带脉冲负载多相储能发电机励磁控制系统设计

对于转速和负载同时扰动的多相储能发电机励磁控制系统,传统电压反馈控制难以满足直流侧调压要求。为此,设计了一种具有前馈加电压、电流双闭环反馈控制结构的励磁控制系统。该系统在电压闭环与电流闭环控制的基础上,引入了前馈控制环节,给出了推导前馈控制方程以及获取前馈控制参数的方法。实验结果表明:前馈控制在励磁控制过程中起主导作用,有效提高了励磁电流响应速度;电流反馈与电压反馈控制可对前馈控制误差进行补偿,有效提高了直流侧调压精度。     

舰船综合电力系统中压直流发电机组并联运行试验研究

针对舰船综合电力系统原动机性能差异造成的发电机组并网难题,首先构建了全尺寸中压整流发电机组双机并联试验系统,并通过稳态运行、推进调速和突加负载试验,验证了中压整流发电机组并网方案的可行性;然后,测试了并网机组在静态和调速、加载等暂态条件下的功率分配差度。试验结果表明:采用该并网方案和励磁控制策略的中压整流发电机组能够在工程允许的功率分配差度范围内可靠并联运行。     

定子分割式混合励磁电机励磁控制系统仿真与实验

定子分割式混合励磁电机综合了混合励磁电机、磁通切换电机和盘式电机的优点,是一种具有自调节磁场能力的新型电机。以该新型电机为研究对象,运用有限元分析法分析电机的电感参数,建立模糊自适应PI励磁控制系统的仿真模型,分析负载不变,转速变化时的闭环系统变化情况。结果表明,采用模糊自适应PI算法可有效减小电压超调量,系统的鲁棒性好。搭建控制系统的仿真平台,实验结果与仿真结果相吻合,验证了理论分析与仿真结果的正确性。     

旋转整流器断路故障诊断分析

阐述了无刷励磁发电机的旋转整流器在正常工况下的换相原理和换相过程,理论解析了旋转整流器在正常和断路工况下的输入电流波形,定量分析了励磁机励磁电流谐波含量,证明了以励磁电流作为旋转整流器故障诊断依据的可行性。仿真和实验验证表明:定量分析谐波含量提高了旋转整流器的故障检测精确性,为无刷励磁发电机系统的故障诊断研究提供了判断依据。     

飞轮储能对船用燃气轮机发电系统稳定性影响的仿真研究

针对以燃气轮机为原动力的舰船综合电力系统动态性能易受舰船大功率用电负载突变、高能武器投切、电网故障等的影响问题,首先提出采用短时高功率的飞轮储能系统并入船舶电网以平缓系统功率波动;然后,结合综合优化弱磁控制建立了飞轮充放电控制模型,并对并网侧变流器控制进行了优化改进,实现飞轮充电模式下直流电压快速稳定、增强抗扰性能及放电并网模式下输出功率可控;最后,利用仿真软件分析了飞轮储能系统并网下负载突变导致的燃气动力轮机涡轮转速、电网频率、电压幅值及功率的变化。结果表明:飞轮储能系统的投入对舰船电网电压凹陷具有抑制作用,能够减缓负载突变导致燃气轮机动力涡轮转速变化及增加电网频率稳定性,有效提高了舰船综合电网整体性能。     

电传动装甲车辆发动机发电机系统动态模型

针对电传动装甲车辆发动机-发电机系统建模难的问题,采用BP神经网络辨识发动机转矩,设计了发动机-发电机系统动态实验,在测得发动机在不同油门开度时的转速动态响应,并将电励磁旋转整流同步发电机等效为直流发电机的基础上,建立发动机-发电机系统动态模型。仿真与实验对比结果表明：模型满足车辆仿真精度要求。     

考虑功率控制的感应电机控制方法研究

电网负载功率的剧烈变化会引起电网特别是小容量电网的供电质量和稳定性降低,为保证电网供电稳定,需对电网负载输出功率及功率变化率进行限幅控制;负载为电机时,需考虑在电机驱动系统中增加功率控制策略。针对上述问题,首先分析了电机驱动控制系统中的功率控制策略对系统动态性能的影响,通过分析发现低功率变化率限制会引起电机转速超调,进而会造成整个系统控制的不稳定和功率波动,因此提出了一种低功率变化率下的功率补偿算法。然后,通过仿真和实验,证明采取该功率控制方法能够解决转速超调和负载功率波动的问题,且具有良好的动静态效果。     

大型储能电机充电升速特性分析

为研究大型储能电机的风摩损耗功率对储能电机的充电升速特性的影响,根据某大型储能电机的惰转数据,首先推导了风摩损耗功率与转速的拟合表达式,并在此基础上建立了储能电机充电升速的数学模型;然后,在Matlab/Simulink软件环境下建立了相应的仿真模型;最后,对储能电机连续三次充放电过程及转速全范围情况下的充电升速特性进行了仿真计算,并通过试验验证了仿真模型的正确性。     

混合电推进能源管理系统模糊逻辑控制

针对混合电推进能源管理方法开展研究,设计了一种基于模糊逻辑控制的混合电推进能源管理系统。通过设置垂直起降飞行器的功率要求、内燃机-发电机输出功率和储能电池荷电状态的模糊隶属度函数,动态最优分配发电机与储能电池的功率输出,从而提升系统的燃油经济性与飞行器的航程。结合模型设置,对100 kg级的垂直起降转平飞的飞行器能源系统变化进行仿真计算,验证了能源控制算法的可行性。结果表明：基于模糊逻辑控制的能源管理方法,在总时长约为1.2 h的飞行过程中,内燃机约有1 h的时间工作在比油耗最低的区域,从而提升了混合电推进系统的能量利用效率。研究为后续混合电推进系统的能源高效控制与管理提供了设计思路和分析方法。     

逆变器与柴油发电机组混合供电系统突卸负载的紧急控制策略

针对新能源发电逆变器与柴油发电机混合供电系统中突卸负载可能导致的发电机逆功率问题,以逆变器采用恒电流控制、柴油发电机采用电压和转速下垂控制为基础,提出了逆变器限制输出功率与系统切除非重要负载相结合的紧急控制策略。电磁暂态时域仿真和1∶1样机物理试验验证了该紧急控制策略的有效性。     

变负载变转速输入泵控马达调速系统

行车取力泵控马达发电系统可以改变现有装备车辆供电模式。针对泵控马达系统存在转速和外接负载扰动的问题,以输入变转速变负载变量泵-定量马达恒速控制系统为研究平台,建立系统的流量模型,确定了对转速和负载扰动的控制策略以及相应的前馈补偿系数,采用了PID闭环控制与前馈补偿相结合的复合控制方法。并通过Matlab的Simulink模块对建立系统的仿真模型,得到了系统在转速和负载扰动下的控制规律,结果表明控制系统在两种扰动下反应迅速,最后通过实验验证,马达输出转速能保持在较理想的状态,为行车取力发电系统实现提供了借鉴意义。     

小型单相同步发电机的复励式励磁系统研究

通过对小型单相同步发电机普通无刷励磁系统原理说明、存在问题分析,提出了一种电流互感器式复励式励磁系统方案。通过实验仿真结果表明,电流互感器式复励式励磁系统能够提高同步发电机响应速度,改善电机瞬态电压调整率动态性能指标,解决了小型单相同步发电机普通无刷励磁系统存在的问题。     

基于电压变化率的改进下垂混合储能控制方法

为改善直流微网中复合储能下垂控制功率分配的灵活性,提出了一种基于自定义电压变化率动态改变下垂系数的控制方法,并设计了电流归零控制器,可以实现储能暂态和稳态功率的合理分配,分析了参数变化对控制效果的影响。在PSCAD中搭建了含储能的直流微网模型,仿真验证了所提方法的正确性。     

三重化交错并联DC/DC变换器优化控制研究

设计了一种适用于大容量储能系统功率控制的三重化交错并联双向DC/DC变换器。针对具有强非线性、滞后和参数存在漂移的DC/DC变换器,采用平均状态空间法进行了数学建模及分析,提出了基于电流和电压的双闭环PID控制方案,使用了幅相裕度法对PI参数进行整定,最后设计实验验证了所采用的控制策略。实验结果表明,变换器在较宽的工作范围内实现了零电压开关工作,消除了动态电流变化导致的过充和过放,在较大负载变化范围内实现了95%以上的效率。     

十二相同步发电机整流系统的数字仿真（Ⅱ）──仿真和试验结果

在“十二相同步发电机整流系统数字仿真研究（Ⅰ）”的基础上,本文详细研究了发电机参数、负载参数、原动机参数、励磁反馈控制参数等对该类系统暂态过程和运行稳定性的影响;较完整、全面地提供了各种运行情况下系统动态和稳态时的数字仿真曲线,从而为设计带整流负载的十二相同步发电机提供参数选择的依据,并能对所设计的该类系统的运行稳定性进行预估。     

混合动力装甲车辆能量管理策略实时仿真

为解决混合动力装甲车辆多动力源输出优化匹配难题,针对一种具有3个动力源的混合动力系统中各动力源的输出特性和驱动电机功率需求特点,制定了具有双层结构的能量管理策略:顶层的系统功率分配策略完成负载功率估计及其在各动力源间的分配;底层的部件级控制策略实现发动机-发电机组和动力电池的优化控制。通过构建一种分布式硬件在环仿真平台对能量管理策略进行仿真验证。结果表明:混合动力系统能够很好地满足负载功率需求,实现了对多个目标的优化控制。     

锂电池储能在电磁发射中的应用

随着电磁发射技术的发展，储能环节成为其中不可或缺的一部分。对基本储能单元需求进行分析，以用电系统功率和能量需求为牵引，以储能系统体积重量适装性最优为目标，充分对比现有各类电池参数指标，从安全性、功率密度、能量密度和循环寿命四个方面进行考虑，确定基本储能单元类型为锂电池。面对舰上不同电磁发射设备电压、电流的需求，需要研究能够实现锂电池组快速灵活串并转换的拓扑结构。在实现电池组稳定并联之前，需保证电池组的一致性，因此需计算出电池荷电状态并进行均衡；针对短脉冲大倍率连续放电工况下荷电状态估算不准确的问题，提出以蓄电池组作为研究对象，采用动态辨识方法进行估算。由于各电池组之间存在不一致性，并联起来放电时可能导致输出电流不均衡，使得本来就处于高倍率放电的电池组超限使用，因此将提出一种电池组均流方法来解决此问题。     

用于海底观测网络的海缆远程供电系统的可靠性

提出了串联恒流和并联恒压两种适合应用于海底观测网络的远程供电系统方案;在相同条件下,利用算法分别完成了两种系统的可靠性设计与分配方案,并根据各子单元的分配可靠度计算了两种系统各节点的供电可靠度。分析结果表明：相比于并联恒压远供系统,串联恒流远供系统对子单元的要求相对较低,而各节点的供电可靠度相对较高,说明串联恒流远供系统更适合应用于我国的海底观测网络建设。     

中频同步发电机组励磁系统的改进

用ＰＷＭ调节技术,按自控原理,对发电机励磁系统进行了改进设计,并比较了几种励磁系统的优缺点,提出了完整的设计电路。其电路简单,工作可靠。     

模糊神经网络在发电机励磁控制中的应用

采用含有惯性项学习算法的BP神经网络代替模糊PID控制器，对同步发电机励磁控制系统进行仿真。仿真结果表明，在系统遭受扰动或突加减载时，所设计的模糊神经网络励磁控制器具有良好的控制效果。