在电磁暂态工况下,直线电机负载的功率攀升和锂电池组的高倍率放电会导致锂电池储能系统输出电压跌落较大,直接影响电磁发射系统的稳定运行。此外,常值增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)因初始状态误差引发的峰化现象,...在电磁暂态工况下,直线电机负载的功率攀升和锂电池组的高倍率放电会导致锂电池储能系统输出电压跌落较大,直接影响电磁发射系统的稳定运行。此外,常值增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)因初始状态误差引发的峰化现象,将恶化控制器性能。针对上述问题,提出了一种基于共轭极点法配置非线性ESO(nonlinear ESO,NESO)参数的变增益自抗扰(variable gain ADRC,VG-ADRC)斩波补偿控制策略。首先,通过设计变增益控制律以及NESO参数配置,减小了总扰动观测值的峰值,提高了控制器补偿能力,降低了锂电池储能系统输出电压跌落幅值;然后,进行了频率特性分析,验证了所提参数配置方法可以降低观测器复杂度并提升扰动观测能力;最后,通过脉冲大功率放电实验平台进行了放电实验,验证了所提控制策略和参数配置方法的有效性。展开更多
现有对双馈风电机组低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的研究中,主要的LVRT措施为投入撬棒保护电路,但该措施较为单一和被动,并且风机还需要吸收一定的无功,因此风机系统难以取得良好的LVRT性能。针对这一问题,提出一种含线性...现有对双馈风电机组低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的研究中,主要的LVRT措施为投入撬棒保护电路,但该措施较为单一和被动,并且风机还需要吸收一定的无功,因此风机系统难以取得良好的LVRT性能。针对这一问题,提出一种含线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的定、转子侧协同LVRT策略。定子侧采用串联动态阻抗以抑制转子电流升高;网侧变流器采用LADRC提高直流侧母线电压的抗扰能力,并为转子侧变流器附加控制策略创造良好的工作条件。针对不同程度的电压跌落,转子侧变流器分别采用无功补偿和磁链主动衰减的控制策略以优化LVRT期间的无功输出能力。在考虑相位跳变的基础上,分析了采用LADRC以及定、转子侧协同LVRT策略下的双馈风机短路特性,并对短路电流进行了解析。最后,通过仿真验证了该协同LVRT策略的有效性以及短路电流解析式的正确性。展开更多
由于统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)系统结构复杂、控制难度大,单一的控制策略不足以使其应对电网系统中的各种故障情况。因此,文中采用一种线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,...由于统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)系统结构复杂、控制难度大,单一的控制策略不足以使其应对电网系统中的各种故障情况。因此,文中采用一种线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)与模型预测控制(model predictive control,MPC)的复合控制策略。在电压外环控制中采用LADRC策略以提高系统快速性与抗扰性,并给电流内环提供更精确的参考电流信号;在电流内环控制中采用电流MPC策略以提高跟踪参考信号的能力与系统的鲁棒性,同时对模型预测的空间电压矢量的分区进行优化,减少控制器计算量,在保证输出电流质量的前提下提高运算速度。最后,基于MATLAB/Simulink仿真实验平台对系统进行建模仿真,结果验证了采用LADRC-MPC控制策略对电网电压暂升/暂降、负载不对称引起的电流畸变与谐波污染等综合电能质量问题,可以起到更好的补偿效果,对电网电压的支撑能力也更强。展开更多
This paper is concerned with the control design and the theoretical analysis for a class of input time-delay systems with stable, critical stable or unstable poles. In order to overcome the time delay, a novel feed-fo...This paper is concerned with the control design and the theoretical analysis for a class of input time-delay systems with stable, critical stable or unstable poles. In order to overcome the time delay, a novel feed-forward compensation active disturbance rejection control(FFC-ADRC) approach is proposed. It combines advantages of the Smith predictor and the traditional active disturbance rejection control(ADRC). The tracking differentiator(TD) is designed to predict the control signal, which adds an anticipatory control to the control signal and allows a higher observer bandwidth to obtain better disturbance rejection. The modified extended state observer(ESO) is designed to estimate both system states and the total disturbances(internal disturbance, uncertainties and delayed disturbance). Then the Lyapunov theory and the theory of the input-output stability are applied to prove the asymptotic stability of the closed-loop control system. Finally, numerical simulations show the effectiveness and practicality of the proposed design.展开更多
随着可再生能源接入电网比例的逐步增大,热力发电厂需要应对更加频繁、更大范围的负荷变化,给电厂的高阶大惯性过热汽温过程的控制带来严峻的挑战。为此,文中针对一类高阶大惯性过热汽温过程,提出一种基于相位补偿的自抗扰控制(phase co...随着可再生能源接入电网比例的逐步增大,热力发电厂需要应对更加频繁、更大范围的负荷变化,给电厂的高阶大惯性过热汽温过程的控制带来严峻的挑战。为此,文中针对一类高阶大惯性过热汽温过程,提出一种基于相位补偿的自抗扰控制(phase compensation based active disturbance rejection control,PC-ADRC)方法。首先,阐述过热汽温系统的工作原理和控制难点。然后,采用低频近似法详细推导相位补偿(phase compensation,PC)网络模型,提出采用PC网络对模型动态特性进行补偿,得到等效降阶模型的简化思路。为便于工程应用,给出PC-ADRC系统的简单实现方法和等效模型分析。最后,对PC-ADRC系统的稳定性和鲁棒性进行研究。理论分析和仿真结果表明,所提出的PC-ADRC系统能有效提升高阶过程控制系统的鲁棒性和快速响应能力。展开更多
压缩空气储能(Compressed air energy storage,CAES)因其寿命长、经济性好等优点在微电网中前景广泛。直驱型压缩空气储能(Direct-drive compressed air energy storage,DD-CAES)因其灵活性高、转速可变、效率较高等优势广泛应用于分布...压缩空气储能(Compressed air energy storage,CAES)因其寿命长、经济性好等优点在微电网中前景广泛。直驱型压缩空气储能(Direct-drive compressed air energy storage,DD-CAES)因其灵活性高、转速可变、效率较高等优势广泛应用于分布式压缩空气储能系统,但DD-CAES透平发电系统是具有非线性、强耦合的复杂系统,采用传统比例积分(Proportional-integral,PI)控制在功率跟踪和频率调节时易出现功率波动,进而导致频率扰动。因此,建立直驱型压缩空气储能透平发电系统的动态仿真模型,提出一种基于改进线性自抗扰控制(Linear active disturbance rejection control,LADRC)的DD-CAES调频控制策略,其控制系统主要包含用于预留容量的变工况功率跟踪模块和用于频率调节的变流器控制模块,对系统动态响应特性与调频特性分析可知,该控制系统可实现部分负载下的稳定频率支撑,且改进自抗扰控制可有效减小系统功率波动。最后通过仿真试验,验证不同工况场景下所提控制策略可在响应速度不变的前提下,同时减少系统最大频率偏差量(6.43%)和频率变化率最大值(11.65%),为建立电网友好型直驱型压缩空气储能电站提供了理论参考。展开更多
文摘在电磁暂态工况下,直线电机负载的功率攀升和锂电池组的高倍率放电会导致锂电池储能系统输出电压跌落较大,直接影响电磁发射系统的稳定运行。此外,常值增益扩张状态观测器(extended state observer,ESO)因初始状态误差引发的峰化现象,将恶化控制器性能。针对上述问题,提出了一种基于共轭极点法配置非线性ESO(nonlinear ESO,NESO)参数的变增益自抗扰(variable gain ADRC,VG-ADRC)斩波补偿控制策略。首先,通过设计变增益控制律以及NESO参数配置,减小了总扰动观测值的峰值,提高了控制器补偿能力,降低了锂电池储能系统输出电压跌落幅值;然后,进行了频率特性分析,验证了所提参数配置方法可以降低观测器复杂度并提升扰动观测能力;最后,通过脉冲大功率放电实验平台进行了放电实验,验证了所提控制策略和参数配置方法的有效性。
文摘现有对双馈风电机组低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的研究中,主要的LVRT措施为投入撬棒保护电路,但该措施较为单一和被动,并且风机还需要吸收一定的无功,因此风机系统难以取得良好的LVRT性能。针对这一问题,提出一种含线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的定、转子侧协同LVRT策略。定子侧采用串联动态阻抗以抑制转子电流升高;网侧变流器采用LADRC提高直流侧母线电压的抗扰能力,并为转子侧变流器附加控制策略创造良好的工作条件。针对不同程度的电压跌落,转子侧变流器分别采用无功补偿和磁链主动衰减的控制策略以优化LVRT期间的无功输出能力。在考虑相位跳变的基础上,分析了采用LADRC以及定、转子侧协同LVRT策略下的双馈风机短路特性,并对短路电流进行了解析。最后,通过仿真验证了该协同LVRT策略的有效性以及短路电流解析式的正确性。
文摘由于统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)系统结构复杂、控制难度大,单一的控制策略不足以使其应对电网系统中的各种故障情况。因此,文中采用一种线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)与模型预测控制(model predictive control,MPC)的复合控制策略。在电压外环控制中采用LADRC策略以提高系统快速性与抗扰性,并给电流内环提供更精确的参考电流信号;在电流内环控制中采用电流MPC策略以提高跟踪参考信号的能力与系统的鲁棒性,同时对模型预测的空间电压矢量的分区进行优化,减少控制器计算量,在保证输出电流质量的前提下提高运算速度。最后,基于MATLAB/Simulink仿真实验平台对系统进行建模仿真,结果验证了采用LADRC-MPC控制策略对电网电压暂升/暂降、负载不对称引起的电流畸变与谐波污染等综合电能质量问题,可以起到更好的补偿效果,对电网电压的支撑能力也更强。
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(61304026)
文摘This paper is concerned with the control design and the theoretical analysis for a class of input time-delay systems with stable, critical stable or unstable poles. In order to overcome the time delay, a novel feed-forward compensation active disturbance rejection control(FFC-ADRC) approach is proposed. It combines advantages of the Smith predictor and the traditional active disturbance rejection control(ADRC). The tracking differentiator(TD) is designed to predict the control signal, which adds an anticipatory control to the control signal and allows a higher observer bandwidth to obtain better disturbance rejection. The modified extended state observer(ESO) is designed to estimate both system states and the total disturbances(internal disturbance, uncertainties and delayed disturbance). Then the Lyapunov theory and the theory of the input-output stability are applied to prove the asymptotic stability of the closed-loop control system. Finally, numerical simulations show the effectiveness and practicality of the proposed design.
文摘随着可再生能源接入电网比例的逐步增大,热力发电厂需要应对更加频繁、更大范围的负荷变化,给电厂的高阶大惯性过热汽温过程的控制带来严峻的挑战。为此,文中针对一类高阶大惯性过热汽温过程,提出一种基于相位补偿的自抗扰控制(phase compensation based active disturbance rejection control,PC-ADRC)方法。首先,阐述过热汽温系统的工作原理和控制难点。然后,采用低频近似法详细推导相位补偿(phase compensation,PC)网络模型,提出采用PC网络对模型动态特性进行补偿,得到等效降阶模型的简化思路。为便于工程应用,给出PC-ADRC系统的简单实现方法和等效模型分析。最后,对PC-ADRC系统的稳定性和鲁棒性进行研究。理论分析和仿真结果表明,所提出的PC-ADRC系统能有效提升高阶过程控制系统的鲁棒性和快速响应能力。
文摘压缩空气储能(Compressed air energy storage,CAES)因其寿命长、经济性好等优点在微电网中前景广泛。直驱型压缩空气储能(Direct-drive compressed air energy storage,DD-CAES)因其灵活性高、转速可变、效率较高等优势广泛应用于分布式压缩空气储能系统,但DD-CAES透平发电系统是具有非线性、强耦合的复杂系统,采用传统比例积分(Proportional-integral,PI)控制在功率跟踪和频率调节时易出现功率波动,进而导致频率扰动。因此,建立直驱型压缩空气储能透平发电系统的动态仿真模型,提出一种基于改进线性自抗扰控制(Linear active disturbance rejection control,LADRC)的DD-CAES调频控制策略,其控制系统主要包含用于预留容量的变工况功率跟踪模块和用于频率调节的变流器控制模块,对系统动态响应特性与调频特性分析可知,该控制系统可实现部分负载下的稳定频率支撑,且改进自抗扰控制可有效减小系统功率波动。最后通过仿真试验,验证不同工况场景下所提控制策略可在响应速度不变的前提下,同时减少系统最大频率偏差量(6.43%)和频率变化率最大值(11.65%),为建立电网友好型直驱型压缩空气储能电站提供了理论参考。
