严重受扰系统的能控性和能观性及失稳模式分析

基于稳定域理论,指出严重受扰系统的轨迹在临近失稳时运行在主导不稳定平衡点附近,因此可以用线性系统来近似描述严重受扰系统的局部动态。相应地分析线性化系统的模式能控性和能观性,并提出秩判据,以判别控制输入矩阵或观测输出矩阵对失稳模式是否能控或能观。采用特征分析,根据特征值、参与因子和模态揭示故障失稳模式,并根据模式能控性和能观性矩阵找出最灵敏的控制输入和观测信号的地点,以控制和检测失稳模式。以10机39节点新英格兰系统为算例,表明所提出的基于主导不稳定平衡点的线性分析方法实用有效,可为构建广域监视和控制系统奠定基础。     

PBH检验方法和组合系统的能控性能观测性(上)

本文介绍一种判别线性定常系统能控性和能观测性的新方法一目前在国内尚未充分普及的一种强有力的方法,其特点是简单、实用,在理论研究上也十分有用。用这种新方法得到了单输入单输出的串联、並联及反馈连接组合系统能控性、能观测性与极点零点相消间的一般规律。     

PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性

在PWM DC-DC变换器研究中引入混杂动态系统和切换线性系统的概念和相关理论,研究PWM DC-DC变换器的能控性和能观性.首先将PWM DC-DC变换器建立为周期型切换线性系统模型,然后根据周期型切换线性系统的一个周期之后和多周期的能控性和能观性定义及定理,以Buck PWM变换器为例,分析变换器一个周期之后和多周期的能控性和能观性,最后对Buck PWM变换器进行能控性实验验证.实验结果表明,在负载阶跃变化的情况下,变换器输出完全可以控制并且稳定在设计值,这和Buck PWM变换器作为周期型切换线性系统模型的能控性分析结果是一致的.本文的研究还表明,研究方法也适应于其他功率变换器能控性和能观性的研究.     

现代控制理论的MATLAB实现

现代控制理论是对系统的状态进行分析和综合的理论,是自动控制理论的一个主要组成部分。现代控制理论的最基本的分析方法是时域法,是建立在状态空间的基础上,不用传递函数,而是利用状态矢量方程的特点对复杂系统进行系统建模,并进一步通过状态方程求解分析,研究系统的能控性、能观性及其稳定性,分析系统的实现问题。研究MATLAB在状态空间分析法、状态方程求解的方法,简化计算,由此提出借助于MATLAB软件来实现对系统的分析的设想,并进行论证,来实现对现代控制理论系统的分析,如对系统稳定性以及系统能控性、能观性的分析。     

电力系统暂态安全的观测与控制

电力系统的暂态安全问题主要是由大扰动引起的。暂态安全防御需要对大扰动引起的功角失稳进行有效的观测和控制。本文分析了紧急状态下电力系统的运动特征,并为观测和控制的配置提出了秩判据。提出了基于主导不稳定平衡点和临界割集的能观性与能控性分析方法,用于定量分析不同的地点对于故障失稳的不同的观测和控制效果。最后以10机39节点新英格兰系统为例选择了观测和控制的地点。这为设计电力系统的暂态安全防御奠定了基础。     

基于LQR控制的三级倒立摆系统稳定性分析

倒立摆系统是研究控制理论的一种典型的实验装置。本文通过建立三级倒立摆的非线性数学模型,分析了三级倒立摆能观性和能控性,以及系统本身的不稳定性。通过正确设置矩阵Q的值,成功实现了基于LQR控制算法的倒立摆控制。分析仿真结果,得出LQR控制算法的不足。     

基于系统留数矩阵的广域PSS设计

电力系统低频振荡严重影响电网的稳定运行。传统的电力系统稳定器（PSS）采用本地机组信号，不能有效提高系统阻尼。广域测量系统使得电力系统向广域观测与控制的方向发展。文中使用反馈信号机组和控制机组相分离的设计思想，提出根据转子角频率对振荡模式的能观度选取反馈信号机组，根据PSS输出信号对振荡模式的能控度选取控制机组，从而构成广域PSS控制回路。基于留数矩阵的分析表明了这种广域PSS控制策略具有比本地信号PSS更强的能观性和能控性。最后给出了基于留数的广域PSS参数设计方法。16机系统上的仿真结果表明，基于留数矩阵进行设计的广域PSS能更有效地抑制系统低频振荡，提高互联电网的稳定性。     

线性系统能控性和能观性的几何判据——核空间、象空间、不变子空间的基本概念

"线性系统的几何理论"是将线性系统的动态分析转化为状态空间中相应的几何问题。这种几何方法的特点是简洁明了,避免了状态空间中大量繁杂的矩阵推演计算。工科大学生对此会感到概念抽象,难于掌握,因而需要相应的数学基础。通过从核空间、象空间、不变子空间入手,给予它以概念的解释。在此基础上,论述了线性系统能控性和能观性的几何判据。目前,几何理论已广泛应用于系统分析与综合中。     

考虑能控能观性的配电二次设备优化配置模型与评估方法

新型电力系统背景下,配电网控制与观测难度显著提升。然而,现有的配电网能控能观性研究以及相应的配电二次设备规划模型难以满足配电网实际控制与观测的需要。为此,提出了基于能控能观分析的配电二次设备优化配置模型与评估方法。首先,提出了配电网能控能观性及相关指标的完整数学定义。其次,构建了能控能观需求-状态变量的映射集合。最后,提出了配电二次设备的优化规划模型及多维评估方法。算例分析表明,所提规划模型及评估方法以最小的经济成本实现了综合效益的最大化,具备可行性与有效性。     

高耐热高耐焊性环氧胶膜的研制

以双酚A型环氧树脂EP638、EP828为基体树脂,丁腈橡胶为增韧剂,酰肼为固化剂,咪唑为固化促进剂,引入导热填料氮化硼、氧化铝,制备了高耐热高耐焊性环氧胶膜。采用单因素试验法优选出制备环氧胶膜的最佳工艺条件,对环氧胶膜的导热性能、介电性能、剪切强度、粘结强度和玻璃化转变温度(Tg)等进行测试。结果表明:制备高耐热高耐焊性环氧胶膜的最佳工艺条件是:m(EP638)∶m(EP828)=1∶1;w(丁腈橡胶)=20%,w(酰肼)=10%,w(咪唑)=5‰,w(填料)=60%,m(A12O3)∶m(BN)=1∶1;固化条件为120℃/1 h+150℃/1 h。此时环氧胶膜的介电常数为5.66,导热系数为0.581 W/(m·K),粘结强度为36.99 MPa,Tg为174.77℃,耐浸焊时间达10 min。     

柔性固化剂固化工艺对纳米晶铁芯性能的影响

用非晶带材绕制成圆环铁芯,经退火制备纳米晶铁芯,再放入环氧树脂柔性固化剂中进行真空浸渍后于干燥箱中固化。采用正交试验研究了固化工艺对纳米晶铁芯可切割性和磁性能的影响。结果表明,真空浸渍条件下,固化剂能够充分填充铁芯带材间隙,铁芯固化后具有优异的可切割性;铁芯损耗的主要影响因素是固化温度,最佳固化工艺为:固化温度353 K,固化时间180 min,填料比例10%。该工艺固化的铁芯损耗相对较低:P1/1k=7.319W/kg,P0.5/10k=20.888 W/kg,磁感应强度(H=7 A/m)下降20%,起始磁导率μi下降55%,最大磁导率μmax下降40%;在f=50Hz～1 kHz范围内,固化剂的固化收缩对铁芯电感影响较大,通过调整固化工艺能够有效降低固化收缩对铁芯电感的影响;而在f=1～100 kHz范围内,固化剂对铁芯电感影响较小,对电感变化率影响甚小。     

潮流能发电及潮流能发电装置

潮流能发电是利用潮汐动能的一种发电方式。由于潮流能发电不需要筑坝蓄水,具有对环境影响小等许多优点。因此,近年来潮流能发电引起许多国家重视,潮流能发电技术发展很快。本文从分析潮流能的特点入手,介绍了国内外潮流能发电的近况,重点介绍目前出现的各种潮流能发电装置,包括水平轴潮流能水轮机、竖轴潮流能水轮机、振荡水翼式潮流能装置等。     

管道消能研究概述

有压管道输送作为输送的基本方式之一,已日益受到人们的关注。但消除过剩的能量是保证有压管道安全输送的关键。因而选择正确合理的管道消能方式是确保下游建筑物以及有压管道经济安全的基本条件。通过对常见的几种管道消能方式进行的简要的概述,为选择合理的消能方式提供借鉴。     

10 kV系统电容取能方式电源特性分析

电容取能电源由于体积小、装置成本低和取能稳定等优势,成为10 kV一二次融合柱上开关的就地取能电源。为了在取电电流限制下提高最大取能功率,基于简化取能模型进行了输出电压和取能功率的电源特性研究,给出了不同补偿关系下的电源特性;通过影响取能功率上限的设计参数分析,得到了最大取能功率下的设计原则;考虑到典型负载如柱上开关的动态特性,进行了负载等效为储能电容器、恒功率负载及瞬时大功率负载下的仿真,其结果表明了不同动态负载下的电源特性,验证了理论计算的电源特性。     

Boost功率因数校正变换器单周期控制适用性的理论分析和实验验证

当输入或者负载跳变时,单周期控制是功率变换器中一种新型的非线性控制策略,单周期就可实现控制目标.然而,单周期控制在功率变换器中的普适性并没有相关研究,限制了它的进一步发展和应用.该文以Boost变换器作为研究对象,引入切换线性系统的概念和理论,基于Boost变换器切换线性系统模型严格证明单周期控制在Boost变换器中的适用性,由此提供一种单周期控制在一般功率变换器中适用性分析方法.在理论研究的基础上,给出了单周期控制Boost变换器实现功率因数校正的一个实际范例.     

基于DS-LCC拓扑抗偏移性的建模与优化

针对无线电能传输(WPT)系统中线圈偏移导致功率及效率波动问题,提出基于双边LCC(DS-LCC)拓扑WPT系统的改进模型。首先,对该模型进行传输特性分析,推导出不同横向偏移条件下线圈互感与传输特性间对应的函数式。其次,引入归一化方法并确定偏移后线圈匝数与耦合强度及线圈内阻的线性关系。在上述基础上通过对系统进行参数优化设计,实现特定横向偏移范围内系统输出功率和传输效率抗偏移性的提升。最后,搭建一台100 W的实验样机对理论分析进行验证。结果显示在0~20 cm的横向偏移范围内系统的输出功率始终高于80 W,传输效率始终高于70%。     

节约能源合理用能的新观念──节

和是能源科学和工程热力学中引出的新概念。利用和可以更科学地揭示能量的本质涵义，更具体地描述能量转换规律；分析法比能量平衡分析法更准确地反映了能量的利用情况，更明确地指出了合理用能的方向和条件；“节与“节能”相比，提法更严谨，含义更深刻，应用起来更科学，更具有可操作性。     

环境约束下数据中心综合能源系统优化配置方法

随着互联网技术的发展,数据中心规模和数量进入快速增长阶段.因其具有需求稳定、功率密度高、用电量大等特点,故如何构建可靠经济且环保的绿色数据中心供能系统受到日益关注.结合可靠供能需求,采用本地供能为主、市电供能为辅的形式,提出了适用于数据中心的综合能源系统架构;综合投资、运维和环境等因素构建数据中心用能成本模型,在考虑能量平衡、设备性能和电网交互等约束基础上构建了环境约束下数据中心综合能源系统优化配置模型,并通过算例验证了方法的有效性.     

恒压输出多负载无线电能传输系统分析与设计

为解决谐振式多负载无线电能传输（wireless power transfer,WPT）系统输出的负载敏感性问题,首先基于电路理论,研究恒压输出单负载WPT系统二端口网络在输出特性与负载无关时的电路参数关系,剖析了阻抗匹配网络的工作原理,由此构造出一种级联式负载无关性多负载WPT系统,并对该系统的传输性能作进一步分析;然后应用有限元分析软件确定DD线圈和屏蔽磁芯的最优尺寸;最终搭建一台恒压输出四负载WPT系统实验样机,验证了理论的正确性和系统的可行性。所提系统不含补偿电感、无磁饱和现象,阻抗匹配网络体积小、性价比高。