多尺度系统能耗优化的双PWM变频调速系统动态协同预测控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61873025
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Compared with the system without active front end (AFE), the dual-PWM variable frequency system, in which rectifier and inverter accomplish the energy conversion control on grid side and the load side respectively, has a more complex control structure and feature of energy flow. The buffer of dynamic process mainly depends on energy storage device with large capacity in DC circuit, which is lack of effective synchronized operation mechanism leads to negative impact on system performance and efficiency. This project tends to launch a research on improving the control performance and running efficiency of dual-PWM variable frequency system based on real-time optimization of system-level loss and bilateral instantaneous power dynamic synchronization. In this paper, the model predict control algorithm is combined with the control schemes on both sides, and the dynamic process which is required in coordinated operation and the delay compensation of the system will be achieved via adopting multi-step prediction and objective function optimization. Meanwhile, the model of system-level loss is established, which contains grid, power electronic conversion, motor and its load, and the multidimensional real-time optimization of loss during dual-PWM variable system energy flowing is gained by using dynamic optimization method. Finally, the system level loss minimization control is introduced into the dual-side power balance theory, and the energy fluctuation in the central loop is suppressed through accurate control of active power in dual-PWM system, thus the bilateral system energy dynamic coordinated control will be implemented in the condition of acceptable system performance, and the aim of improving the energy efficiency of frequency variable system will be achieved.
双PWM变频系统中整流侧与逆变侧分别完成电网侧和负载侧的能量变换控制,相对于不带主动整流前端的系统具有更为复杂的控制结构和能量流动特征,其动态过程主要依靠中间回路的大容量储能元件进行缓冲,缺乏有效的同步运行机制,系统性能与运行效率往往难以兼顾。本项目拟站在系统级多尺度损耗实时优化与双侧瞬时功率动态协同的角度,对双PWM变频系统的控制性能与运行效率提升开展研究。将模型预测控制算法与双侧各自控制策略相结合,采用多步预测和目标函数优化方法实现系统延时补偿并获得协同运行所需的动态性能。同时,建立包含电网、电力电子变换、电机及其负载的多尺度损耗模型,采用实时在线寻优方法对双PWM变频系统能量流动过程中的损耗进行动态优化,进而将能耗优化控制与基于双侧功率平衡的预测控制相结合,通过对系统有功功率的精准预报抑制中间环节的能量波动,达到同时提升PWM变频调速系统综合能效指标和动态性能指标的目的。

结项摘要

高性能大功率双PWM交直交系统中整流侧与逆变侧分别完成电网侧和负载侧的能量变换控制,相对于不带主动整流前端的系统具有更为复杂的控制结构和能量流动特征,其动态过程主要依靠中间回路的大容量储能元件进行缓冲,缺乏有效的同步运行机制,系统性能与运行效率往往难以兼顾。项目拟站在系统级多尺度损耗实时优化与双侧瞬时功率动态协同的角度,对双PWM变频系统的控制性能与运行效率提升开展研究,包括:(1)将模型预测控制算法与双侧各自控制策略相结合,采用多步预测和目标函数优化方法实现系统延时补偿并获得协同运行所需的动态性能;(2)建立包含电网、电力电子变换、电机及其负载的多尺度损耗模型,采用实时在线寻优方法对双PWM 变频系统能量流动过程中的损耗进行动态优化;(3)将能耗优化控制与基于双侧功率平衡的预测控制相结合,通过对系统有功功率的精准预报抑制中间环节的能量波动;(4)双PWM变频系统实验平台的建立与运行,并应用于大功率交直交中压轧机主传动系统。通过研究,探索双PWM变频系统多尺度损耗实时优化与双侧瞬时功率动态协同控制方法,达到提升PWM变频调速系统综合能效指标和动态性能指标的目的。.项目按计划完成了以上全部内容,实验结果验证了所提出策略可以提升PWM 变频调速系统综合能效指标和动态性能指标。结合该项目的研究,已培养从事高性能交流变频控制系统与电力电子技术应用领域的青年教师2位,培养硕博士研究生前后总计达12人,其中已毕业6人,在读6人。共计发表学术论文10篇,国家授权专利11项。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(3)
专利数量(11)
Fuzzy Filter Design in Finite-Frequency Domain for Three-Level Inverter Drive System
三电平逆变驱动系统有限频域模糊滤波器设计
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2962105
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    潘月斗;李永亮
  • 通讯作者:
    李永亮
Multiobjective Coordinated Control Strategy for Grid-Connected Inverter under Unbalanced Voltage Conditions
电压不平衡条件下并网逆变器多目标协调控制策略
  • DOI:
    10.1061/(asce)ey.1943-7897.0000651
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Journal of Energy Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Lei Miao;Yongjun Zhang;Xiong Xiao;Qiang Guo;Jiawei Zhang;Tanju Yildirim;Huichuan Liu
  • 通讯作者:
    Huichuan Liu
可逆冷轧机中压交直交主传动变频系统开发及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    冶金自动化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    南永辉;马振宇;肖雄;刘钟皓;胡家喜;张勇军
  • 通讯作者:
    张勇军
一种用于轴承故障诊断的二维卷积神经网络优化方法
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.182037
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖雄;王健翔;张勇军;郭强;宗胜悦
  • 通讯作者:
    宗胜悦
Optimized Energy-Storage Method Based on Deep-Learning Adaptive-Dynamic Programming
基于深度学习自适应动态规划的优化储能方法
  • DOI:
    10.1061/(asce)ey.1943-7897.0000657
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Journal of Energy Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    苗磊;张勇军;童朝南;郭强
  • 通讯作者:
    郭强

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其他文献

基于电缆网无功潮流特性的高压配电网无功补偿方法
  • DOI:
    10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2017.03.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电力电容器与无功补偿
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡鑫;张勇军;钟红梅
  • 通讯作者:
    钟红梅
广义价格型需求侧响应下区域能源中心日前最优经济调度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈泽兴;张勇军;陈伯达;林晓明
  • 通讯作者:
    林晓明
一种电力系统无功优化的新型混合优化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    电力系统保护与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋永超;蔡泽祥;张勇军;杨银国;朱鹰屏
  • 通讯作者:
    朱鹰屏
基于修正功率因数评估的配电网低压电容器协同控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张勇军;黄向敏
  • 通讯作者:
    黄向敏
基于可靠性分析的微机继电保护设
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电力自动化设备,9(27): 71-74+87,2007
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李红宁;张勇军;吴国沛;任震
  • 通讯作者:
    任震

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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