基于主动惯量补偿的高性能压电旋转驱动器

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作者 于海洋 闫鹏 孟令臣 《光学精密工程》 北大核心 2025年第10期1571-1583,共13页

为了抑制小惯量动子明显的回退运动以实现高效稳定的粘滑运动,提出了一种基于主动惯量补偿的新型压电旋转驱动器设计。通过主动惯量补偿和驱动电压时序优化,实现对动子回退运动的抑制,从而提高速度与运动平滑性。基于主动惯量补偿法,分... 为了抑制小惯量动子明显的回退运动以实现高效稳定的粘滑运动,提出了一种基于主动惯量补偿的新型压电旋转驱动器设计。通过主动惯量补偿和驱动电压时序优化,实现对动子回退运动的抑制,从而提高速度与运动平滑性。基于主动惯量补偿法,分析了驱动器的工作原理。对驱动器结构进行分析与仿真,通过对比有无主动惯量补偿的效果,从理论上验证了主动惯量补偿法的可行性。并搭建了驱动小惯量动子的实验系统,对输出性能进行了一系列测试。实验结果表明:基于主动惯量补偿可以抑制79.77%的动子回退角度,基于主动惯量补偿的压电旋转驱动器最小分辨率为1.12μrad及实现了813.85 mrad/s的最大转速。该方法可实现小惯量动子高效稳定的粘滑运动,达成压电旋转驱动器的高性能输出,在微纳操作等复杂工作空间的超精密领域具有较大应用潜力。 展开更多

关键词 主动惯量补偿 粘滑运动 小惯量动子 回退抑制 旋转驱动器

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风电集群汇集的共享储能虚拟惯量补偿控制策略 被引量：1

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作者 李世春 苏凌杰 +3 位作者 罗林华 王丽君 王小雨 钟浩 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期60-68,78,共10页

针对大规模风电并网导致系统惯量削弱问题,提出风电集群汇集的共享储能虚拟惯量补偿控制策略。首先,计算风电集群惯量削弱量及共享储能电站的惯量补偿目标;然后,根据惯性响应的基本物理意义,定义储能装置的虚拟惯量;接着,探明其时变特性... 针对大规模风电并网导致系统惯量削弱问题,提出风电集群汇集的共享储能虚拟惯量补偿控制策略。首先,计算风电集群惯量削弱量及共享储能电站的惯量补偿目标;然后,根据惯性响应的基本物理意义,定义储能装置的虚拟惯量;接着,探明其时变特性,求解储能虚拟惯量时域过程,确定储能电站以及各储能单元虚拟惯量补偿目标,提出各储能单元补偿目标动态设置控制参数的控制策略;最后,通过Matlab/Simulink仿真,验证了所提策略在不同储能配置容量、不同风电渗透率下均具有良好控制效果和适应性。 展开更多

关键词 风电集群 共享储能 惯量削弱量 储能虚拟惯量 惯量补偿控制策略

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基于虚拟惯量计算的储能虚拟惯量补偿控制方法 被引量：5

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作者 李世春 邓蕊 +3 位作者 薛臻瑶 申骜 柴俊杰 宋秋爽 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2023年第11期114-121,共8页

为使储能装置能够根据与频率稳定相关联的惯量补偿目标执行补偿控制,提出了“基于虚拟惯量计算的储能虚拟惯量补偿控制方法”。首先依据参数的基本物理意义和储能控制模型,定义计算储能虚拟惯量(H_(BESS)),进而建立H_(BESS)与储能虚拟... 为使储能装置能够根据与频率稳定相关联的惯量补偿目标执行补偿控制,提出了“基于虚拟惯量计算的储能虚拟惯量补偿控制方法”。首先依据参数的基本物理意义和储能控制模型,定义计算储能虚拟惯量(H_(BESS)),进而建立H_(BESS)与储能虚拟惯量控制相关参数的解析函数关系。然后提出由惯量补偿目标确定储能虚拟惯量控制参数,通过动态调节控制参数来跟踪惯量补偿目标的策略,即虚拟惯量补偿控制方法。最后通过独立微电网算例系统,验证了HBESS计算结果的精确性和控制策略的有效性。 展开更多

关键词 储能装置 虚拟惯量 惯量补偿目标 虚拟惯量控制参数 虚拟惯量补偿控制方法

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一种基于储能技术的风电场虚拟惯量补偿策略 被引量：112

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作者 刘巨 姚伟 +3 位作者 文劲宇 艾小猛 罗卫华 黄莹 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第7期1596-1605,共10页

变速恒频风电机组转子动能被变频器与电网"隔离",使得其对电网贡献的惯量几乎为零。随着风电渗透率不断提高,电网的频率稳定性问题也随之加大。因此各国风电并网导则均明确要求风电场需具有参与系统频率调整的能力。由于风电... 变速恒频风电机组转子动能被变频器与电网"隔离",使得其对电网贡献的惯量几乎为零。随着风电渗透率不断提高,电网的频率稳定性问题也随之加大。因此各国风电并网导则均明确要求风电场需具有参与系统频率调整的能力。由于风电场内部机组数量庞大,机组间运行工况不一致,风电场层面的控制仍具有很大难度。为此文中定义风电–储能系统的虚拟惯量,研究储能装置协助风电场进行惯量补偿的容量要求,并基于模糊逻辑控制提出一种利用储能装置补偿风电场惯量的控制策略。仿真研究表明:所提虚拟惯量补偿策略能够有效补偿风电场虚拟惯量、协调风电–储能系统和常规电网之间的能量交换,使风电场迅速响应系统的频率变化,从而有效地提高大规模风电场接入系统的频率稳定性。 展开更多

关键词 风电场 储能 惯量补偿 频率稳定 模糊逻辑

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基于频率安全约束-惯量削弱分摊的风电场惯量补偿控制方法 被引量：3

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作者 李世春 柴俊杰 +3 位作者 周沁 薛臻瑶 申骜 邓蕊 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期41-48,58,共9页

大规模风电并网导致电网惯量不断削弱、系统频率特性恶化,风电场应根据产生的惯量削弱情况承担维持电网频率安全的义务。首先,根据电网频率约束指标求解维持频率安全的临界惯量,并结合实际惯量求解电网惯量补偿目标。然后,通过计算各风... 大规模风电并网导致电网惯量不断削弱、系统频率特性恶化,风电场应根据产生的惯量削弱情况承担维持电网频率安全的义务。首先,根据电网频率约束指标求解维持频率安全的临界惯量,并结合实际惯量求解电网惯量补偿目标。然后,通过计算各风电场对电网惯量的削弱量,按照削弱量比例分配各风电场、风机的虚拟惯量补偿目标;再根据惯量补偿目标和风速动态设置惯性控制增益,使风机、风电场响应惯量补偿目标,能够保障电网惯量安全。最后,在IEEE 39节点算例系统中验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 大规模风电 频率安全约束 惯量削弱 临界惯量 虚拟惯量补偿目标

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基于惯量“削弱-补偿”责任分担的风电场虚拟惯量控制方法 被引量：5

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作者 李世春 王丽君 +3 位作者 薛臻瑶 苏凌杰 王小雨 李振兴 《智慧电力》 北大核心 2023年第11期30-37,共8页

针对大规模风电并网可能导致电网惯量削弱、系统频率特性变差的问题,提出了基于惯量“削弱-补偿”责任分担的风电场虚拟惯量控制方法。首先依据惯量“削弱-补偿”责任分担的思想,计算风电场、风电机组惯量补偿目标,进而建立惯量补偿目... 针对大规模风电并网可能导致电网惯量削弱、系统频率特性变差的问题,提出了基于惯量“削弱-补偿”责任分担的风电场虚拟惯量控制方法。首先依据惯量“削弱-补偿”责任分担的思想,计算风电场、风电机组惯量补偿目标,进而建立惯量补偿目标与虚拟惯量关键控制参数、状态参数之间的时域函数关系;再根据风电机组惯量补偿目标来动态设置控制参数,执行虚拟惯量补偿控制策略。最后通过算例系统验证所提理论方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 大规模风电 惯量削弱 责任分担 惯量补偿目标 虚拟惯量控制参数 虚拟惯量补偿控制方法

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基于惯量刚度协同补偿的配电系统电压矢量动态优化

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作者 周佩奕 尚磊 +1 位作者 董旭柱 田野 《广东电力》 北大核心 2024年第10期55-65,共11页

配电系统是用户供电的“最后一公里”,决定了用户的供电质量,影响用户设备的高质量运行。为探索负荷扰动下配电系统电压幅值和相位动态(即电压矢量动态)问题,从逆变器惯量及刚度的内涵出发,提出了基于逆变器惯量刚度协同补偿的电压优化... 配电系统是用户供电的“最后一公里”,决定了用户的供电质量,影响用户设备的高质量运行。为探索负荷扰动下配电系统电压幅值和相位动态(即电压矢量动态)问题,从逆变器惯量及刚度的内涵出发,提出了基于逆变器惯量刚度协同补偿的电压优化方法,分析了该方法优化电压矢量的作用机理,并与目前常用的补偿装置对比。在MATLAB/Simulink平台上搭建典型的配电系统场景,仿真对比惯量刚度补偿器和静止无功发生器对电压矢量的改善效果,分析不同扰动下的电压动态变化和异步电动机的运行情况。结果表明:基于惯量刚度的协同补偿方法对电压幅值及相位的突变均有显著的抑制效果,在静止无功发生器加剧相位跳变的情况下,该方法能减少接近60%的跳变幅度,同时能够有效提升扰动下异步电动机的运行性能。这证明了所提优化方法的有效性。 展开更多

关键词 惯量刚度协同补偿 电压矢量 相位跳变 配电系统 异步电动机 动态优化

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惯量–刚度补偿器增强接入弱电网风电场直流电压时间尺度小干扰稳定的作用机理分析 被引量：14

8

作者 尚磊 董旭柱 刘超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期2321-2330,共10页

以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电... 以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电力系统直流电压时间尺度小干扰稳定性的作用机理。该文首先以全功率风电机组为例介绍弱电网中风电机组直流电压时间尺度动态特性,推导直流电压时间尺度风电机组小信号模型并利用转矩法分析其小干扰稳定性;而后介绍惯量–刚度补偿器的基本结构和控制;然后建立弱电网下包含惯量–刚度补偿器与风电机组小信号模型,并分析直流电压时间尺度的小干扰稳定性;最后利用复转矩系数法分析惯量–刚度补偿器对直流电压时间尺度同步和阻尼功率分量的影响。理论分析和仿真结果验证了惯量–刚度补偿器对增强弱电网下风电场、风电机群直流电压时间尺度小干扰稳定性的有效性。 展开更多

关键词 惯量–刚度补偿器 直流电压时间尺度 小干扰稳定 风力发电 弱电网

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风力机模拟器的阻尼补偿策略与实验验证 被引量：7

9

作者 徐洋超 殷明慧 +3 位作者 陈载宇 李赟 刘建坤 汪成根 《电力工程技术》 2017年第6期46-52,共7页

风力机模拟器作为模拟实际风力机的重要工具,可以简化风电研究的实验过程、缩短研发周期。由于模拟器的转动惯量远小于实际风力机,现有研究主要关注于应用转动惯量补偿算法的模拟器的稳定性问题。文中发现忽略阻尼或阻尼补偿不准确会严... 风力机模拟器作为模拟实际风力机的重要工具,可以简化风电研究的实验过程、缩短研发周期。由于模拟器的转动惯量远小于实际风力机,现有研究主要关注于应用转动惯量补偿算法的模拟器的稳定性问题。文中发现忽略阻尼或阻尼补偿不准确会严重影响模拟的准确性,导致转速偏低以至无法准确模拟实际风力机的机械动态过程,并完善了风力机模拟器的传动链模型,分析了风力机模拟器与实际风机传动链的阻尼差异对动态模拟准确性的影响机理,并设计了风力机模拟器的阻尼补偿策略。基于最大功率点跟踪控制实验验证了阻尼补偿策略,结果表明改进后的风力机模拟器能够更加准确地复现风力机的机械动态过程。 展开更多

关键词 风力机模拟器 阻尼补偿 机械动态模拟 转动惯量补偿

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双馈型风电系统虚拟惯量协同控制策略的研究 被引量：2

10

作者 张怡 张秀强 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第8期259-264,共6页

针对高比例风电并网的电力系统频率稳定性问题,介绍了一种能使双馈风机具备短时惯量支撑的虚拟同步机控制理论。但由于风电行业发展迅速,致使电网频率稳定性问题日益凸显,仅靠风机提供的惯量支撑能力有限。因此,又研究一种储能系统协助... 针对高比例风电并网的电力系统频率稳定性问题,介绍了一种能使双馈风机具备短时惯量支撑的虚拟同步机控制理论。但由于风电行业发展迅速,致使电网频率稳定性问题日益凸显,仅靠风机提供的惯量支撑能力有限。因此,又研究一种储能系统协助虚拟同步机控制的风电系统补偿惯量的方法,进而提出虚拟惯量协同控制策略,该控制策略是将虚拟同步机控制的风电系统和模糊控制的储能系统相结合来共同为电网提供惯量支撑,通过在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,运行结果证实,当电网频率发生波动时,该控制策略能够为系统提供较长时间的惯量支撑避免系统因频率跌落幅度过大而出现二次下跌的现象,从而有效地提高大规模风电并网后系统的频率稳定性。 展开更多

关键词 双馈型风机 惯量补偿 储能 频率稳定

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风力机动态模拟器的仿真研究 被引量：6

11

作者 李少林 张兴 +2 位作者 杨淑英 张崇巍 曹仁贤 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1366-1372,共7页

为了满足实验室研究风力发电技术的需要,该文设计了动态风力机模拟器。在分析实际风力机与模拟系统差异的基础上,综合考虑了风力机的风剪效应、塔影效应及其风力机的大惯量特性,提出了转矩指令动态补偿的转矩模拟方案。详细分析了惯量... 为了满足实验室研究风力发电技术的需要,该文设计了动态风力机模拟器。在分析实际风力机与模拟系统差异的基础上,综合考虑了风力机的风剪效应、塔影效应及其风力机的大惯量特性,提出了转矩指令动态补偿的转矩模拟方案。详细分析了惯量补偿的原理,并对其正确性进行了数学论证。理论分析和仿真结果表明,模拟系统的动特性与风力机的理论动特性高度吻合,可方便地用于实验室条件下的风力发电技术研究。 展开更多

关键词 风力机模拟 风剪效应 塔影效应 惯量转矩补偿

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复卷机传动控制系统的设计及应用 被引量：1

12

作者 马晓宇 《中国造纸》 CAS 北大核心 2017年第1期57-61,共5页

造纸行业中的下引纸复卷机直流传动控制系统的技术关键在于退纸辊的恒张力控制。本设计围绕退纸辊的恒张力控制要求,在程序设计上必须实现退纸辊的直径计算功能、纸幅的直接张力检测补偿功能以及在系统加减速过程中动态惯量补偿功能,并... 造纸行业中的下引纸复卷机直流传动控制系统的技术关键在于退纸辊的恒张力控制。本设计围绕退纸辊的恒张力控制要求,在程序设计上必须实现退纸辊的直径计算功能、纸幅的直接张力检测补偿功能以及在系统加减速过程中动态惯量补偿功能,并结合对以上程序功能的设计和应用,对下引纸复卷机传动控制系统进行设计。 展开更多

关键词 直径计算 恒张力控制 动态惯量补偿 复卷机

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