为探究在集散式控制系统(distributed control system,DCS)危险排除过程中控制员不同信息搜索策略对排险任务绩效的影响及认知负荷的中介效应,基于虚拟现实技术、皮肤电采样和眼动追踪技术构建模拟DCS工控平台,招募20名相关专业被试参...为探究在集散式控制系统(distributed control system,DCS)危险排除过程中控制员不同信息搜索策略对排险任务绩效的影响及认知负荷的中介效应,基于虚拟现实技术、皮肤电采样和眼动追踪技术构建模拟DCS工控平台,招募20名相关专业被试参与模拟排险实验并对其认知负荷及排险绩效进行量化,使用眼动轨迹匹配法判断被试的信息搜索模式,研究认知负荷的中介效应及中介机理。研究结果表明:不同信息搜索策略会显著影响任务绩效;认知负荷对该影响的中介效应高达89.66%,表明信息搜索策略主要通过影响认知负荷来间接作用于排险任务绩效,认知负荷越高,任务绩效越低;逻辑系统搜索策略能通过高效图式匹配减少认知资源消耗,显著抑制认知负荷增长,任务绩效表现最佳;空间系统搜索较难抑制认知负荷,任务绩效较差;随机搜索被试认知负荷显著高于其他组,绩效表现最差;此外,不同认知负荷水平下被试的信息搜索策略没有明显转变倾向。研究结果可为DCS控制人员的考核和培训提供理论支撑。展开更多
针对直流微电网中储能系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素引起母线电压产生波动的问题,以储能系统中三相交错并联双向DC-DC变换器为研究对象,提出一种基于级联有限时间扩张状态观测器(cascade finite-time extended state ob...针对直流微电网中储能系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素引起母线电压产生波动的问题,以储能系统中三相交错并联双向DC-DC变换器为研究对象,提出一种基于级联有限时间扩张状态观测器(cascade finite-time extended state observer,CFT-ESO)的微分平坦和改进型超螺旋滑模双闭环复合控制策略.首先,建立三相交错并联双向DC-DC变换器的数学模型,并根据微分平坦理论将其直流系统转化为微分平坦系统,结合两级具有快速收敛性的有限时间扩张状态观测器提高对系统集总扰动的估计精度.其次,采用内环微分平坦控制、外环改进型超螺旋滑模控制的双闭环控制系统,既能提高系统动态响应过程,又能利用高阶滑模控制算法抑制抖振,同时解决变换器升压模式中非最小相位问题.再次,通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性.最后,利用MATLAB/Simulink仿真软件以及搭建实验平台对控制策略进行验证,结果表明,本文所提控制策略能够很好地抵抗扰动,提高系统的暂态性能.展开更多
在两级式AC-DC变换器中,前级功率因数校正(power factor correction,PFC)固有的瞬时功率波动特性会造成母线电压存在二倍频纹波,影响后级CLLLC谐振变换器的输出电压质量。针对以上问题,该文提出了基于二阶广义积分(second order general...在两级式AC-DC变换器中,前级功率因数校正(power factor correction,PFC)固有的瞬时功率波动特性会造成母线电压存在二倍频纹波,影响后级CLLLC谐振变换器的输出电压质量。针对以上问题,该文提出了基于二阶广义积分(second order generalized integral,SOGI)的可变增益母线电压纹波前馈控制方法。采用SOGI提取母线电压纹波信息,基于品质因数Q与电压增益的关系和母线电压纹波对归一化频率的影响,解析了母线电压纹波对CLLLC谐振变换器输出电压的影响机理,得到Q值与前馈增益系数Ka的关系,采用仿真寻优加数据拟合的方法得到前馈可变增益系数曲线。仿真和实验结果表明,相比于无前馈控制,所提控制方法对CLLLC谐振变换器的输出电压纹波具有较好的抑制效果,输出电压纹波降低了72%,验证了所提算法的有效性。展开更多
在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线...在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的关键接口设备。然而,针对MMC-FTF变换器的阻抗建模鲜有报道,且含MMC-FTF变换器的HVDC系统的小信号稳定性问题尚不明确。针对此问题,该文首先根据频率耦合效应提出共差模提取矩阵,实现了多谐波线性化方法下单相及三相MMC交直流侧阻抗模型的统一,并建立了MMC-FTF变换器的直流侧阻抗模型。其次,利用阻抗稳定性判据揭示了MMC-FTF变换器与岸上三相MMC换流站互联时存在的振荡风险。接着,根据相角灵敏度指标定量评估了不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出用于提升系统稳定性的调参准则。最后,基于MATLAB/Simulink仿真和硬件在环实验验证了结果的正确性。展开更多
为满足海上风电直流升压汇集需求,提出一种具备非对称双向功率传输能力的DC-DC变换器方案。在海上风电功率正向外送时,能够实现并联输入串联输出升压功能。在风电场需要功率反向支撑时,通过改变变换器调制策略,能够实现较小功率容量下...为满足海上风电直流升压汇集需求,提出一种具备非对称双向功率传输能力的DC-DC变换器方案。在海上风电功率正向外送时,能够实现并联输入串联输出升压功能。在风电场需要功率反向支撑时,通过改变变换器调制策略,能够实现较小功率容量下反向功率传输。首先分析正/反向模态下,变换器零电压开关(zero voltage switching,ZVS)软开关与功率传输特性。在此基础上,同时考虑输出电压调节与串联电压均衡多运行目标,构建相应调制与控制策略。与传统双向变换器相比,所提拓扑在满足非对称双向功率变换需求的同时,通过降低元件数量,能够降低变换器成本。基于仿真与实验结果,对所提出非对称双向变换器功率调节、模式切换与软开关特性进行测试,验证所提非对称双向变换器概念与方案的有效性。展开更多
研究基于DCS(Distributed Control System)的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制系统,确保机组安全运行的同时,提高机组整体运行效率。构建基于DCS的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制框架,过程控制层的Mark VI系统、DCS系统根据监测...研究基于DCS(Distributed Control System)的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制系统,确保机组安全运行的同时,提高机组整体运行效率。构建基于DCS的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制框架,过程控制层的Mark VI系统、DCS系统根据监测数据变化实现机组设备、旁路等自动控制。SIS层接收联合循环机组监测数据后,将其作为基于深度神经网络故障诊断模型的输入,实现机组设备故障的识别。在检测到故障时触发联锁保护子系统动作,将停机指令下达给自动启停控制子系统,使机组停止运行。实验结果表明,该系统可实现燃气-蒸汽联合循环机组设备故障识别,在100次训练后,训练损失为0.1左右,F-Score指标最大值为0.93;故障工况下,该系统可根据预定逻辑实现燃气-蒸汽联合循环机组自动停机。展开更多
文摘为探究在集散式控制系统(distributed control system,DCS)危险排除过程中控制员不同信息搜索策略对排险任务绩效的影响及认知负荷的中介效应,基于虚拟现实技术、皮肤电采样和眼动追踪技术构建模拟DCS工控平台,招募20名相关专业被试参与模拟排险实验并对其认知负荷及排险绩效进行量化,使用眼动轨迹匹配法判断被试的信息搜索模式,研究认知负荷的中介效应及中介机理。研究结果表明:不同信息搜索策略会显著影响任务绩效;认知负荷对该影响的中介效应高达89.66%,表明信息搜索策略主要通过影响认知负荷来间接作用于排险任务绩效,认知负荷越高,任务绩效越低;逻辑系统搜索策略能通过高效图式匹配减少认知资源消耗,显著抑制认知负荷增长,任务绩效表现最佳;空间系统搜索较难抑制认知负荷,任务绩效较差;随机搜索被试认知负荷显著高于其他组,绩效表现最差;此外,不同认知负荷水平下被试的信息搜索策略没有明显转变倾向。研究结果可为DCS控制人员的考核和培训提供理论支撑。
文摘针对直流微电网中储能系统功率波动、负载侧负荷频繁投切等不确定因素引起母线电压产生波动的问题,以储能系统中三相交错并联双向DC-DC变换器为研究对象,提出一种基于级联有限时间扩张状态观测器(cascade finite-time extended state observer,CFT-ESO)的微分平坦和改进型超螺旋滑模双闭环复合控制策略.首先,建立三相交错并联双向DC-DC变换器的数学模型,并根据微分平坦理论将其直流系统转化为微分平坦系统,结合两级具有快速收敛性的有限时间扩张状态观测器提高对系统集总扰动的估计精度.其次,采用内环微分平坦控制、外环改进型超螺旋滑模控制的双闭环控制系统,既能提高系统动态响应过程,又能利用高阶滑模控制算法抑制抖振,同时解决变换器升压模式中非最小相位问题.再次,通过Lyapunov理论证明控制系统的稳定性.最后,利用MATLAB/Simulink仿真软件以及搭建实验平台对控制策略进行验证,结果表明,本文所提控制策略能够很好地抵抗扰动,提高系统的暂态性能.
文摘在海上风电直流汇集-直流送出系统中,基于单相模块化多电平换流器的面对面型(modular multilevel converter based front-to-front,MMC-FTF)高压大功率DC/DC变换器是连接中压汇聚线与高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的关键接口设备。然而,针对MMC-FTF变换器的阻抗建模鲜有报道,且含MMC-FTF变换器的HVDC系统的小信号稳定性问题尚不明确。针对此问题,该文首先根据频率耦合效应提出共差模提取矩阵,实现了多谐波线性化方法下单相及三相MMC交直流侧阻抗模型的统一,并建立了MMC-FTF变换器的直流侧阻抗模型。其次,利用阻抗稳定性判据揭示了MMC-FTF变换器与岸上三相MMC换流站互联时存在的振荡风险。接着,根据相角灵敏度指标定量评估了不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出用于提升系统稳定性的调参准则。最后,基于MATLAB/Simulink仿真和硬件在环实验验证了结果的正确性。
文摘为满足海上风电直流升压汇集需求,提出一种具备非对称双向功率传输能力的DC-DC变换器方案。在海上风电功率正向外送时,能够实现并联输入串联输出升压功能。在风电场需要功率反向支撑时,通过改变变换器调制策略,能够实现较小功率容量下反向功率传输。首先分析正/反向模态下,变换器零电压开关(zero voltage switching,ZVS)软开关与功率传输特性。在此基础上,同时考虑输出电压调节与串联电压均衡多运行目标,构建相应调制与控制策略。与传统双向变换器相比,所提拓扑在满足非对称双向功率变换需求的同时,通过降低元件数量,能够降低变换器成本。基于仿真与实验结果,对所提出非对称双向变换器功率调节、模式切换与软开关特性进行测试,验证所提非对称双向变换器概念与方案的有效性。
文摘研究基于DCS(Distributed Control System)的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制系统,确保机组安全运行的同时,提高机组整体运行效率。构建基于DCS的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制框架,过程控制层的Mark VI系统、DCS系统根据监测数据变化实现机组设备、旁路等自动控制。SIS层接收联合循环机组监测数据后,将其作为基于深度神经网络故障诊断模型的输入,实现机组设备故障的识别。在检测到故障时触发联锁保护子系统动作,将停机指令下达给自动启停控制子系统,使机组停止运行。实验结果表明,该系统可实现燃气-蒸汽联合循环机组设备故障识别,在100次训练后,训练损失为0.1左右,F-Score指标最大值为0.93;故障工况下,该系统可根据预定逻辑实现燃气-蒸汽联合循环机组自动停机。
