The modeling methodologies and calculation of dynamic response of underground structure under Rayleigh waves is investigated in this paper. First the free field responses under Rayleigh waves are analyzed and the nume...The modeling methodologies and calculation of dynamic response of underground structure under Rayleigh waves is investigated in this paper. First the free field responses under Rayleigh waves are analyzed and the numerical results agree well with the theoretical results. Then, the approximate Rayleigh waves are put forward based on the preliminary re- search, and Rayleigh wave field is obtained through fast Fourier transform technique. Taking a utility tunnel as an example, its dynamic responses under Rayleigh waves is calculated by ABAQUS. The results demonstrate that bending deformation is the main component of structural deformation and the deformation at the top of the structure is about twice as much as that at bottom of the structure. The effect of soil-structure interface and the buried depth of underground structure are also investi- gated via parameter analysis. For the shallow buffed underground structures, Rayleigh waves can be the key factor to control the responses and damage of the structure.展开更多
有限集模型预测控制方法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)因其能够实现多目标的控制,在模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)中得到广泛应用。随着子模块数量增加,模型预测控制方法计算量呈指...有限集模型预测控制方法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)因其能够实现多目标的控制,在模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)中得到广泛应用。随着子模块数量增加,模型预测控制方法计算量呈指数增长,面临计算复杂度高、权重因子难以整定等问题。为了解决上述问题,提出了一种基于多变量校正控制集的MMC模型预测控制策略(multi-variate adjusting set predictive control,MAS-MPC)。该策略基于输出电流与桥臂电压差对子模块投入控制集进行快速校正,通过评估两个成本函数得到最优开关矢量。此外,提出了一种基于分化中项的电容电压平衡方案,可以有效降低排序算法的复杂度。为了验证所提策略的有效性,使用Matlab/Simulink软件平台搭建了10电平的三相MMC系统,并与传统方案进行比较。所提方案在降低输出电流与环流的谐波含量的同时,大幅减少了系统的计算量,使得系统具有更快速的动态响应速度。展开更多
提出了一种基于前馈控制的双有源桥DAB(dual active bridge)变换器的控制策略,并通过小信号模型分析了DAB变换器的输出阻抗及其对电路动态特性的影响。DAB变换器的输出阻抗不仅取决于输出电容,还与控制回路的增益有关。由于传输延迟和...提出了一种基于前馈控制的双有源桥DAB(dual active bridge)变换器的控制策略,并通过小信号模型分析了DAB变换器的输出阻抗及其对电路动态特性的影响。DAB变换器的输出阻抗不仅取决于输出电容,还与控制回路的增益有关。由于传输延迟和零阶保持器的存在,控制回路的交叉频率和增益不能选得过高。如果输出电容非常低,变换器无法实现快速动态响应。为了提高动态性能,根据期望的输出电流,提出了一种新的前馈控制策略。前馈路径只与负载电流有关,而对于输出电压是独立的,且前馈控制在实时计算中易于实现。这种具有前馈控制策略的闭环增益与单电压闭环控制的比较结果表明,采用前馈控制的控制回路具有较好的动态性能。最后,搭建了1 kW的实验样机,验证了所提控制策略的有效性。展开更多
新型电力系统背景下,大规模新能源及用户侧负荷的随机波动为系统的实时平衡带来巨大挑战,直流型三相电力电子变压器因其高频电力变压特性成为未来提高系统稳定运行的重要智能终端。然而,当变换器采用传统单移相闭环控制时,受负载电流突...新型电力系统背景下,大规模新能源及用户侧负荷的随机波动为系统的实时平衡带来巨大挑战,直流型三相电力电子变压器因其高频电力变压特性成为未来提高系统稳定运行的重要智能终端。然而,当变换器采用传统单移相闭环控制时,受负载电流突变影响往往不具备较好的抗干扰及快速动态响应能力。提出一种基于有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)的快速动态响应控制策略,以实现在无功率预测工况下的快速动态响应性能。首先,根据运行模式建立直流型三相电力电子变压器的空间状态平均模型并离散化得到预测模型。随后,通过以输出电压为目标的代价函数推导出各采样周期下的最优移相占空比,并转换成开关控制信号。同时,提出逻辑比较单元以省略功率估算不精确对FCS-MPC控制结果造成的影响。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证所提控制策略的有效性。展开更多
基金supported by key project of the National Science and Technology Pillar Program (Grant No. 2006BAJ03B03)Research Fund from State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering (Grand No. SLDRCE08-C-03)
文摘The modeling methodologies and calculation of dynamic response of underground structure under Rayleigh waves is investigated in this paper. First the free field responses under Rayleigh waves are analyzed and the numerical results agree well with the theoretical results. Then, the approximate Rayleigh waves are put forward based on the preliminary re- search, and Rayleigh wave field is obtained through fast Fourier transform technique. Taking a utility tunnel as an example, its dynamic responses under Rayleigh waves is calculated by ABAQUS. The results demonstrate that bending deformation is the main component of structural deformation and the deformation at the top of the structure is about twice as much as that at bottom of the structure. The effect of soil-structure interface and the buried depth of underground structure are also investi- gated via parameter analysis. For the shallow buffed underground structures, Rayleigh waves can be the key factor to control the responses and damage of the structure.
文摘有限集模型预测控制方法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)因其能够实现多目标的控制,在模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)中得到广泛应用。随着子模块数量增加,模型预测控制方法计算量呈指数增长,面临计算复杂度高、权重因子难以整定等问题。为了解决上述问题,提出了一种基于多变量校正控制集的MMC模型预测控制策略(multi-variate adjusting set predictive control,MAS-MPC)。该策略基于输出电流与桥臂电压差对子模块投入控制集进行快速校正,通过评估两个成本函数得到最优开关矢量。此外,提出了一种基于分化中项的电容电压平衡方案,可以有效降低排序算法的复杂度。为了验证所提策略的有效性,使用Matlab/Simulink软件平台搭建了10电平的三相MMC系统,并与传统方案进行比较。所提方案在降低输出电流与环流的谐波含量的同时,大幅减少了系统的计算量,使得系统具有更快速的动态响应速度。
文摘提出了一种基于前馈控制的双有源桥DAB(dual active bridge)变换器的控制策略,并通过小信号模型分析了DAB变换器的输出阻抗及其对电路动态特性的影响。DAB变换器的输出阻抗不仅取决于输出电容,还与控制回路的增益有关。由于传输延迟和零阶保持器的存在,控制回路的交叉频率和增益不能选得过高。如果输出电容非常低,变换器无法实现快速动态响应。为了提高动态性能,根据期望的输出电流,提出了一种新的前馈控制策略。前馈路径只与负载电流有关,而对于输出电压是独立的,且前馈控制在实时计算中易于实现。这种具有前馈控制策略的闭环增益与单电压闭环控制的比较结果表明,采用前馈控制的控制回路具有较好的动态性能。最后,搭建了1 kW的实验样机,验证了所提控制策略的有效性。
文摘新型电力系统背景下,大规模新能源及用户侧负荷的随机波动为系统的实时平衡带来巨大挑战,直流型三相电力电子变压器因其高频电力变压特性成为未来提高系统稳定运行的重要智能终端。然而,当变换器采用传统单移相闭环控制时,受负载电流突变影响往往不具备较好的抗干扰及快速动态响应能力。提出一种基于有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)的快速动态响应控制策略,以实现在无功率预测工况下的快速动态响应性能。首先,根据运行模式建立直流型三相电力电子变压器的空间状态平均模型并离散化得到预测模型。随后,通过以输出电压为目标的代价函数推导出各采样周期下的最优移相占空比,并转换成开关控制信号。同时,提出逻辑比较单元以省略功率估算不精确对FCS-MPC控制结果造成的影响。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证所提控制策略的有效性。
