩展卡尔曼滤波估计结果的影响，并基于融合饱和函数的ISMO，实现联合ISMO的AEKF估计方法设计。最后，基于自主实验平台获取实测模拟工况数据搭建仿真模型，验证了本文所提ISMO＿AEKF算法在不同工况下，相比于AEKF、ISMO＿EKF和其他同类型联合算法，具有更高的估计精度及鲁棒性。

关键词：荷电状态饱和函数滑模观测器自适应衰减因子卡尔曼滤波

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基于ISO的随钻磁力计误差补偿

电子测量与仪器学报 2024年

作者：杨金显袁旭瑶王赛飞蔡纪鹏尹凤帅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

针对随钻测量（MWD）中，微机电系统（MEMS）磁力计测量地磁数据误差大，导致磁方位角解算精确度低的问题，提出改进技能优化(improved skill optimization，ISO)的磁力计误差参数估计方法。首先根据磁力计输出特性建立多参数误差模型... 详细信息

针对随钻测量（MWD）中，微机电系统（MEMS）磁力计测量地磁数据误差大，导致磁方位角解算精确度低的问题，提出改进技能优化(improved skill optimization，ISO)的磁力计误差参数估计方法。首先根据磁力计输出特性建立多参数误差模型，根据当地地磁矢量与磁力计输出矢量的模值关系，通过最小化原则构造非线性误差目标函数，重力矢量和磁场矢量之间的点积值为固定值作为约束函数，采用SO算法进行寻优。由于磁误差源多估计难度大，在SO基础上提出ISO算法，采用Tent混沌反向学习初始化策略改善初始种群的随机性，保留最优解的同时增加磁误差参数解空间的多样性。引入自适应技能强度因子，并增加成员间技能交叉规避局部最优，改善ISO磁误差参数寻优技能步长，减小算法运行时间，优化全局搜索能力，提高磁力计误差补偿精度。最后通过转台实验和模拟钻进实验验证ISO方法补偿性能，通过与SO算法和PSO算法对比，实验结果表明该算法对磁力计误差参数优化效果显著，计算出的地磁模值误差范围减小至±0.2μT，方位角绝对误差均值降至2.1°，说明了参数优化后磁力计输出误差明显减小，该方法可以有效提高MEMS磁力计量测精度，可以获得可靠的方位角，验证了ISO的有效性。

关键词：磁力计 ISO算法 Tent混沌反向学习自适应技能强度因子技能交叉方位角

基于无模型自适应迭代学习的液压锚杆钻机转速控制

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：朱敏卜旭辉梁嘉琪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

针对存在参数不确定、非线性约束液压锚杆钻机回转系统的转速高精度控制问题，利用钻机作业的重复性，提出了一种基于无模型自适应迭代学习的液压锚杆钻机回转系统转速控制方案。首先，搭建钻机回转控制系统关于转速的状态空间模型。其... 详细信息

针对存在参数不确定、非线性约束液压锚杆钻机回转系统的转速高精度控制问题，利用钻机作业的重复性，提出了一种基于无模型自适应迭代学习的液压锚杆钻机回转系统转速控制方案。首先，搭建钻机回转控制系统关于转速的状态空间模型。其次，利用动态线性化技术，构造钻机回转系统液压马达与伺服阀电流在迭代域的等价线性映射关系，并根据系统采集的历史伺服阀电流输入、液压马达转角输出数据，提出无模型自适应迭代学习转速控制设计方法。然后在理论上给出液压锚杆钻机回转系统转速跟踪误差沿数据方向以及重复作业方向的渐近收敛性。最后，利用MATLAB软件和AMEsim平台联合仿真验证算法的有效性。结果表明，相比于传统PID算法和迭代学习控制算法，所提出的算法在不需要已知锚杆钻机系统模型的情况下，能够仅利用可测数据实现钻机转速的高精度控制，并且在面对突加外部干扰、油温波动情况下仍具备良好的自适应、抗干扰能力。

关键词：无模型自适应控制迭代学习控制液压锚杆钻机回转系统联合仿真