北大考研-工学院研究生导师简介-包为民

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活动大陆边缘岩浆作用及构造演化——以敦煌地块为例

活动大陆边缘岩浆作用及构造演化——以敦煌地块为例

2024/040(03):0702 0718ActaPetrologicaSinica 岩石学报doi:10.18654/1000 0569/2024.03.03甘保平,唐菊兴,第五春荣.2024.活动大陆边缘岩浆作用及构造演化—以敦煌地块为例.岩石学报,40(03):702-718,doi:10.18654/1000-0569/2024.03.03活动大陆边缘岩浆作用及构造演化———以敦煌地块为例甘保平1 唐菊兴1,2 第五春荣3GANBaoPing1,TANGJuXing1,2andDIWUChunRong31 西南交通大学地球科学与工程学院,成都 6117562 中国地质科学院矿产资源研究所,自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 1000373 西北大学大陆动力学国家重点实验室,西北大学地质学系,西安 7100691 FacultyofGeosciencesandEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu611756,China2 MNRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,CAGS,Beijing100037,China3 StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics,DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi an710069,China2023 06 30收稿,2023 12 17改回GanBP,TangJXandDiwuCR 2024 Magmatismandtectonicevolutionatanactivecontinentalmargin:AcasestudyoftheDunhuangBlock.ActaPetrologicaSinica,40(3):702-718,doi:10.18654/1000 0569/2024.03.03Abstract Continentalmarginarcsaretheproductsofmagmaticactivityassociatedwithsubductionatconvergentplateboundaries,whichgenerallyrecordmanyessentialgeologicalprocesses,i e ,arcmagmatism,orogenicprocess,andtheformationandevolutionofcontinentalcrust AsthesouthernmosttectonicunitinthemiddlepartoftheCentralAsianOrogenicBelt(CAOB),theDunhuangBlockhastraditionallybeendefinedasamicrocontinent/terranewiththeEarlyPrecambrianmetamorphiccrystallinebasement ItsubsequentlyunderwentmultiplephasesoftectonothermaleventsrelatedtotheCAOBandwasreactivatedinthePaleozoic,resultinginaseriesofextensivearcmagmatismandmetamorphismevents However,themechanismofPaleozoicarcmagmatismandthetectonicevolutionhistoryoftheblockarenotsystematicallystudied BasedonthemostrecentresearchprogressoftheDunhuangBlockinthepastdecade,wecomprehensivelycompliedthetypeofrockassociation,chronologyframework,andgeochemicalcompositionofPaleozoicigneousrocks,aswellasthecharacteristicsofcontemporaneousmetamorphismandsedimentarytectonthermalevents,culminatinginfollowingfindings (1)ThePaleozoicmagmaticprocessesinDunhuangBlockshowmulti stagesintrusioncharacteristic,i e ,episodicpatterns ThePaleozoicmagmatismgraduallymigratedfromthenortheasttothesouthandthenbacktothemiddleDunhuangarea,whichcanbeapproximatelydividedintofiveepisodes:~510Ma,440~410Ma,390~360Ma,~330Maand280~245Ma Whereasthemetamorphismeventsaremainlyconcentratedat450~360Ma (2)ThetypesofPaleozoicigneousrocksmainlyincludecalc alkalineI typegranites,adakiticrocks,asmallamountofS typeandhigh potassiumgranitoids ThecompositionsofPaleozoicgranitoidshavegraduallytransformedfromthelow potassiumtholeiiteintheCambriantothehigh potassiumandrich siliconinthePermian (3)Isotopicgeochemicalcharacteristicsindicatethatthedevelopmentofsubduction relatedarcmagmatismduringtheCambrian DevonianinthecentralandnorthpartoftheDunhuangareasignificantlycontributedtojuvenilecrustgrowth,accompaniedbyancientcrustalreworkingevents Incontrast,magmatismeventsinthesouthernpartduringtheDevonian Carboniferousperiodwereprimarilydominatedbyremeltingofancientcrustalmaterial (4)Basedonevidencefromadakiticrocks,theDunhuangBlockexperiencedtwosignificantcrustalthickeningeventsinthewholePaleozoic TheearlystagemaybecausedbythecollisionbetweentheDunhuangandShibanshanterrane/arcinthesouthernBeishanandmantle derivedmagmaunderplating Whilethelaterstagemayhavebeenrelatedtotheslabrollbackorretreat Thethicknessofthecrustfortwothickeningeventsreached~55km (5)TheDunhuangBlockisanancientmicrocontinentwiththePrecambriancrystallinebasementinthesouthernCAOB,whichwasstronglyremodifiedanddestroyedbytheorogeniceventsrelatedtothesubductionsouthwardofthePaleo AsianOcean Asanactivecontinentalmarginarcin本文受国家自然科学基金项目(42302054)、中国博士后科学基金项目(2022M712629)、中央高校基本科研业务费项目(2682022CX029)和西北大学大陆动力学国家重点实验室开放基金项目(21LCD13)联合资助.第一作者简介:甘保平,男,1989年生,讲师,从事岩石学研究,E mail:baopingnwu@163.com通讯作者:第五春荣,男,1977年生,教授,从事前寒武纪地质和同位素地质学研究,E mail:diwuchunrong@nwu.edu.cnthesouthernPaleo AsianOcean,theDunhuangBlockwasmodifiedandreactivatedbythegeologicalprocessessuchassubduction relatedmagmatism,partialmelting,crustalthickeningandregionalmetamorphism,andthatgeneratedwidelycontinentalarcmagmatismcharacterizedbyshowsepisodefeatures Inconclusion,theseinsightsprovidenewconstraintforexploringtheoriginofthemicrocontinentswithintheCAOBandthetectonicevolutionoforogenKeywords Continentalmarginarc;Episodicmagmatism;Reactivation;Crustalthickening;DunhuangBlock;CentralAsianOrogenicBelt摘 要 大陆边缘弧是汇聚板块边界与俯冲有关的岩浆作用产物,通常记录了造山带弧岩浆作用、造山过程和大陆地壳形成与演化等诸多重要的地质过程。

北大考研-工学院研究生导师简介-席建忠

北大考研-工学院研究生导师简介-席建忠

爱考机构-北大考研-工学院研究生导师简介-席建忠席建忠教育经历:1996年,北京理工大学攻读化工专业,本科2000年,清华大学攻读分子细胞生物,硕士2004年,UCLA生物医学工程,博士背景资料:在美国求学期间曾参加过十多次国际学术会议,并做过多次学术报告。

他在攻读博士学位期间,独立承担了美国NASA(美国国家航空和航天局)所资助的纳米生物研究,其研究成果《自组装的肌肉细胞带动的微型器件》(Self-assembledMicrodevicesDrivenbyMuscle)于2005年1月份发表在NatureMaterials上。

美国、加拿大、英国、德国等十多个国家的五十多家媒体对这一研究成果进行了深入报道,这些媒体中除了有BBC、CBS、CNN、Reuters、《加州时报》等大众媒体外,还有《Nature》、《Science》等专业杂志。

2005年7月,他成为北大工学院第一位“优秀青年人才引进计划”的特聘学者。

研究兴趣:1、功能细胞芯片:利用微纳米技术开发各种高通量集成芯片,包括肌肉细胞芯片、细胞迁移芯片等。

2、miRNA:定量检测方法、生理功能以及调控机制的研究。

3、大规模siRNA筛选以及药物的研发。

4、TALE技术开发以及应用获得荣誉:1.李氏基金,2006年2."2004NationalOutstandingOverseasGraduateStudents",ChineseEducationMinistry(2005)3."OutstandingDoctoralGraduateStudent",UCLA(2004)4."BestYoungStudent/Investigator"2004MRSSpringMeeting5.NewsarticlesregardingmyachievementinScience,Nature,CNN,BBC,LAtimes,etc.近年来发表论文:1.YueguangRong,MeiLiu,LiangMa,WanqingDu,HanshuoZhang,YuanTian,YinLi,HeRen,Chuanma oZhang,LinLi,SheChen,JianzhongXi&LiYu,Clathrinandphosphatidylinositol4,5-bisphosphateregul ateautophagiclysosomereformation.NatureCellBiology2012,Aug.2.ZhaoWang,JuanLi,Gancheng,Wang,MingjunJiang,ShenyiYin,ChanghongSun,Hanshuo,Zhang,Fe ngfengZhuangandJianzhong,JeffXi,AnIntegratedChipfortheHigh-throughputManufactureofTALEf fectors.Angew.Chem.Int.Ed.2012,Aug.3.ZhaoWang,HuangHuang,HanshuoZhang,ChangHongSun,YangHao,JunyuYang,YuFan,andJianzh ongJeffXi,AMagneticBead-IntegratedChipfortheLargeScaleManufactureofNormalizedesiRNAs,P LoSONE2012.4.HanshuoZhang,YangHao,JunyuYang,YingZhuo,JuanLi,ChanghongSun,ShenyiYin,YanyiHuanga ndJianzhongXi,Genome-wideFunctionalScreeningofmiR-23basaPleiotropicModulatorSuppressingCancerMetastasis.NatureCommunication20112,554DOI:doi:10.1038/ncomms1555.5.HuangHuang,QingChang,ChanghongSun,ShenyiYin,JuanLiandJianzhongXi,Apolyacrylamidemi crobead-integratedchipforthelarge-scalemanufactureofready-to-useesiRNA,LabChip2011,11(6),10 36-10406.HuipingYuan,XiaoyongZhang,XiuqingHuang,YonggangLu,WeiqingTang,YongMan,ShuWang,Ji anzhongXi,JianLi,NADPHOxidase2-DerivedReactiveOxygenSpeciesMediateFFAs-InducedDysfu nctionandApoptosisofb-CellsviaJNK,p38MAPKandp53Pathways.PLoSONE2011,5(12):e15726.d oi:10.13717.LiJ,etal.JianhzhongXi,Real-TimePolymeraseChainReactionMicroRNADetectionBasedonEnzym aticStem-LoopProbesLigation.Anal.Chem.2009,81:5446-54518.WangJ,etal.XiJ,HuangY,bChip2009,9:1831-18 359.YaoB,LiJ,etal.XiJ,QuantitativeanalysisofzeptomolemicroRNAsbasedonisothermalramificationa mplification.RNA2009,15:1787-179410.XiJ,JacobJ,MontemagnoC,Self-assembledmicrodevicesdrivenbymuscle,NatureMaterials2005,4: 180-184近年来专利申请情况:1.席建忠,姚波,李娟用于小RNA检测的探针组以及用此探针组检测小RNA的方法,中国,发明专利(审批中)2.黄岩谊,席建忠,王建斌,周莹微流分配装置、其制备方法及用途,中国,发明专利(审批中)联系方式:BiomedicalEngineering,CollegeofEngineering,PekingUniversity,100871Email:">职位信息(长期有效):招聘2名研究助理或博士后。

北大考研-环境科学与工程学院研究生导师简介-曾立民

北大考研-环境科学与工程学院研究生导师简介-曾立民

90(7):548-559
MinQin

PinhuaXie,HangSu,JianweiGu,FuminPeng,SuwenLi,LiminZeng,JianguoLiu,WenqingLiuandYuan
hangZhang.AnobservationalstudyoftheHONO

NO2couplingatanurbansiteinGuangzhouCity,SouthChinaAtmosphericEnvironment2009,43(36):I5
hu,LiminZeng,Shaw-ChenLiu,Chih-ChungChang,AntonioAmoroso,andFrancescaCostabile.Evide
nceofReactiveAromaticsAsaMajorSourceofPeroxyAcetylNitrateoverChinaEnviron.Sci.Technol.20
calandphysicalfactorsinfluencingtheirconcentrationsJOURNALOFGEOPHYSICALRESEARCH-
ATMOSPHERES2010,115
ZhenLiu,YuhangWang,DasaGu,ChunZhao,L.GregoryHuey,RobertStickel,JinLiao,MinShao,TongZ
10,44(18):7017–7022
LiuXG,ZhangYH,WenMT,WangJL,JungJ,ChangSY,HuM,ZengLM,KimYJ.Aclosurestudyofaeroso
lhygroscopicgrowthfactorduringthe2006PearlRiverDeltaCampaignADVANCESINATMOSPHERI

硕士生培养方案北京大学工学院

硕士生培养方案北京大学工学院

硕士生培养方案北京大学工学院
北京大学
硕士研究生培养方案
(报表)
一级学科名称力学
Mechanics 专业名称航空航天工程
Aerospace Engineering 专业代码 080125
北京大学研究生院制表
填表日期:年 9月 14 日一、学科(专业)主要研究方向
注:本表不够可加页。

二、培养目标、学习年限及应修学分
三、课程设置(包括专题研讨课等)
1 2020年4月19日
2 2020年4月19日
注:选修课不分方向,方向1和方向3共用专业必修课。

3
2020年4月19日
Program of Ph. D Student Courses
Discipline(一级学科): Specialty(二级学科):
4 2020年4月19日
5 2020年4月19日
文档仅供参考,不当之处,请联系改正。

*.R—Required Courses; S—Selective Courses. **.S—Spring semester; A—Autumn semester
6
2020年4月19日
四、对科研能力和学位论文的要求
注:本表不够可加页。

五、对新生能力、水平的基本要求及入学考试科目设置。

北京大学国家发展研究院(中国经济研究中心)

北京大学国家发展研究院(中国经济研究中心)

北京大学国家发展研究院(中国经济研究中心)一、本院简介北京大学国家发展研究院(NSD)是在著名的北京大学中国经济研究中心基础上新组建的、一个以综合性社会科学研究为主的科研教学机构,致力于中国社会科学的国际化、规范化、本土化,推进学科体系、学术观点和研究方法的创新。

北京大学中国经济研究中心将作为国家发展研究院的一个机构继续存在。

作为在国内外享有盛名的综合性大学,北京大学学科门类齐全,具有良好的学术气氛和学术传统,为跨学科的综合研究奠定了坚实的基础。

北京大学国家发展研究院致力于推进中国社会科学的综合研究,尝试组织跨学科的研究,培养综合性的国家发展高级人才,以综合性的知识集结服务于我国改革发展和全球新秩序的建设,服务于社会科学的发现与探索。

这也是实现北京大学在新时期创世界一流大学目标的一个重要组成部分。

国家发展研究院将以国家发展为中心议题,立足于中国改革发展与现代化的实践,前瞻性地提出重大的战略、制度、政策和基础理论问题,持续关注全球格局的演变,参与改革发展与建设国际新秩序的高层对话。

按照“小机构、大网络”的原则,组织跨学科的综合研究,培养综合性的国家发展高级人才,成为中国集结高水平综合性知识的一个学界思想库。

国家发展研究院现有博士生导师30名,陈平、宫玉振、龚强、海闻、胡大源、霍德明、雷晓燕、李立行、李玲、梁能、林毅夫、卢锋、马浩、平新乔、沈艳、宋国青、唐方方、汪丁丁、汪浩、巫和懋、鄢萍、姚洋、易纲、余淼杰、曾毅、曾志雄、张黎、赵耀辉、周其仁、朱家祥。

硕士研究生方向包括西方经济学、世界经济、政治经济学、金融学、经济史以及国民经济学等。

二、经济学双学士学位和经济学辅修介绍国家发展研究院经济学双学位(辅修)项目成立于1996年,其目的是为适应新时期我国社会主义现代化建设发展的需要,培养“厚基础、宽口径、高素质”、富有创新精神、跨学科优势的新型人才;以及选拔有志于经济学研究的优秀学生,培养世界一流的中国经济学家,和各行业未来的领军人才。

育明考研:北京大学行政管理考研冲刺押题笔记(包万超)《行政法与社会科学》 (第四讲)

育明考研:北京大学行政管理考研冲刺押题笔记(包万超)《行政法与社会科学》 (第四讲)

北大行管视频课程+内部资料+最后押题三套卷+公共课阅卷人一对一点评=2500元育明教育包揽2008-2013年北大行管考研状元。

2008年,郭同学398分;2009年,冯同学418分;2010年,葛同学398分;2011年,周同学384分;2012年,王同学402分,2013年,郭同学402分。

北京大学行政管理考研资料:《行政法学》复习指导笔记第四讲法治与法治政府的制度基础一、行政自由裁量权与行政法治原则(一)行政法治原则行政法治原则是公共行政服从于法治的原则,是公共行政和司法审查中判定行政合法性的基本准则。

各法治国家理解的重点和标准不尽一致,但基本精神是一致的,即要求公共行政在形式和内容上做到合法合理,其标志是存在一个“法律之下的政府”或“法治政府”。

例如,英国强调“越权无效”原则,广义的意思包括四项原则:合法性(Legality),合理性(Rationality)、自然公正原则(Natural Justice)和比例原则(Proportionality)。

美国注重正当程序原则,听证原则和人权原则。

最主要的五项基本原则有:合法性原则法律优先原则:行政权的行使不能跟法律相冲突。

法律保留原则:行政机关行使权力侵害或影响到公民的权利和自由时,必须有法律根据。

但更严格的意义上,合法性原则,要求行政机关所有行使权力的行为(包括行政指导,福利行政等)都必须有法律根据。

合理性原则要求在法律的范围内,思考相关的因素,公平合理地作出决定。

现实中许多行政行为表面上符合合法性原则,但实质上不符合合理性要求,例如根据《食品卫生法》第39条,罚款1000元以上5万元以下都是合法的,但针对某公民的行为处罚了4万元可能违背了合理性原则。

正当程序原则“政府不但宣称自己在行使正义,并且必须以看得见的方式行使正义”,法治意义上的正义是“看得见的正义”。

正当程序的基本要求是行政行为要做到公开、公平、公正,其标志是存在一个“阳光政府”。

2011级-北京大学工学院

2011级-北京大学工学院
本专业及其它专业
17
芯片实验室
选修
3

黄岩谊(教授)
本专业及其它专业
18
功能材料与器件(II)
选修
3

侯仰龙(教授)
本专业及其它专业
19
材料分析与表征技术
选修
3

张艳锋(特聘研究员)
本专业
20
材料热力学与动力学
选修
4

孙强(教授)
本专业及其它专业
21
晶体学、结构与缺陷
选修
3

轮换
本专业及其它专业
22
本专业
5
先进材料化学
必修
3

邹如强(特聘研究员)
本专业
6
材料科学前沿(I)
必修
1

轮换
本专业
7
材料科学前沿(II)
必修
1

轮换
本专业
8
实验室安全学
必修
1

张杨飞(工程师)
本专业
9
新能源材料
选修
2

曹安源(教授)
本专业及其它专业
10
材料力学性能
选修
2

白树林(教授)
本专业及其它专业
11
航空航天材料
选修
功能纳米结构制备与纳米加工
分子自组装与过程仿生
纳米多孔材料
董蜀湘
韩平畴
曹安源
侯仰龙
夏定国
黄富强
黄岩谊
张艳锋
邹如强
2
新能源材料与器件
新型储氢材料
先进电池材料与器件
太阳能材料与器件

不平衡电网下双dq坐标变换的M3C微分平坦控制策略

不平衡电网下双dq坐标变换的M3C微分平坦控制策略

第28卷㊀第1期2024年1月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.28No.1Jan.2024㊀㊀㊀㊀㊀㊀不平衡电网下双dq 坐标变换的M3C 微分平坦控制策略程启明,㊀杜婷伟,㊀赖宇生(上海电力大学自动化工程学院,上海200090)摘㊀要:针对目前模块化多电平矩阵变换器(M3C )研究中常用的双αβ坐标变换解耦不彻底㊁传统PID 控制方法效果差㊁不平衡工况研究少等问题,在分析拓扑结构和数学模型的基础上,采用双dq 坐标变换对电气量进行解耦,建立了M3C 的输入输出侧数学模型,分别对电压㊁电流进行正负序分离,并结合微分平坦理论,推导了输入侧㊁输出侧的微分平坦控制(DFC ),最后模拟了两种不平衡工况下的运行情况㊂仿真结果表明,与线性PID 控制相比,非线性的微分平坦控制提高了内环电流的跟踪速度和精度,更适用于非线性的M3C 系统㊂在电网平衡或电网出现不对称故障时,微分平坦控制下M3C 系统的动态稳定性与快速性更好,电能质量更高,电流谐波含量最多可以降低1.42%,能够更有效地抑制负序电流㊂关键词:海上风力发电;模块化多电平矩阵变换器;不平衡电网;双dq 坐标变换;微分平坦控制;PID 控制DOI :10.15938/j.emc.2024.01.005中图分类号:TM762文献标志码:A文章编号:1007-449X(2024)01-0049-12㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-12-09基金项目:国家自然科学基金(62303301);上海市电站自动化技术重点实验室资助项目(13DZ2273800)作者简介:程启明(1965 ),男,博士,教授,研究方向为电力系统自动化㊁发电过程控制㊁先进控制及应用;杜婷伟(2000 ),女,硕士研究生,研究方向为新能源发电控制㊁海上风力发电控制;赖宇生(1996 ),男,硕士研究生,研究方向为新能源发电控制㊁电力电子控制㊂通信作者:杜婷伟Differential flatness control strategy of modular multilevel matrix converter based on double dq coordinate transformation underunbalanced grid conditionsCHENG Qiming,㊀DU Tingwei,㊀LAI Yusheng(College of Automation Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China)Abstract :Aiming at the problems of incomplete decoupling of double αβcoordinate transformation com-monly used in modular multilevel matrix converter (M3C)research,on the basis of the analysis of topol-ogical structure and mathematical model,poor effect of traditional PID control method,and little research on unbalanced working conditions,etc.,double dq coordinate transformation was adopted to decouple the electrical quantity.The mathematical model of M3C s input and output side was established,the voltage and current were separated in positive and negative order,and the differential flatness control (DFC)of the input side and the output side was derived by combining the differential flatness theory.Finally,the operation under two unbalanced conditions was pared with linear PID control,the simula-tion results show that nonlinear differential flat control improves the tracking speed and accuracy of innerloop current,and is more suitable for nonlinear M3C system.When the power grid balance or asymmetricfault occurs,M3C system under differential flat control has better dynamic stability and rapidity,higher power quality,and can suppress negative sequence current more effectively.The current THD can be re-duced by up to1.42%.Keywords:offshore wind power;modular multilevel matrix converter;unbalanced grid;double dq coor-dinate transformation;differential flatness control;PID control0㊀引㊀言随着气候变暖㊁环境恶化等导致能源危机,新型清洁能源已成为了国家经济发展的方向之一[1-2]㊂其中海上风电由于具备稳定性强㊁可再生㊁受环境影响小等优势,极具开发前景㊂但如何将海上发电厂并入主电网正成为国内外海上风电领域的研究重点[3-4]㊂与常规的50Hz的高压交流输电[5]和高压直流输电[6]相比,50/3Hz的低频交流输电,又称分频传输系统,具有显著优势:可以提高交流海缆输电能力,只需一个AC/AC换流站,且设备投资成本少[7-9]㊂在现有的AC/AC变换设备中,模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter, M3C)[10]由Erickson R.和AI-Naseem O.于2001年提出,作为直接AC/AC变换器具有高电压㊁大容量的优点㊂M3C拓扑由9条桥臂构成,以3ˑ3矩阵形式排布,每条桥臂的电压㊁电流分量均包含两种不同频率的交流分量,存在强耦合现象,控制难度大㊂目前国内外学者已经对M3C的控制策略开展了一些研究,最为普遍应用的是基于双αβ0坐标变换的解耦控制方法㊂文献[11]的αβ0变换方法仅能将M3C的输入电流和输出电流解耦㊂文献[12-14]提出双αβ0变换,能将桥臂电流中的输入电流㊁输出电流和环流完全解耦,同时增加了两个对角维度的平衡控制,控制桥臂能量均衡分布㊂文献[15]将预测控制用于M3C中,然而M3C包含大量的状态变量,导致参数复杂㊁计算量庞大不具有实用性㊂文献[16-17]研究了双αβ0变换的非线性无源控制和微分平坦控制,系统跟踪速度有很大提升㊂尽管双αβ0变换被广泛采纳,但是这种控制方案也存在缺点,其被控量都是交流量,物理概念易混淆,且功率分量计算复杂㊂文献[18]提出了双dq坐标变换的方法,采用直流量作为内环被控量,但其采用的PID控制不仅调参复杂,而且是线性控制方法,作用在非线性的M3C上并不能使系统迅速稳定㊂到目前为止,采用双dq解耦方法的研究较少,并且其中未有文献考虑在发生不平衡故障时的非线性控制方案㊂非线性的微分平坦控制(differential flatness control,DFC)对系统稳定性的提升,超调量的降低等方面颇具优势,在电力电子领域和清洁能源领域已成为了研究热点[19-20]㊂与线性PID控制相比, DFC控制能使M3C系统稳定运行,避免因内外部扰动而发生动态特性变差的现象,提高内环电流的跟踪速度和精度㊂本文首次提出在不平衡电网下将微分平坦控制策略应用到基于双dq坐标变换的M3C控制中㊂首先给出M3C的拓扑结构与工作原理,建立M3C在双dq坐标变换下的数学模型,然后在输入侧与输出侧出现不对称故障时,将电压电流正负序分离,进一步运用微分平坦理论,设计输入侧㊁输出侧的DFC控制器㊂最后,在MATLAB/Simulink平台上建立两种不平衡工况,分别模拟DFC控制和传统PID控制,通过仿真验证在电网电压不平衡条件下,采用DFC控制能使系统稳定运行,且效果优于传统PID 控制㊂1㊀M3C的电路结构及数学模型M3C变换器的主电结构如图1所示㊂M3C以H全桥子模块(用SM表示,由T1~T44个IGBT和1个电容组成)为基本单元,等效电阻R㊁电感L以及n个子模块级联构成1个换流桥臂,共有9个桥臂,可分为3个子换流器㊂M3C的输入侧是低频三相交流电源,输出侧是工频三相交流电源㊂图1中:输入侧交流电压为u su㊁u sv㊁u sw,电流为i u㊁i v㊁i w;输出侧交流电压为u1a㊁u1b㊁u1c,电流为i a㊁i b㊁i c;桥臂电流为i xy,桥臂总电容电压为u c xy(x=u㊁v㊁w,y=a㊁b㊁c),u NO为共模电压㊂可以将每个桥臂的子模块视为受控电压源,得到图2所示的简化结构图㊂05电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀图1㊀M3C 拓扑结构Fig.1㊀Topology ofM3C图2㊀M3C 的简化结构图Fig.2㊀Simplified structure diagram of M3C分析图2所示的输入侧㊁输出侧的电压㊁电流关系,由Kirchhoff 定律建立回路电压方程可得:u su =Ri uy +L d iuy d t +u uy +u 1y +u NO ;u sv =Ri vy +L d i vyd t +u vy +u 1y +u NO ;u sw =Ri wy +L d i wyd t+u wy +u 1y +u NO ㊂üþýïïïïïï(1)i a +i b +i c =0;i u +i v +i w =0㊂}(2)对式(1)进行αβ0坐标变换,可将两种频率分量解耦,得到3个子换流器的电压电流关系为:u s αu s βéëêêùûúú=R +L d d t ()i αa i βa éëêêùûúú+u αa u βa éëêêùûúú;u s αu s βéëêêùûúú=R +L d d t ()i αb i βb éëêêùûúú+u αb u βb éëêêùûúú;u s αu s βéëêêùûúú=R +L d d t ()i αc i βc éëêêùûúú+u αc u βc éëêêùûúú㊂üþýïïïïïïïï(3)u so u so u so éëêêêùûúúú=R +L d d t ()i oa i ob i oc éëêêêùûúúú+u oa u ob u oc éëêêêùûúúú+3u 1a u 1b u 1c éëêêêùûúúú+3u NO u NO u NO éëêêêùûúúú㊂(4)当输入输出系统三相对称时,可忽略零序分量,对式(4)进行第2次αβ0坐标变换可得0[]=R +Ld d t()i o αi b βéëêêùûúú+u o αu o βéëêêùûúú+3u 1αu 1βéëêêùûúú㊂(5)式(3)与式(5)为M3C 在αβ坐标系下的数学模型㊂其中:式(3)为输入侧电压㊁电流αβ分量,其频率仅与输入侧频率相同;式(5)为输出侧电压㊁电流αβ分量,其频率仅与输出侧频率相同㊂由此实现了桥臂电压电流的解耦㊂对式(3)㊁式(5)分别采用各自频率的dq 坐标变换,可得M3C 在双dq 坐标系下的数学模型为:u da u qa éëêêùûúú=u sd u sq éëêêùûúú-R +L d d t ()i da i qa éëêêùûúú-ωs L -i qa i da éëêêùûúú;u db u qb éëêêùûúú=u sd u sq éëêêùûúú-R +L d d t ()i db i qb éëêêùûúú-ωs L -i qb i db éëêêùûúú;u dc u qc éëêêùûúú=u sd u sq éëêêùûúú-R +L d d t ()i dc i qc éëêêùûúú-ωs L -i qc i dc éëêêùûúú;u od u oq éëêêùûúú=-3u 1d u 1q éëêêùûúú-R +L d d t ()i od i oq éëêêùûúú-ω1L -i oq i od éëêêùûúú㊂üþýïïïïïïïïïïïï(6)式中:ωs 表示输入侧频率;ω1表示输出侧频率㊂由M3C 换流器稳态工作时的对称性可知i da i qa éëêêùûúú=i db i qb éëêêùûúú=i dc i qc éëêêùûúú=13i sd i sq éëêêùûúú㊂(7)式中i sd ㊁i sq 分别为输入侧电流的d㊁q 分量㊂由坐标变换原理可得,桥臂电流在dq 坐标下的输出侧频率分量满足下式:i 1d i 1q éëêêùûúú=3i od i oq éëêêùûúú㊂(8)式中i 1d ㊁i 1q 分别为输出侧电流的d㊁q 分量㊂对输出侧电压d㊁q 分量进行逆坐标变换,可得桥臂电压的输出侧频率分量如下:u oau ob u oc éëêêêùûúúú=T αβ/abc T dq /αβ-1u od u oqéëêêùûúú㊂(9)式中T dq /αβ㊁T dq /αβ-1为输出侧的逆坐标变换矩阵㊂15第1期程启明等:不平衡电网下双dq 坐标变换的M3C 微分平坦控制策略将桥臂电压中的输入㊁输出频率分量叠加,可将桥臂电压表示如下:u ua u va u wa éëêêêùûúúú=T αβ/abc T dq /αβ-s u da u qa éëêêùûúú+u oa u oa u oa éëêêêùûúúú;u ub u vb u wb éëêêêùûúúú=T αβ/abc T dq /αβ-s u db u qb éëêêùûúú+u ob u ob u ob éëêêêùûúúú;u uc u vc u wc éëêêêùûúúú=T αβ/abc T dq /αβ-s u dc u qc éëêêùûúú+u oc u oc u oc éëêêêùûúúú㊂üþýïïïïïïïïïïïïïï(10)式中T dq /αβ-s 为输入侧的逆坐标变换矩阵㊂2㊀不平衡电网下微分平坦控制策略在不平衡工况下,M3C 系统中会出现负序分量,导致过电流和非特征谐波的产生,影响控制效果,甚至烧毁元器件,对系统的安全稳定运行造成威胁,所以本文旨在研究基于M3C 系统在不对称故障条件下的控制策略㊂图3为不平衡电网下M3C 的总体控制结构图,其控制策略包括输入侧控制㊁输出侧控制㊁正负序分离㊁功率控制㊁桥臂分层直流稳压控制以及载波移相调制㊂图3㊀M3C 的整体控制结构图Fig.3㊀General control structure diagram of M3C1)正负序分离:运用双dq 坐标变换对输入侧和输出侧的电压㊁电流进行解耦,然后分别计算出正㊁负序电压电流分量;2)功率控制:根据不平衡工况下M3C 的运行要求,引入功率控制来求解期望电流值;3)输入/输出侧控制:基于微分平坦理论,推导出输入侧㊁输出侧的DFC 控制器;4)子模块独立均压控制:用于平衡桥臂的子模块电容电压,此控制有利于保证系统的安全稳定运行㊂2.1㊀正负序分离当三相系统不对称时,系统中将会出现负序分量,导致系统出现过电流,会严重威胁整个系统的安全稳定运行[21]㊂因此,需要分离电气量中的正㊁负序分量,分别提取电压㊁电流的正序分量和负序分量,再设计相应的正㊁负序的控制策略㊂由于篇幅限制,本文仅以输入侧为例,系统的电压㊁电流可表示为f uvw=f u f v f w éëêêêùûúúú=f +cos βf +(cos β-2π/3)f +(cos β+2π/3)éëêêêùûúúú+f-cos γf -(cos γ+2π/3)f-(cos γ-2π/3)éëêêêùûúúú+f 0f 0f 0éëêêêùûúúú㊂(11)式中:β=ω+t +α+,ω+=ωs ;γ=ω-t +α-,ω-=-ωs ;α+㊁α-分别为正㊁负序分量的初相角;f uvw 表示输入侧系统的电压或电流;f +㊁f -分别为正㊁负序分量的幅值;f 0为零序分量㊂本文系统为三相三线制,无零序回路,所以可以忽略零序分量㊂三相坐标系向两相旋转坐标系转换的正负序矩阵分别为:T +=23cos ωt cos(ωt -2π/3)cos(ωt +2π/3)-sin ωt -sin(ωt -2π/3)-sin(ωt +2π/3)[];T -=23cos ωt cos(ωt +2π/3)cos(ωt -2π/3)sin ωtsin(ωt +2π/3)sin(ωt -2π/3)[]㊂üþýïïïï(12)对式(11)进行正负序dq 变换可得:f ᶄ+d f ᶄ+q éëêêùûúú=f +cos α+f +sin α+éëêêùûúú+f -cos(2ω+t +α-)-f -sin(2ω+t +α-)éëêêùûúú;f ᶄ-d f ᶄ-qéëêêùûúú=f -cos α-f -sin α-éëêêùûúú+f +cos(2ω-t +α+)-f +sin(2ω-t +α+)éëêêùûúú㊂üþýïïïïïï(13)将式(13)延迟π/2,可得25电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀f ᶄ+d f ᶄ+q f ᶄ-d f ᶄ-qéëêêêêêùûúúúúúe -jπ2=-f +sin α+-f -sin(2ω+t +α-)f +cos α+-f -cos(2ω+t +α-)-f -sin α--f +sin(2ω-t +α+)f -cos α--f +cos(2ω-t +α+)éëêêêêêùûúúúúú㊂(14)联立式(13)和式(14)可将正负序分离如下:f +d f +q f -d f -q éëêêêêêùûúúúúú=12f ᶄ+d +f ᶄ+q exp(-jπ/2)f ᶄ+q-f ᶄ+d exp(-jπ/2)f ᶄ-d +f ᶄ-q exp(-jπ/2)f ᶄ-q-f ᶄ-dexp(-jπ/2)éëêêêêêùûúúúúú㊂(15)2.2㊀功率控制根据瞬时无功功率理论,可将瞬时有功功率和无功功率表示为:P =P 0+P s2sin(2ωt )+P c2cos(2ωt );Q =Q 0+Q s2sin(2ωt )+Q c2cos(2ωt )㊂}(16)式中:P 0是有功功率的直流分量;Q 0是无功功率的直流分量;P s2为有功功率的正弦2倍频分量;P c2为有功功率的余弦2倍频分量;Q s2为无功功率的正弦2倍频分量;Q c2为无功功率的余弦2倍频分量㊂将式(16)整理后,其矩阵形式如下:P 0P s2P c2Q 0Q s2Q c2éëêêêêêêêêùûúúúúúúúú=u +sd u +squ -sdu -sq u -sq -u -sd -u +sq u +sd u -sd u -sq u +sd u +sq u +sq -u +sd u -sq -u -sd -u -sd-u -sq u +sd u +squ -sq-u -sdu +sq -u +sdéëêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúi +sdi +sq i -sd i -sq éëêêêêêùûúúúúú㊂(17)根据常见不平衡工况的负面影响,可将系统控制目标设为:1)平衡电网电流;2)消除有功功率纹波;3)消除无功功率纹波㊂对应的电流期望值分别如下:i +sdref =u +sdP 0+u +sqQ 0u +2sd+u +2sq ,i -sdref =0;i +sqref=u +sq P 0-u +sd Q 0u +2sd +u +2sq,i -sqref =0㊂üþýïïïï(18)i +sdref i +sqref i -sdref i -sqref éëêêêêêùûúúúúú=u +sd u +squ -sd u -sq u +sq -u +sdu -sq-u -sd -u -sd -u-squ+sdu +sq u -sq-u -sdu +sq-u +sdéëêêêêêùûúúúúú-1P 0Q 0Q s2Q c2éëêêêêêùûúúúúú;(19)i +sdref i +sqref i -sdref i -sqref éëêêêêêùûúúúúú=u +sdu +sq u -sd u -sq u +sq -u +sd u -sq-u -sd u -sq -u -sd -u +sq u +sd u -sdu -squ +sdu +sqéëêêêêêùûúúúúú-1P 0Q 0P s2P c2éëêêêêêùûúúúúú㊂(20)2.3㊀输入/输出侧平坦控制微分平坦控制多用于连续时间的非线性控制系统中,能快速㊁准确地跟踪参考值,主要由前馈期望量和误差反馈补偿量组成,其理论框图如图4所示㊂首先分析微分平坦理论的基本原理㊂图4㊀微分平坦控制策略框图Fig.4㊀Block diagram of DFC control strategy设非线性系统为:x ㊃=f (x ,u ),x ɪR n ,u ɪR m ;y =g (x ),y ɪR n ㊂}(21)式中u ㊁y ㊁x 分别为系统的输入变量㊁输出变量和状态变量㊂微分平坦理论的判断条件为:x =x (y ,y ㊃, ,y (λ1));u =u (y ,y ㊃, ,y(λ2))㊂}(22)式中λ1㊁λ2均为正整数,它们分别为状态变量㊁输入变量的微分阶数㊂微分平坦控制策略框图如图4所示:u ref,c 为前馈控制量;u ref,b 为误差反馈补偿值;u ref 为参考输入量;y 为输出实际值;y ref 为其期望值;Δy 为两者误值;Δy ref 为Δy 的期望值㊂由于3个子换流器的结构相同,控制器也相同,本文仅以a 相的子换流器为例具体分析㊂另外,正㊁负序分量的控制类似,在此仅推导正序分量的控制过程㊂根据式(6),可以推出输入侧正序的平坦控制器的前馈控制量为u +da_ref,c u +qa_ref,c éëêêùûúú=u +sd u +sq éëêêùûúú-R +L d d t ()i +da_ref i +qa_ref éëêêùûúú-ωs L -i +qa_ref i +da_ref éëêêùûúú㊂(23)35第1期程启明等:不平衡电网下双dq 坐标变换的M3C 微分平坦控制策略式中u +da_ref,c ㊁u +qa_ref,c 分别为输入电流参考值i +da_ref ㊁i +qa_ref 生成的前馈控制量㊂将系统状态变量误差表示为:Δi +da =i +da -i +da_ref ;Δi+qa=i+qa-i+qa_ref㊂}(24)将式(24)代入式(6),可得误差模型如下:Δu +da Δu +qa éëêêùûúú=-R +L d d t()Δi +da Δi +qa éëêêùûúú-ωs L -Δi +qa Δi +da éëêêùûúú㊂(25)由式(25)可得相应误差反馈补偿值为Δu +da_ref,b Δu +qa_ref,b éëêêùûúú=-k DFp +k DFi s ()Δi +da_ref -Δi +da Δi +qa_ref -Δi +qa éëêêùûúú-ωs L -Δi +qa Δi +da éëêêùûúú㊂(26)式中:k DFp ㊁k DFi 为PI 参数;u +da_ref,b ㊁u +qa_ref,b 分别为Δi +da㊁Δi +qa与参考值生成的误差反馈补偿值㊂令Δi +da_ref =0,Δi +qa_ref =0,可得Δu +da_ref Δu +qa_ref éëêêùûúú=Δu +da_ref,b Δu +qa_ref,b éëêêùûúú+Δu +da_ref,c Δu +qa_ref,c éëêêùûúú㊂(27)联立式(6)和式(27)可得(R +Ls )Δi +da_refΔi +qa_ref éëêêùûúú-k DFp +k DFis ()i +da-i +da_refi +qa -i +qa_ref éëêêùûúú=(R +Ls )i +dai +qa éëêêùûúú㊂(28)由式(28)可得d㊁q 轴电流的闭环传递函数如下:H d (s )H q (s )éëêêùûúú=i+dai+da_refi+qai +qa_ref[]T=11[]㊂(29)因此,上述设计的M3C 平坦控制器能实现电气量的解耦,响应速度快,跟踪效果好㊂类似地,可以推导出输入侧b 相子换流器㊁c 相子换流器以及输出侧的正序前馈控制量㊁误差反馈补偿量和平坦控制器分别为:u +db_ref,c u +qb_ref,c éëêêùûúú=u +sd u +sq éëêêùûúú-R +L d d t ()i +db_ref i +qb_ref éëêêùûúú-ωs L -i +qb_ref i +db_ref éëêêùûúú;(30)Δu +db_ref,b Δu +qb_ref,b éëêêùûúú=-k DFp +k DFis ()Δi +db_ref -Δi +db Δi +qb_ref -Δi +qb éëêêùûúú-ωs L -Δi +qb Δi +db éëêêùûúú;(31)Δu +db_ref Δu +qb_ref éëêêùûúú=Δu +db_ref,b Δu +qb_ref,b éëêêùûúú+Δu +db_ref,c Δu +qb_ref,c éëêêùûúú;(32)u +dc_ref,c u +qc_ref,c éëêêùûúú=u +sd u +sq éëêêùûúú-R +L d d t ()i +dc_ref i +qc_ref éëêêùûúú-ωs L -i +qc_ref i +dc_ref éëêêùûúú;(33)Δu +dc_ref,b Δu +qc_ref,b éëêêùûúú=-k DFp +k DFis ()Δi +dc_ref -Δi +dc Δi +qc_ref -Δi +qc éëêêùûúú-ωs L -Δi +qc Δi +dc éëêêùûúú;(34)Δu +dc_ref Δu +qc_ref éëêêùûúú=Δu +dc_ref,b Δu +qc_ref,b éëêêùûúú+Δu +dc_ref,c Δu +qc_ref,c éëêêùûúú;(35)u +od_ref,c u +oq_ref,c éëêêùûúú=-3u +1d u +1q éëêêùûúú-R +L d d t ()i +od_ref i +oq_ref éëêêùûúú-ω1L -i +oq_ref i +od_ref éëêêùûúú;(36)Δu +od_ref,b Δu +oq_ref,b éëêêùûúú=-k DFp +k DFi s ()Δi +od_ref -Δi +od Δi +oq_ref -Δi +oq éëêêùûúú-ωs L -Δi +oq Δi +od éëêêùûúú;(37)Δu +od_ref Δu +oq_ref éëêêùûúú=Δu +od_ref,b Δu +oq_ref,b éëêêùûúú+Δu +od_ref,c Δu +oq_ref,c éëêêùûúú㊂(38)M3C 输入侧㊁输出侧正序平坦控制的详细框图如图5所示㊂2.4㊀子模块独立均压控制本文采用子模块独立均压控制使各子模块的电容电压达到稳定㊁均衡,其具体原理为:通过每个桥臂上的电流㊁对应桥臂的直流电压㊁单个子模块的电容电压,结合输入侧㊁输出侧的平坦控制信号,得出最终的桥臂控制信号,再送入载波移相调制,以此保证子模块电容电压的稳定㊂控制框图见图6㊂以桥臂u a 为例,其总电容电压u Cua ,子模块平均电容电压为u -Cua ,调制信号为u ∗ua ,第j 个子模块的45电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀电容电压为u Cua j㊂图5㊀M3C 系统的微分平坦控制框图Fig.5㊀DFC control block diagram of M3Csystem图6㊀子模块独立均压控制Fig.6㊀Independent and average voltage control ofsub-module3㊀仿真实验分析本文在MATLAB /Simulink 仿真平台上对图1所示M3C 系统进行了模拟㊂由此设计了两种不平衡故障工况,分别仿真了微分平坦控制与传统的PID 控制,并对比仿真效果㊂系统仿真参数如表1所示㊂表1㊀系统仿真实验参数Table 1㊀Parameters of system simulation experiment㊀㊀参数数值输入侧电压幅值/kV 10输出侧电压幅值/kV 10输入侧频率/Hz 50/3输出侧频率/Hz 50桥臂子模块数/个7子模块电容/mF 10子模块电容电压/V 3000桥臂电感/mH203.1㊀工况1实验分析在工况1下,由控制目标1(平衡电网电流)变为控制目标2(消除有功功率纹波)再变回控制目标1㊂具体如下:1)0~0.1s 内,电网电压无故障,系统正常运行,此时输入侧㊁输出侧均选择控制目标1,且P 0=12MW,Q 0=0;2)0.1~0.2s 内,输出侧电压a 相跌落20%,构造输出侧三相电压不对称工况,此时输出侧选择控制目标2,且P 0=6MW,Q 0=0,输入侧无变化;3)0.2~0.3s 内,输入侧电压u 相跌落20%,构造输入侧㊁输出侧三相电压均不对称的工况,输入侧输出侧均选择控制目标2;4)0.3~0.4s 内,设定输入侧㊁输出侧电压恢复原值,交流系统对称,回到无故障正常运行工况㊂图7和图8为工况1下PID 控制策略与微分平坦控制策略的仿真波形,包括输入侧电压u su /u sv /u sw ㊁输入侧电流i su /i sv /i sw ㊁输出侧电压u 1a /u 1b /u 1c ㊁输出侧电流i 1a /i 1b /i 1c ㊁输入侧有功无功功率P s /Q s ㊁输出侧有功无功功率P 1/Q 1㊂表2分别列出了工况1下PID 控制策略与微分平坦控制策略的输入侧电流㊁输出侧电流的性能指标,并从稳定时间与总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)两个方面来进行对比分析㊂由于篇幅有限,本文截取了0.1~55第1期程启明等:不平衡电网下双dq 坐标变换的M3C 微分平坦控制策略0.2s 内输出侧电流的THD 值制成图9,其余THD 值将直接表示在表2中㊂图7㊀工况1下PID 控制的仿真结果Fig.7㊀Simulation results of PID control under workingcondition 1分析图7㊁图8㊁图9和表2可知,在电网出现不对称故障时,传统PID 控制策略与本文所提的微分平坦控制策略均能达到控制要求,保证系统稳定运行,且微分平坦控制策略下各电气量的性能指标均优于传统PID 控制㊂图8㊀工况1下微分平坦控制(DFC )的仿真结果Fig.8㊀Simulation results of DFC control under workingcondition 165电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀图9㊀工况1下输出侧电流谐波分析(0.1~0.2s) Fig.9㊀Output current spectrums of M3C on working condition1(0.1~0.2s)表2㊀工况1下输入侧㊁输出侧电流性能指标分析Table2㊀Analysis of current performance index of input side and output side under working condition1两侧电流性能指标分析时间段/ms0~100100~200200~300300~400输入侧稳定时间/ms(PID)59100238339输入侧稳定时间/ms(DFC)34100225320输入侧THD/%(PID) 1.970.240.52 1.29输入侧THD/%(DFC)0.620.140.290.15输出侧稳定时间/ms(PID)21118200330输出侧稳定时间/ms(DFC)14107190313输出侧THD/%(PID) 1.710.870.480.99输出侧THD/%(DFC)0.290.220.240.11 1)0~0.1s内,系统处于无故障正常运行状态,在控制目标1下,两种控制方法下的输入侧㊁输出侧电流都具有较好的三相对称性,系统在微分平坦控制下的稳定速度较PID控制稍快,电能质量较高;2)0.1~0.2s内,输出侧出现不对称故障,a相电压跌落20%,输出侧控制目标为消除有功功率纹波,两种控制方法下的输出侧电流,在不对称故障与功率改变后都能达到新的稳定值㊂PID控制下系统的输出侧电流i abc与输出侧功率P1/Q1在0.118s后稳定,输出侧电流THD值为0.87%;微分平坦控制下系统的输出侧电流i abc与输出侧功率P1/Q1在0.107s后稳定,输出侧电流THD值为0.22%,对比可知微分平坦控制下输出侧电流能够更快达到稳定,系统的谐波污染更低;3)0.2~0.3s内,输入侧和输出侧均出现不对称故障,控制目标均为消除有功功率纹波,PID控制和微分平坦控制下系统的输入侧电流i uvw的THD值分别为0.52%和0.29%,说明微分平坦控制下系统的电能质量高;4)0.3~0.4s内,输入侧㊁输出侧均恢复无故障正常运行状态,由表2可知,微分平坦控制下系统的能更快达到稳态,谐波含量更低,电能质量更高,能够更有效地抑制负序电流㊂3.2㊀工况2实验分析在工况2下,由控制目标1变为控制目标3再变回控制目标1㊂工况2具体如下:1)0~0.1s内,电网电压无故障,系统正常运行,此时输入侧㊁输出侧均选择控制目标1,且P0= 12MW,Q0=0㊂2)0.1~0.2s内,输入侧电压u相跌落20%,构造输入侧三相电压不对称工况,此时输出侧选择控制目标3,且P0=6MW,Q0=0,输出侧无变化;3)0.2~0.3s内,输出侧电压a相跌落20%,构造输入侧㊁输出侧三相电压均不对称的工况,输入侧输出侧均选择控制目标3;4)0.3~0.4s内,设定输入侧㊁输出侧电压恢复原值,交流系统对称,回到无故障正常运行工况㊂图10和图11为工况2下PID控制策略与微分平坦控制策略的仿真波形,包括输入侧电压u su/u sv/ u sw㊁输入侧电流i su/i sv/i sw㊁输出侧电压u1a/u1b/u1c㊁输出侧电流i1a/i1b/i1c㊁输入侧有功无功功率P s/Q s㊁输出侧有功无功功率P1/Q1㊂由于篇幅有限,本文截取了0.1~0.2s内输出侧电流的THD值制成图12,其余THD值将直接表示在表中㊂表3分别列出了工况2下两种控制策略的输入侧电流㊁输出侧电流的性能指标,便于进一步对比分析㊂75第1期程启明等:不平衡电网下双dq坐标变换的M3C微分平坦控制策略图10㊀工况2下PID控制的仿真结果Fig.10㊀Simulation results of PID control under working condition2分析图10㊁图11㊁图12和表3可知,在工况2下,微分平坦控制策略的控制效果优于传统PID控制㊂具体分析如下:1)0~0.1s内,系统为无故障正常运行状态;2)0.1~0.2s内,输入侧出现不对称故障,u相电压跌落20%,输入侧控制目标为消除无功功率纹波,两种控制方法下的输入侧㊁输出侧电流,在不对称故障与功率改变后都能迅速稳定;图11㊀工况2下微分平坦控制(DFC)的仿真结果Fig.11㊀Simulation results of DFC control under working condition285电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀图12㊀工况2下输出侧电流谐波分析(0.2~0.3s) Fig.12㊀Output current spectrums of M3C on working condition2(0.2~0.3s)表3㊀工况2下输入侧㊁输出侧电流性能指标分析Table3㊀Analysis of current performance index of input side and output side under working condition2两侧电流性能指标分析时间段/ms0~100100~200200~300300~400输入侧稳定时间/ms(PID)65134200327输入侧稳定时间/ms(DFC)29126200311输入侧THD/%(PID) 1.970.940.48 1.28输入侧THD/%(DFC)0.620.490.290.16输出侧稳定时间/ms(PID)24100214325输出侧稳定时间/ms(DFC)151********输出侧THD/%(PID)0.970.670.89 1.04输出侧THD/%(DFC)0.370.120.270.953)0.2~0.3s内,输入侧和输出侧均出现不对称故障,控制目标均为消除无功功率纹波,PID控制下系统的输出侧电流i abc与输出侧功率P1/Q1在0.214s后稳定,输出侧电流THD值为0.89%;微分平坦控制下系统的输出侧电流i abc与输出侧功率P1/Q1在0.207s后稳定,输出侧电流THD值为0.27%,对比可知微分平坦控制下动态稳定性与快速性更好,谐波污染更低;4)0.3~0.4s内,输入侧㊁输出侧均恢复无故障正常运行状态,由表3可知,微分平坦控制下系统的稳定速度㊁动态性能㊁控制效果均优于传统PID 控制㊂通过对比上述两种运行工况的仿真结果,不难得知无论是在正常运行工况下,或是系统出现单侧㊁双侧不对称故障的工况下,微分平坦控制的效果均优于PID控制㊂4㊀结㊀论本文对电网不平衡下的M3C微分平坦控制进行了深入研究㊂首先,根据双dq坐标变换建立了M3C的输入输出侧解耦模型,提取电压电流的正负序分量,基于微分平坦理论,设计出了输入侧㊁输出侧的微分平坦控制器,最后在MATLAB/Simulink平台上设计了两种不平衡工况,分别模拟了微分平坦控制和传统PID控制的运行效果,验证了本文所提控制策略的先进性㊂且通过理论分析和仿真对比可以得到以下结论:1)双dq坐标变换中所有的受控量均为直流量,控制结构较双αβ更简单,实现容易,同时也具备优良的稳态和动态性能㊂2)与传统的线性PID控制相比,非线性的平坦控制更适用于非线性的M3C系统㊂在平衡电网或电网出现不对称故障时,微分平坦控制下的控制效果均优于PID控制,其动态稳定性与快速性更好,谐波污染更低㊂参考文献:[1]㊀YOU Shutang,ZHAO Jiecheng,YAO Wenxuan,et al.FNET/grideye for future high renewable power grids-applications overview[C]//2018IEEE PES Transmission&Distribution Conferenceand Exhibition-Latin America(T&D-LA),September18-21, 2018,Lima,Peru.2018:1-5.[2]㊀WU Jiahui,WANG Haiyun,WANG Weiqing,et al.Performanceevaluation for sustainability of wind energy project using improved multi-criteria decision-making method[J].Journal of Modern Power Systems and Clean Energy,2019,7(5):1166. 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爱考机构中国高端考研第一品牌(保过保录限额)爱考机构-北大考研-工学院研究生导师简介-包为民
包为民目前任职:
北京大学力学与空天技术系兼职教授,中国科学院院士
教育经历:
1982年西北电讯工程学院(现西安电子科技大学)毕业
2010年获得北京航空航天大学博士学位
2005年当选中国科学院院士
研究领域:
制导与控制
背景资料:
1960年3月出生于黑龙江省哈尔滨市。

1982年毕业于西北电讯工程学院(现西安电子科技大学),获学士学位。

毕业以来一直工作于航天科技集团公司,2005年当选为中国科学院信息学部院士。

2010年在北京航空航天大学获博士学位。

历任中国航天科技集团公司一院十二所副组长、副主任、副所长、所长,曾任型号控制系统主任设计师、型号副总设计师、总设计师,现任航天科技集团科技委主任,国家某重点工程技术总负责人。

兼任《计算机工程与设计》编辑委员会委员、丰台区科协主席,第十一届全国政协委员,国防科大,北航,西安电子科大等国防院校兼职教授。

2010年5月起被聘为北京大学工学院兼职教授。

工作实践丰富、学风正派、严谨务实、勇于创新,为我国国防现代化建设做出了突出贡献,是我国航天运载器及控制系统领域的学术带头人。

获得荣誉:
获得国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项,国防科学技术奖一等奖2项,二等奖1项,第二届国防科技工业杰出人才奖,国防科技工业有突出贡献中青年专家称号等奖项。

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