配电变压器-静止同步补偿器的补偿机理及无源控制技术 被引量：7

1

作者 雷二涛 尹项根 +2 位作者 赖锦木 陈玉 文明浩 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期284-293,共10页

研究配电变压器高压侧中间抽头接入静止同步补偿器(STATCOM)的设计方案,对Dyn11联结组变压器中间抽头注入电流对绕组电流分布的影响进行机理分析,验证了从抽头注入电流进行无功补偿的有效性。在此基础上,建立配电变压器-静止同步补偿器(... 研究配电变压器高压侧中间抽头接入静止同步补偿器(STATCOM)的设计方案,对Dyn11联结组变压器中间抽头注入电流对绕组电流分布的影响进行机理分析,验证了从抽头注入电流进行无功补偿的有效性。在此基础上,建立配电变压器-静止同步补偿器(DT-STATCOM)的欧拉-拉格朗日模型(E-L),补偿由变压器传变引起的幅值和相位偏差,得到了网侧有功、无功解耦的无源控制律,并采用阻尼注入方法来改善系统动态性能,实现对配电系统无功的快速补偿。最后,通过仿真与动模实验验证了变压器绕组电流分布理论分析的正确性,以及采用无源控制方法的DT-STATCOM系统具有良好的无功补偿效果和快速的动态跟踪性能。 展开更多

关键词 配电变压器-静止同步补偿器 无功补偿 无源控制 注入阻尼

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基于互联与阻尼分配框架的电液伺服系统轨迹跟踪策略

2

作者 聂楸晓 陈剑 +2 位作者 龚俊杰 吴晓暄 龙雨 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第10期1865-1874,共10页

在中大型挖掘机电液伺服系统中存在复杂耦合非线性、模型不确定性,以及外部载荷不确定性等因素,都会造成挖掘机轨迹跟踪误差大,导致电液伺服系统的动态性能差。针对这一问题,提出了一种基于互联和阻尼分配(IDA)框架的反演控制器,以提高... 在中大型挖掘机电液伺服系统中存在复杂耦合非线性、模型不确定性,以及外部载荷不确定性等因素,都会造成挖掘机轨迹跟踪误差大,导致电液伺服系统的动态性能差。针对这一问题,提出了一种基于互联和阻尼分配(IDA)框架的反演控制器,以提高挖掘机工作装置在挖掘任务中的跟踪性能,并加强其鲁棒性。首先,利用先导阀、阀控非对称缸和阀控非对称缸模型构建了电液伺服系统的状态空间模型,并进一步基于哈密顿理论将该状态空间模型构造为具有扰动的三阶开环端口哈密顿系统(pH)。根据从pH系统中获得的互联矩阵和阻尼矩阵结构,逐步设计了虚拟控制信号,得到了控制律;然后,构造了一个匹配方程,以简化在其他系统上的设计和计算过程,并将期望的能量函数作为候选李雅普诺夫函数,根据李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统在期望轨迹上的收敛性和稳定性;最后,以挖掘机铲斗及其电液伺服系统为对象,采用数值仿真实验验证了基于IDA框架的反演控制算法的轨迹跟踪性能。研究结果表明:在不考虑模型不确定性的情况下,所提出的控制器与其他三种控制器相比,在位置控制上的收敛速度可提高1.9%~6.3%;在轨迹跟踪上可保持优秀的收敛速度,且最大跟踪误差降低70%~81%;在模型不确定和时变负载的情况下,所提出的控制器与其他三种控制器相比,面对冲击时的最大跟踪误差仅增加0.004 m,调节所需控制输入降低4%~20%。这表明上述控制算法具有更优秀的综合跟踪性能和更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 挖掘机 电液伺服系统 铲斗系统 先导系统模型 阀控非对称缸模型 互联阻尼分配的无源控制(IDA-PBC) 反演控制器

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基于PCHD模型的光伏Z源并网逆变器无源控制 被引量：27

3

作者 程启明 张强 +2 位作者 程尹曼 黄山 褚思远 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2723-2732,共10页

光伏Z源并网逆变这种非线性对象的一般控制方法是先线性化再线性控制,这种控制策略相对复杂且控制效果不佳。本文创新性地将基于PCHD模型的非线性无源控制引入到光伏Z源并网逆变系统中,它无需线性化处理,就可使系统具备良好的动、静态... 光伏Z源并网逆变这种非线性对象的一般控制方法是先线性化再线性控制,这种控制策略相对复杂且控制效果不佳。本文创新性地将基于PCHD模型的非线性无源控制引入到光伏Z源并网逆变系统中,它无需线性化处理,就可使系统具备良好的动、静态特性。首先分析了光伏Z源并网逆变器系统的原理,给出了系统的PCHD数学模型;再采用IDA方法设计出系统的无源控制器,并从理论上证明了系统的稳定性;最后Matlab/Simulink仿真软件和样机试验表明了,相比于采用传统的双闭环PID控制系统,采用本文无源控制系统的最大功率点跟踪更快,调节时间和上升时间更短,并网更有效,对外部参数变化响应更快,并网电流曲线更平滑,纹波更小,功率因数更高,鲁棒性更好。 展开更多

关键词 光伏 Z源并网逆变器 无源性控制 非线性控制 哈密顿函数 互联和阻尼分配 端口受控耗散哈密顿

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考虑锁相环的双馈风力发电机组无源控制 被引量：7

4

作者 马燕峰 刘海航 +3 位作者 俞人楠 刘佳 刘伟东 赵书强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第24期224-232,共9页

为了降低大规模变速风力发电机接入电网的运行风险,需要研究风力发电机组的控制策略,增加风电对系统功率振荡的抑制能力。该文通过锁相环实现dq坐标系定向以及输出参考点频率值,考虑锁相环的动态作用建立风力发电机组和电网频率之间的... 为了降低大规模变速风力发电机接入电网的运行风险,需要研究风力发电机组的控制策略,增加风电对系统功率振荡的抑制能力。该文通过锁相环实现dq坐标系定向以及输出参考点频率值,考虑锁相环的动态作用建立风力发电机组和电网频率之间的端口受控耗散哈密尔顿(PCHD)模型,根据系统平衡方程求得双馈风力发电机组(DFIG)各个状态变量的期望平衡点,然后采用互联和阻尼分配无源控制(IDA-PBC)方法获得转子电压反馈控制律,从而得到DFIG机侧换流器控制和附加阻尼控制器,以改善系统的低频振荡特性,最后以单机无穷大系统和IEEE4机2区域系统为例验证本文所提方法的有效性。 展开更多

关键词 双馈风力发电机组 互联和阻尼分配无源控制 端口受控耗散哈密尔顿 附加阻尼控制 低频振荡

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双馈风力发电机网侧变流器的PCHD建模与IDA-PB控制 被引量：4

5

作者 任佳佳 王建赜 +1 位作者 胡应宏 纪延超 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期108-113,共6页

对双馈风力发电机网侧变流器进行了建模,提出了网侧变流器降阶的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型。针对网侧变流器存在的非线性,在其降阶PCHD模型的基础上设计了相应的系统互联与阻尼分配无源性(IDA-PB)控制算法,并进一步提出了能量成型... 对双馈风力发电机网侧变流器进行了建模,提出了网侧变流器降阶的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型。针对网侧变流器存在的非线性,在其降阶PCHD模型的基础上设计了相应的系统互联与阻尼分配无源性(IDA-PB)控制算法,并进一步提出了能量成型阻尼注入的无源性控制改进策略。通过对所提出的控制策略进行仿真分析和实验验证,表明网侧变流器交流侧能够得到更好的电流特性,减少了变流器到达稳定所需的时间并改善了动态特性,从而提高了系统的稳定性和稳态精度。 展开更多

关键词 风电 变流器 端口受控耗散哈密顿系统 系统互联与阻尼分配无源性控制 能量成型控制

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基于PCH模型的航天器姿态无源控制 被引量：2

6

作者 王青 龚立纲 董朝阳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1061-1071,共11页

针对存在干扰力矩的航天器姿态控制问题,从能量角度提出一种基于端口受控哈密顿(PCH)系统模型的无源控制方法。通过将姿态控制系统表示为PCH形式,并增加与姿态误差积分有关的状态,利用互联和阻尼分配无源控制(IDA-PBC)方法进行控制器设... 针对存在干扰力矩的航天器姿态控制问题,从能量角度提出一种基于端口受控哈密顿(PCH)系统模型的无源控制方法。通过将姿态控制系统表示为PCH形式,并增加与姿态误差积分有关的状态,利用互联和阻尼分配无源控制(IDA-PBC)方法进行控制器设计,使得闭环系统具有期望的内部互连结构关系和能量耗散特性,所提出的控制方案能保证系统的输入-状态稳定性。进一步,考虑执行器的动态特性,利用反步法对控制指令进行补偿设计,结合指令滤波技术避免对虚拟控制量高阶导数的计算,并从理论上证明了闭环系统一致最终有界。仿真结果验证了本文所提控制方法相比于单独基于无源性控制方法的性能优势。 展开更多

关键词 航天器 姿态控制 哈密顿系统 无源性 阻尼分配

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基于IDA-PBC的全封闭波浪发电系统控制分析 被引量：2

7

作者 杨金明 姜元 +1 位作者 谢泽坤 黄秀秀 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期65-71,共7页

针对波浪复杂的变化特性和全封闭波浪发电系统,基于互联-阻尼配置的无源性控制(IDA-PBC)理论,提出了一种对波浪变化情况具有鲁棒性的控制算法.首先建立全封闭波浪发电系统的欧拉-拉格朗日模型(EL),并根据系统结构和动力学特性进行模型分... 针对波浪复杂的变化特性和全封闭波浪发电系统,基于互联-阻尼配置的无源性控制(IDA-PBC)理论,提出了一种对波浪变化情况具有鲁棒性的控制算法.首先建立全封闭波浪发电系统的欧拉-拉格朗日模型(EL),并根据系统结构和动力学特性进行模型分解,再基于李雅普诺夫稳定理论和阻尼注入的方法设计无源控制律,并推导出全封闭波浪发电系统最大平均输出功率下状态量期望值.在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了全封闭波浪发电系统的仿真模型,进行了无源性控制的仿真分析.仿真结果表明,所设计的无源控制律能够实现给定状态量的快速跟随,且在波浪变化条件下,也能达到控制效果. 展开更多

关键词 波浪能发电 互联-阻尼配置 无源性控制

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基于无源性的定子磁场定向感应电机控制器

8

作者 季筱隆 沈传文 +1 位作者 孟永庆 苏彦民 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期964-968,共5页

根据无源性控制的基本思想,并借鉴定子磁场定向控制理论,以定子磁场定向同步坐标系下的定子电流和定子磁通作为系统的状态变量,构建了一种新的电压源型混合控制器,并给出了系统的稳定条件.在理论分析的基础上,证明了在互联与阻尼分配的... 根据无源性控制的基本思想,并借鉴定子磁场定向控制理论,以定子磁场定向同步坐标系下的定子电流和定子磁通作为系统的状态变量,构建了一种新的电压源型混合控制器,并给出了系统的稳定条件.在理论分析的基础上,证明了在互联与阻尼分配的基于无源性的感应电机控制器设计方法中,将模型表达为欧拉方程的形式是不必要的,且动态解耦条件的数学描述约束过于严格.仿真和实验结果验证了该混合控制器的稳定性、有效性以及良好的静动态性能,同时提出的结论也由此得到了证明. 展开更多

关键词 互联与阻尼分配 无源控制 感应电机 定子磁场定向 稳定条件

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四倾转旋翼无人机无源控制与飞行实验 被引量：12

9

作者 刘重 何玉庆 +2 位作者 谷丰 杨丽英 韩建达 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1287-1298,共12页

倾转旋翼无人机以低速悬停以及快速巡航能力得到了大量的关注,但是其变化的飞行器结构(旋翼的倾转)以及较强的非线性特性(飞行速度的大范围变化)都增大了飞行控制的难度.针对一种四倾转旋翼无人机的飞行控制问题,本文中的研究内容主要... 倾转旋翼无人机以低速悬停以及快速巡航能力得到了大量的关注,但是其变化的飞行器结构(旋翼的倾转)以及较强的非线性特性(飞行速度的大范围变化)都增大了飞行控制的难度.针对一种四倾转旋翼无人机的飞行控制问题,本文中的研究内容主要基于无源性概念,改进了互联和阻尼分配无源控制以提出此飞行器的姿态与高度控制方法.通过对于飞行器动力学模型的公式化,其姿态与位置模型均可表示为端口受控哈密尔顿算子模型形式,模型中的旋翼倾转角度被格外关注以实现对于飞行模式过渡时动力学特性的分析与简化.根据上述模型简化,改进且包含积分作用的互联和阻尼分配无源控制被用于进行姿态与高度控制器设计,基于无源性概念可进行进一步的稳定性分析.最终,仿真对比实验与包含飞行模式过渡的巡航飞行实验验证了所提出控制方法的有效性. 展开更多

关键词 无源控制 互联和阻尼分配 倾转旋翼 无人机 飞行控制

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基于IDA-PBC的混合储能虚拟同步发电机功率协调控制 被引量：2

10

作者 杨帆 刘非文 《水电能源科学》 北大核心 2019年第8期151-154,182,共5页

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断升高,虚拟同步发电机(VSG)技术广泛应用于现代电力系统的调频控制中。为了模拟同步发电机的惯性与阻尼特性,VSG需配备储能单元。针对VSG中蓄电池与超级电容混合储能系统(HESS),提出了基于互联阻... 随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断升高,虚拟同步发电机(VSG)技术广泛应用于现代电力系统的调频控制中。为了模拟同步发电机的惯性与阻尼特性,VSG需配备储能单元。针对VSG中蓄电池与超级电容混合储能系统(HESS),提出了基于互联阻尼分配的无源控制策略(IDA-PBC),通过控制超级电容快速补偿VSG惯性模拟环节引入的功率变化,蓄电池响应VSG一次调频相对缓慢的功率需求,减少蓄电池功率波动。最后,在Matlab/Simulink环境下仿真验证了所提控制策略的可行性。 展开更多

关键词 可再生能源 虚拟同步发电机 混合储能 功率分配 互联与阻尼配置 无源控制

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基于IDA-PBC的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制 被引量：1

11

作者 陈至坤 周子栋 +1 位作者 纪楠 王福斌 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第5期36-41,共6页

针对四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,设计了一种互联与阻尼分配无源控制(IDA-PBC)的控制器实现轨迹跟踪控制。首先,采用牛顿-欧拉法对四旋翼飞行器进行数学建模;然后,在IDA-PBC控制器中引入收缩性(Contraction)定理应用于轨迹跟踪;最终... 针对四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,设计了一种互联与阻尼分配无源控制(IDA-PBC)的控制器实现轨迹跟踪控制。首先,采用牛顿-欧拉法对四旋翼飞行器进行数学建模;然后,在IDA-PBC控制器中引入收缩性(Contraction)定理应用于轨迹跟踪;最终,通过计算机仿真验证了所设计的IDA-PBC控制器的有效性、跟踪性能以及鲁棒性能。仿真结果表明,IDA-PBC控制器不仅可以有效地完成四旋翼飞行器的跟踪控制任务,而且通过与PID控制器进行仿真对比发现,IDA-PBC控制器还具有收敛速度快、跟踪误差低、鲁棒性强等优点。四旋翼飞行器的IDA-PBC控制器使系统具有较好的稳态性能与动态性能,满足四旋翼飞行器的跟踪控制要求。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 动力学分析 轨迹跟踪 互联与阻尼分配无源控制 收缩性

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多机系统中励磁与SVC的协调控制 被引量：16

12

作者 何斌 张秀彬 赵兴勇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期152-159,共8页

主要研究基于结构保持模型的多机电力系统的暂态稳定性。将连接与阻尼分配?无源控制方法进行从常微分方程到微分代数方程的拓展,求解一类仿射非线性微分代数系统的调节问题。并用所提方法设计多机系统中的发电机励磁与静止无功补偿器的... 主要研究基于结构保持模型的多机电力系统的暂态稳定性。将连接与阻尼分配?无源控制方法进行从常微分方程到微分代数方程的拓展,求解一类仿射非线性微分代数系统的调节问题。并用所提方法设计多机系统中的发电机励磁与静止无功补偿器的协调控制器,不再拘泥于单机系统的协调控制研究。该方法充分利用整个系统的物理结构,通过引入电气与机械动态之间的耦合项进行能量整形,加强两者之间的联系,保证闭环系统的渐近稳定性。仿真结果说明了协调控制器在阻尼振荡和增强电压稳定性上的有效性。 展开更多

关键词 连接与阻尼分配-无源控制 结构保持模型 非线性微分代数系统 静止无功补偿器 多机电力系统

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基于PCHD模型的柔性直流输电鲁棒控制 被引量：7

13

作者 范心明 管霖 +3 位作者 夏成军 饶宏 许树楷 李立浧 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2013年第15期40-46,共7页

基于柔性直流输电系统的数学模型与端口受控耗散哈密尔顿(PCHD)方程建立了换流器三相坐标系下的PCHD模型,并导出了换流器在dq旋转坐标系下的PCHD模型,证明了换流器的严格无源性。通过配置连接矩阵与阻尼矩阵构造期望能量函数,并确立为Ly... 基于柔性直流输电系统的数学模型与端口受控耗散哈密尔顿(PCHD)方程建立了换流器三相坐标系下的PCHD模型,并导出了换流器在dq旋转坐标系下的PCHD模型,证明了换流器的严格无源性。通过配置连接矩阵与阻尼矩阵构造期望能量函数,并确立为Lyapunov函数。通过注入阻尼矩阵消除了换流器直流侧等效电阻对系统的影响。由期望平衡点、状态变量及互联和阻尼分配无源性(IDA-PB)控制原理设计了换流器的IDA-PB控制器。在不同的运行条件下用PSCAD/EMTDC软件对控制系统进行了仿真,结果表明所提出的控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。 展开更多

关键词 柔性直流输电 稳定控制 鲁棒控制 端口受控耗散哈密尔顿模型 无源性 阻尼注入 互联和阻尼分配无源性控制

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基于能量模型的混合感应滤波系统控制方法 被引量：5

14

作者 张志文 曾令雄 +2 位作者 谢斌 饶玉凡 易梅生 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期101-107,共7页

提出了一种工业配电系统新型混合感应滤波(HIAF)装置。分析了HIAF投入后谐波流通路径及对整流变压器及系统的益处。通过系统三相等效电路分析了HIAF的补偿机理并建立了HIAF的数学模型。基于无源控制(PBC)思想建立了该系统在dq坐标系下... 提出了一种工业配电系统新型混合感应滤波(HIAF)装置。分析了HIAF投入后谐波流通路径及对整流变压器及系统的益处。通过系统三相等效电路分析了HIAF的补偿机理并建立了HIAF的数学模型。基于无源控制(PBC)思想建立了该系统在dq坐标系下的欧拉-拉格朗日能量模型。依据HIAF的补偿特性,并结合阻尼注入的方法设计了控制器。仿真和实验结果验证了补偿系统和控制策略的正确性。 展开更多

关键词 混合感应滤波 无源控制 欧拉-拉格朗日能量模型 阻尼注入 补偿

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最小磁场存储能量条件下的感应电机定子磁通幅值效率优化

15

作者 季筱隆 沈传文 +1 位作者 孟永庆 苏彦民 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2008年第3期26-30,共5页

本文借鉴互联和阻尼分配的基于无源性控制器设计的基本思想和设计方法,依据最小磁场能量原则,设计了一种新的转矩跟踪效率优化控制器。由于只针对分解后得到的电气子系统进行最小磁场能量优化和转矩跟踪控制器设计,得到的定子磁通幅值... 本文借鉴互联和阻尼分配的基于无源性控制器设计的基本思想和设计方法,依据最小磁场能量原则,设计了一种新的转矩跟踪效率优化控制器。由于只针对分解后得到的电气子系统进行最小磁场能量优化和转矩跟踪控制器设计,得到的定子磁通幅值优化律不受转子电阻的影响,因此具有更强的参数鲁棒性。且控制器不需要观测转子侧的系统状态变量,控制律是全局定义的,不存在发散奇点,能够跟踪快速变化的转矩和磁通给定,从而保证了系统的动静态性能。仿真实验结果证实该控制器在保证系统具有良好的动静态性能的同时,能有效地提高感应电机轻载时功率因数,并取得良好的节能效果。 展开更多

关键词 互联和阻尼分配 基于无源性的控制 感应电机 效率优化控制 功率因数 磁场能量

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