基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能控制策略

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作者 刘广忱 杨航宇 +6 位作者 陈禹 马丹 田桂珍 王顺利 王嫣 高正清 郭大海 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期140-149,共10页

本文提出一种基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能机侧变流器功率控制策略,通过功率外环、转速内环和转矩内环三闭环的控制结构,实现对飞轮储能精确高效的功率控制。利用加入开关表的三矢量模型控制,降低控制算法循环次数,消除... 本文提出一种基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能机侧变流器功率控制策略,通过功率外环、转速内环和转矩内环三闭环的控制结构,实现对飞轮储能精确高效的功率控制。利用加入开关表的三矢量模型控制,降低控制算法循环次数,消除控制器失稳风险,提高飞轮储能充放电可靠性。采用StarSim硬件在环实验验证该文所提出控制策略优越性。结果表明,使用基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能机侧变流器功率控制策略,稳态波动降低约78%,控制算法循环次数由最多12次转为最多8次,有效消除控制器失稳风险。 展开更多

关键词 飞轮储能 功率控制 三矢量 模型预测转矩控制 starsim

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基于有限时间观测器的两级式储能变流器改进滑模自抗扰控制

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作者 黄红杰 皇金锋 周杰 《电工技术学报》 北大核心 2025年第1期178-189,共12页

针对传统控制策略下两级式储能变流器功率变化时的暂态性能差和直流母线电压波动大的问题,该文设计了一种基于有限时间观测器的滑模自抗扰控制(ADRC)策略,并将该控制策略应用于变流器的功率控制和双向DC-DC变换器的直流母线电压控制中... 针对传统控制策略下两级式储能变流器功率变化时的暂态性能差和直流母线电压波动大的问题,该文设计了一种基于有限时间观测器的滑模自抗扰控制(ADRC)策略,并将该控制策略应用于变流器的功率控制和双向DC-DC变换器的直流母线电压控制中以提高系统的暂态性能。首先,该控制策略以自抗扰控制(ADRC)为基础,将变流器之间的耦合部分归入集总扰动中,通过有限时间观测器快速、精准地估计扰动,并将扰动估计值通过前馈补偿以提高控制器的解耦能力;其次,采用基于改进的变速趋近律和积分滑模设计反馈控制律以提高误差的收敛速度和抗扰性能;再次,根据Lyapunov理论证明了该文控制的稳定性和有限时间收敛性;最后,进行了仿真及实验验证。结果表明,该文所提控制策略较PI控制和ADRC策略具有更好的解耦效果,并减小了并网电流谐波,提高了系统暂态响应能力。 展开更多

关键词 两级式储能变流器 有限时间观测器 自抗扰控制 积分滑模 starsim

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大容量直流风机新型组串方案及功率解耦控制技术

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作者 刘其辉 刘懿欣 +3 位作者 梁忠雨 洪诚程 蔡希鹏 朱益华 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期20-32,共13页

针对全直流海上串并联型风电场存在的弃风现象和可靠性低的问题,在传统串并联型风电场的基础上提出一种由直流风机、三电平半桥功率解耦电路和隔离型DC/DC变换器组成的新型串并联风电场架构及其控制策略。根据风机高容量和高电压的需求... 针对全直流海上串并联型风电场存在的弃风现象和可靠性低的问题,在传统串并联型风电场的基础上提出一种由直流风机、三电平半桥功率解耦电路和隔离型DC/DC变换器组成的新型串并联风电场架构及其控制策略。根据风机高容量和高电压的需求,提出三电平半桥功率解耦电路和模块化隔离型DC/DC变换器方案,分析了功率解耦电路的工作原理,同时考虑风机输出电压平衡和功率解耦电路输出电压稳定目标,给出了功率解耦电路和模块化DC/DC变换器的控制策略,最后通过离线仿真和硬件在环实验验证了功率解耦电路和DC/DC变换器拓扑及其控制策略的有效性。该方案优化了串并联型风电场汇集拓扑,解决了串联风机功率耦合的问题,实现了串联风机在不同风速下仍能进行最大风能追踪控制的目标,提高了串并联型风电场的可靠性。 展开更多

关键词 海上全直流风电场 串并联型直流汇集网 三电平半桥功率解耦电路 DC/DC变换器 均压控制 离线仿真 starsim实时仿真

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光储接入牵引供电系统应急供电方案下低频稳定性研究 被引量：9

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作者 王英 辛月阳 +2 位作者 谢子昀 母秀清 陈小强 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1189-1201,共13页

“双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵... “双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵引网侧接入的光储装置牵引列车并对“光-储-车网”耦合系统的低频稳定性展开研究。首先,制定RPC双模式单相全桥逆变器的控制方法结合光储运行状态协调控制策略划分工作模态;然后,利用小信号及状态空间平均法建立光储、客车(CRH3型动车)以及投影到dq坐标系下铁路功率调节器直流侧阻抗模型;最后,利用所得“光-储-车网”3个子系统的导纳模型,引入一种适应多工况的无源判据,揭示控制器参数及多源对牵引供电系统电气稳定性的影响规律。研究结果表明:所提方案通过新能源及储能装置在昼夜多工况下均能长时持续稳定牵引列车,当新能源或电网供电出现意外二者可互补切换,故障条件下机车仍可受电稳定行走。此外,光储电压环比例增益对该系统阻抗匹配性稳定性有较强的电气敏感性,所建模型结合无源判据指导调参接入不同供电源补偿系统阻抗可治理部分失稳现象,该方案下储能系统具有良好的补偿特性。在Starsim半实物实验平台验证了“光-储-车网”耦合系统应急供电方案的可行性及稳定性研究的正确性。 展开更多

关键词 新能源牵引 应急供电 “光-储-车网”耦合系统 铁路功率调节器 小信号模型 无源判据 starsim

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基于六相静止坐标系的永磁容错轮缘推进电机模型预测电流控制

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作者 朱景伟 李想 +2 位作者 安达 陈思 刘咏涵 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1469-1475,共7页

针对六相永磁容错轮缘推进电机在应用传统模型预测电流控制策略时存在计算量大、容错控制策略复杂、电机转矩脉动大的问题,本文提出一种基于六相静止坐标系的模型预测电流控制策略。在固定采样频率下,通过当前时刻转子位置、转速和故障... 针对六相永磁容错轮缘推进电机在应用传统模型预测电流控制策略时存在计算量大、容错控制策略复杂、电机转矩脉动大的问题,本文提出一种基于六相静止坐标系的模型预测电流控制策略。在固定采样频率下,通过当前时刻转子位置、转速和故障容错控制策略计算出六相定子电流给定值,进而在六相静止坐标系下对六相电流独立地进行2轮预测,通过价值函数寻优确定六相H桥逆变电路的最优开关状态组合,实现对六相永磁容错轮缘推进电机的模型预测电流控制。结果表明:本文提出的基于六相静止坐标系的模型预测电流控制策略具有算法简单、无故障和开路故障下电机转矩脉动小的优点,同时兼顾了传统模型预测电流控制算法动态响应快的特点。 展开更多

关键词 永磁容错轮缘推进电机 六相静止坐标系 模型预测电流控制 H桥逆变器 容错控制 转矩脉动 对比分析 starsim

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一种双重化脉冲整流器多管开路故障快速诊断方法 被引量：7

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作者 陈涛 刘志刚 +1 位作者 胡轲珽 张雨婷 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期2226-2238,共13页

双重化脉冲整流器是电力牵引交流传动系统的重要组成部分,它的可靠性直接影响整个动车组的安全稳定运行,其主电路功率管IGBT是最易发生故障的部分。现有文献中针对多个IGBT开路故障定位研究较少,而双重化脉冲整流器存在8个功率管,故对... 双重化脉冲整流器是电力牵引交流传动系统的重要组成部分,它的可靠性直接影响整个动车组的安全稳定运行,其主电路功率管IGBT是最易发生故障的部分。现有文献中针对多个IGBT开路故障定位研究较少,而双重化脉冲整流器存在8个功率管,故对于双管、多管故障的诊断也不可忽视。为此,该文以双重化脉冲整流器为研究对象,分析了正常工作模式和多种功率管开路故障情况。通过对比门极信号与线电压的变化情况,提出了一种多管开路故障快速诊断方法,其具备硬件电路简单、计算量小的优点,并基于电磁暂态仿真软件StarSim,搭建硬件在环(HIL)和快速原型控制器(RCP)测试平台验证了该方法的有效性和可行性。结果表明,该方法能迅速实现功率管单管、双管及多管故障的准确定位,且不受负载扰动影响。 展开更多

关键词 双重化脉冲整流器 功率管IGBT 多管故障 故障特征信号 starsim

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基于拓展禁区判据的光伏接入牵引供电系统低频稳定性分析 被引量：6

7

作者 赵霞 谢子昀 +3 位作者 王英 陈小强 辛月阳 母秀清 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1997-2007,共11页

在“双碳”愿景下,光伏通过铁路功率调节器接入牵引供电系统具有良好的发展前景,但光伏接入会对系统的低频稳定性产生影响。针对这一问题,首先建立了光伏-车-网耦合系统小信号阻抗模型,得到了该系统的回比矩阵;然后针对禁区判据进行拓展... 在“双碳”愿景下,光伏通过铁路功率调节器接入牵引供电系统具有良好的发展前景,但光伏接入会对系统的低频稳定性产生影响。针对这一问题,首先建立了光伏-车-网耦合系统小信号阻抗模型,得到了该系统的回比矩阵;然后针对禁区判据进行拓展,提出了拓展禁区判据并给出了判据形式;最后利用拓展禁区判据分析了铁路功率调节器控制器参数等系统参数对低频稳定性的影响,并搭建MATLAB/Simulink测试模型和StarSim半实物实验平台进行了验证。结果表明,与禁区判据相比,拓展禁区判据能更准确地判断光伏-车-网耦合系统低频稳定状态,降低了一定的保守性。 展开更多

关键词 光伏-车-网耦合系统 铁路功率调节器 光伏并网 拓展禁区判据 低频稳定性 starsim

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高速铁路客货混跑车网耦合系统电气稳定性研究 被引量：10

8

作者 夏雯 王浩宇 +3 位作者 孟祥宇 邓云川 智慧 刘志刚 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期4837-4846,共10页

高速铁路客运机车与货运机车混合运行可能成为未来运输的趋势,该文首次针对客货混跑时车网耦合系统的电气稳定性问题开展研究,在考虑牵引逆变器模型的前提下,建立了客车(CRH3型动车组)和货车(HXD2B型电力机车)在混跑状态下的阻抗模型,... 高速铁路客运机车与货运机车混合运行可能成为未来运输的趋势,该文首次针对客货混跑时车网耦合系统的电气稳定性问题开展研究,在考虑牵引逆变器模型的前提下,建立了客车(CRH3型动车组)和货车(HXD2B型电力机车)在混跑状态下的阻抗模型,详细分析牵引网参数和控制器参数对车网耦合系统电气稳定性的影响。首先,基于状态空间模型,在数学建模时将逆变器和牵引电动机等效为中间直流环节的电阻并联电流源,并基于瞬态电流控制,分别建立了CRH3和HXD2B在dq轴下的整流器小信号阻抗模型;接着,基于广义Nyquist判据,利用“源–荷”车网级联系统的阻抗回比矩阵,对影响车网耦合系统的牵引网参数和控制器参数进行稳定性分析;最后,结合仿真测试和StarSim硬件在环实时仿真平台,验证了该文对客货混跑车网耦合系统电气稳定性研究的有效性和正确性。 展开更多

关键词 高速铁路 客货混跑 车网耦合 小信号模型 稳定性分析 starsim

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不平衡电网下并网逆变器阻抗建模及稳定性分析 被引量：7

9

作者 解宝 李萍宇 +3 位作者 苏建徽 郑伟珂 施永 刘甜甜 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期5196-5206,共11页

为了分析不平衡电网条件下并网逆变器的稳定性问题,论文首先建立了不平衡电网下基于传统同步参考坐标系锁相环(synchronous reference frame phase locked loop,SRF-PLL)的逆变器输出阻抗模型。通过研究发现,电网的负序基波电压对逆变... 为了分析不平衡电网条件下并网逆变器的稳定性问题,论文首先建立了不平衡电网下基于传统同步参考坐标系锁相环(synchronous reference frame phase locked loop,SRF-PLL)的逆变器输出阻抗模型。通过研究发现,电网的负序基波电压对逆变器输出阻抗的影响较小,而不平衡的三相电网阻抗将严重影响系统的稳定性;然后,论文探究了不同锁相结构对逆变器稳定性的影响,建立了双二阶广义积分器锁相环(dualsecondordergeneralized integrator phase locked loop,DSOGI-PLL)的小信号模型,并推导了基于双二阶广义积分器锁相环的逆变器输出序阻抗模型。通过研究发现,在电网电压和电网阻抗不平衡情况下,双二阶广义积分器锁相环均能够显著提升系统的稳定性;最后,论文进行了相应的系统仿真和实验验证,结果证明了论文理论分析的正确性。 展开更多

关键词 不平衡电网 并网逆变器 阻抗建模 DSOGI-PLL starsim

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基于谐波状态空间的车网耦合系统小信号阻抗建模和稳定性分析 被引量：6

10

作者 李志远 吴思奇 +2 位作者 孟祥宇 刘志刚 张晗 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期2709-2718,共10页

随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加。高密度运行的动车组可能会引发车网耦合系统的低频振荡(low-frequency oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行。该文针对具有复杂电力电子结构... 随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加。高密度运行的动车组可能会引发车网耦合系统的低频振荡(low-frequency oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行。该文针对具有复杂电力电子结构特性的单相车网耦合系统,尝试将谐波状态空间方法(harmonic state-space,HSS)应用于车网耦合系统的小信号阻抗建模。首先推导了车网耦合系统的基于谐波状态空间HSS的小信号阻抗模型,分别通过Matlab/Simulink仿真平台与StarSim半实物平台验证了此模型的精确性;基于所搭建的模型,采用阻抗稳定性分析方法,成功地分析了多车并网引起车网耦合系统低频振荡的机理;最后分别定量研究了电力机车接入的数目和网侧感抗值对车网耦合系统稳定性的影响规律。理论分析和半实物结果表明,该建模方法可以实现简单且精确的车网耦合系统稳定性分析。 展开更多

关键词 低频振荡 HSS 车网耦合系统 小信号阻抗建模 starsim

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基于直流侧混合电压谐波注入的低谐波串联36脉波整流器 被引量：9

11

作者 王英 王亚兰 +2 位作者 陈小强 陈涛 母秀清 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期5288-5303,共16页

为满足整流器高电压输出和提升串联12脉波整流器谐波抑制能力,提出一种使用直流侧混合脉波倍增技术的低谐波串联36脉波整流器。基于隔离型串联12脉波整流器,在其直流侧设置混合电压谐波注入电路且负载端并联滤波电容,可同时抑制交、直... 为满足整流器高电压输出和提升串联12脉波整流器谐波抑制能力,提出一种使用直流侧混合脉波倍增技术的低谐波串联36脉波整流器。基于隔离型串联12脉波整流器,在其直流侧设置混合电压谐波注入电路且负载端并联滤波电容,可同时抑制交、直流侧谐波,实现低谐波运行。混合谐波注入电路参与调制两个整流桥间电流和电压波形,最终使交流侧输入电压阶梯数由12提升至36。该文分析所提36脉波整流器工作机理,设计注入变压器最优电压比、功率管IGBT导通角及其控制电路,研究正常状态下和IGBT故障下整流器的运行特性,并使用硬件在环(HIL)测试系统验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提整流器器件利用率高、谐波含量低,IGBT故障下具备鲁棒性强、输出电压增益高的特点,可应用于高电压、高功率变流场合。 展开更多

关键词 串联电流源型整流器 36脉波 混合谐波抑制 故障分析 starsim

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永磁容错轮缘推进电机预测占空比电流滞环控制 被引量：2

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作者 王志彬 朱景伟 +2 位作者 赵锡阳 刘咏涵 曹海川 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期670-679,共10页

针对永磁容错轮缘推进电机传统电流滞环控制策略转矩脉动大的问题,提出一种预测占空比电流滞环控制策略。在固定采样频率下,通过当前时刻转子位置、角速度及母线电压预测电流滞环宽度,进而根据电流相对滞环位置预测占空比来实现闭环控制... 针对永磁容错轮缘推进电机传统电流滞环控制策略转矩脉动大的问题,提出一种预测占空比电流滞环控制策略。在固定采样频率下,通过当前时刻转子位置、角速度及母线电压预测电流滞环宽度,进而根据电流相对滞环位置预测占空比来实现闭环控制,同时结合故障容错控制策略可实现电机一相开路和短路故障容错控制。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,设计并调试以StarSim为核心的硬件实验平台,仿真和实验结果证明所提出的预测占空比电流滞环控制策略可有效提高电流控制精度,降低电机转矩脉动,同时保留了传统电流滞环控制算法简单和响应速度快的特点。 展开更多

关键词 永磁容错轮缘推进电机 H桥逆变电路 预测占空比 starsim

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