风火打捆输电系统小扰动的稳定性

针对风火打捆输电系统小扰动稳定性问题,建立了包括双馈风电机组风力机模型、浆距角控制模型、变流器模型、控制系统模型和感应发电机模型的风火打捆输电系统小扰动模型.详细介绍了风火打捆外送系统小扰动稳定性分析方法;在构造的风火打捆外送仿真系统中对风火打捆输电系统与大电网的联络线紧密程度、风电负载率、风火电配置比例对系统小扰动稳定性的影响进行了仿真分析.仿真结果表明:风电场与系统的联络越弱,系统小扰动稳定性越差,同时风电负载率和风火电配置比例也直接影响系统的小扰动稳定性.     

定子磁链暂态对双馈感应电机接入系统小干扰稳定的影响

该文研究了定子磁链暂态过程对双馈感应电机接入系统的小干扰稳定的影响情况。首先建立了描述双馈感应电机电磁过程的8阶详细模型,并进一步推导了它的小干扰稳定的计算公式。根据Lyapunov特征值理论,对单个双馈感应电机经过传输线接入无穷大母线系统进行了数值分析。结果表明:无论是控制器参数变化还是传输线路电抗变化,6阶模型的稳定边界范围都比8阶模型更大。采用简化6阶模型不利于系统稳定性分析。     

基于限幅环节动作时间的直驱永磁风电场等值建模

提出基于网侧控制器限幅环节动作时间分群的直驱永磁风电场动态等值建模新方法。分析了直驱永磁风电机组网侧控制器电流限幅环节动作特性的影响因素,指出网侧控制器限幅环节的动作特性主导了风电机组的动态。提出了基于稳态出力以及电压跌落程度的直驱永磁风电机组网侧控制器限幅环节动作时间的快速估算方法,进一步采用K-means方法将网侧控制器限幅环节动作时间相近的直驱永磁风电机组进行分群聚合。以某一风电场接入10机39节点系统为例,比较风电场分别采用详细模型和等值模型下的动态响应结果,以及风电场动态等值前后原系统的小干扰稳定性和暂态稳定性,证明了本文所提动态等值方法的有效性和可行性。     

基于采样PI的时滞电力系统负荷频率控制

针对不确定性传输时滞、系统参数与负荷扰动，通信带宽约束与计算负担以及风电间歇性功率，引发系统调频性能下降的问题，提出一种考虑信号采样周期与传输时滞的采样PI负荷频率控制（Sampling PI Load Frequency Control，SPI-LFC）方案，并引入指数收敛率来评价系统的快速性. 基于通信时滞采样数据网络，建立含风电的时滞电力系统SPI-LFC模型. 通过构建新的双边闭环Lyapunov泛函，并利用线性矩阵不等式技术，推导系统采样周期与通信时滞稳定裕度，以及指数收敛率相关的稳定准则与SPI控制设计方法. 仿真结果表明，所提方案具有较大的采样周期和通信时滞稳定裕度与较高的指数收敛率；对不确定性系统参数、负荷扰动和风电的间歇性功率也具有较强的鲁棒性.     

PMSM调速系统新型抗扰动模型预测控制策略

提出一种基于灰预测理论的抗扰动模型预测控制方法。首先推导出模型预测控制系统中干扰量与输出误差之间的解析关系;利用系统已知输出误差建立稳定灰预测模型,预测系统未来时刻的输出误差;根据干扰量与输出误差之间的关系,采用反馈输出误差预测值的方法,实现对系统干扰量的前馈补偿控制。对模型预测控制PMSM调速系统进行仿真实验,选择出干扰观测器抗扰动方法中的最优干扰模型结构;对两种抗扰动方法比较分析得出,基于灰预测理论的抗扰动模型预测控制不需要考虑干扰模型结构,简化了系统设计、提高了系统自适应性,同时能够获得与优化干扰观测器模型预测控制一样的性能。     

基于扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法

针对现有戴维南等值参数辨识算法对等值系统发生扰动时适应能力不强的情况,提出了基于系统扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法.首先对等值系统扰动下传统等值方法无法辨识戴维南等值参数进行了分析,然后阐明了基于扰动后暂态电压电流信号辨识等值参数的实现原理,利用最小二乘法求出端口电流电压约束关系下微分方程的系数,对比等值网络稳态时的等值参数,从而获得该等值网络暂态状态的戴维南等值参数.通过对简单电路网络和IEEE9节点系统进行仿真分析,结果验证了此方法在等值系统扰动后对戴维南等值参数进行跟踪辨识的可行性和有效性.     

直流逆变分布式电源降阶模型及小扰动稳定分析

分布式电源类型及控制方式多样,致使含多种分布式电源的小扰动机电暂态分析的电网模型复杂,分析难度加大.针对应用较广的光伏和燃料电池两种分布式电源,在对其全阶状态空间模型的特征分析和电池动特性时间尺度分析的基础上,提出了前馈解耦控制下考虑电池U-I外特性和逆变控制系统动特性的光伏发电系统降阶模型和忽略逆变系统快动态特性的燃料电池降阶模型,并应用于4机2区域系统并网小扰动分析.研究结果表明:直流DG并网主要通过改变系统潮流及平衡点影响系统阻尼特性;直流DG出力增加时,与采用降低出力增加旋转备用运行方式的常规机组强相关的模式阻尼特性会呈现增大的趋势.     

含风电并网系统鲁棒区间优化调度

随着风电渗透率的不断增大,风电功率的不确定性对电力系统的安全稳定运行带来了极大的挑战。为应对风电功率的不确定性,增强电力系统的大规模风电消纳能力,建立了含风电并网系统鲁棒区间优化调度模型。求解该模型得到风电场的最大允许输出功率区间及常规机组的最优经济调度计划。通过引入风电场最大允许输出功率区间作为控制目标,可有效降低弃风量、减少常规机组输出功率调节频次。在IEEE-RTS系统中进行仿真,仿真结果表明该模型所得系统调度策略的鲁棒性及安全性最优。最后以省级电网实际数据进行实例分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

多电飞机270 V高压直流电力系统小信号稳定性分析

针对多电飞机电力系统直流侧滤波器等参数对应系统的稳定域难以确定、参数主要参与因子选取困难的问题,提出了基于特征值参与因子的方法,用dq变换法对飞机电力系统进行等效变换,据此建立系统的数学模型;使用泰勒一阶变换对模型进行处理得到小信号模型;通过特征值法对整个系统的稳定性进行分析.并通过其参与因子得到参数变化时稳定性变化趋势,确定系统稳定边界,预测不稳定点的位置.通过Matlab/Simulink建立系统仿真模型并进行仿真分析,结果表明,运用参与因子对电力系统进行稳定性分析,可以大幅缩短选取主导参数的时间,清晰、快速地显示了不同主导参数下系统的稳定域与失稳点.     

一种分数阶系统的内模控制器设计方法

本文针对分数阶系统,提出一种分数阶内模控制器设计方法.首先采用基于单纯形法的分数阶模型简化方法,对复杂模型进行简化处理.然后将内模控制器设计方法扩展到分数阶系统,针对简化的分数阶模型设计内模控制器,整定滤波器参数.仿真结果表明,本文所提出的模型简化的方法简单有效,基于简化模型所设计的控制器可以使系统获得良好的跟踪特性、扰动抑制特性和鲁棒特性.     

基于模糊滑模控制的风力发电系统最大风能追踪

针对永磁同步风力发电系统,从空气动力学的基础理论入手,分析了机组运行时的最大风能追踪原理.根据已知的风力机特性和滑模变结构系统理论,推导出在切换面上的等效控制和切换面上滑模运动的状态方程.为了削弱抖振,采用基于最大风能追踪控制的模糊滑模控制方法,根据系统状态在线调整切换控制增益系数.通过Lyapunov稳定性定理得到系统渐进稳定的充分条件.构建系统模型并进行仿真比较,仿真运行结果证实了该控制策略的正确性和有效性.     

考虑风电不确定性的自适应MPC负荷频率控制方法

对风电不确定性引起的电力系统负荷频率控制变化问题展开研究.首先,对双馈风机(DFIG)虚拟惯性控制特征进行分析,构建风电参与的自动发电控制(AGC)系统模型;其次,讨论系统等效惯性时间常数H与风速变化的关联关系,描述风电不确定性对自动发电控制系统参数的影响;最后,进行自适应模型预测控制策略的设计,保证在风电输出不确定的情况下,控制器能够针对系统参数变化进行自适应调整,以保证最优的负荷频率控制效果.仿真结果表明:当风速变化而导致系统参数发生改变时,所提方法能够有效抑制高风速带来的等效惯性时间常数下降对频率控制的不利影响,并且具有更好的负荷频率控制能力.     

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法评价

在分析并网笼型异步发电机暂态稳定性机理的基础上,分别建立了考虑定子电磁暂态的详细模型和忽略定子电磁暂态的简化模型,以及1个和2个等效质量块的风力机轴系模型。针对上述4种不同组合的风力发电机组模型,利用Matlab/Simulink对定子3相短路故障情况下的机组暂态行为进行了仿真比较。在此基础上,利用一种计算异步发电机临界故障切除转速的传统直接法对临界切除时间进行了估算,并与时域仿真法进行了比较分析。结果表明,风力机轴系不同质量块模型对机组暂态稳定性分析的结果影响很大,采用临界切除转速的传统直接法难于正确估算临界切除时间。     

含恒功率和下垂控制机组的微网小信号模型简化分析

为了使微网小信号模型更加简练,分别只考虑采用下垂控制策略机组和采用恒功率(PQ)控制策略机组的下垂控制环节、直流侧电压和无功控制环节的动态性能.由于交流侧滤波电抗一般大于线路阻抗,近似认为采用PQ控制策略机组的输出功率取决于其逆变器桥臂输出电压的幅值和相角,从而可跟下垂控制简化模型相统一,便于小信号模型建立.针对取较大下垂系数难于保证功率分配外环稳定问题,在有功下垂控制环节中增设了前馈环节来改善系统稳定性,最后通过时域仿真加以验证分析结论.     

基于遗传算法的稳定自适应模糊控制器的优化

采用模糊动态模型,对连续时间的高阶非线性系统进行了模糊控制。通过模糊推理,选择起主导作用的局部子系统的状态反馈控制,并作用于整个系统。利用大系统分散控制关联稳定性的概念和方法,得到了闭环模糊系统稳定的充分条件,并在此基础上给出了对模糊控制器进行优化设计的一种遗传算法实现策略。同时,仿真例子也验证了该设计方法的正确性。     

桥梁顺风向等效风荷载计算方法及其分布

桥梁等效风荷载一般被分为平均风荷载、等效背景风荷载和惯性风荷载 3部分 ,分别计算后再按一定的方式将其组合为总的等效风荷载 .对于惯性风荷载 ,一般可根据结构随机振动理论采用模态分解的方法计算得到各阶振型对应的惯性力 ,然后采用完全平方组合 (CQC)法或平方和开方 (SRSS)法将它们组合起来成为总的惯性风荷载 .对于背景风荷载 ,目前主要有荷载响应相关 (LRC)法和经典的模态分解法 .前者得到的背景荷载的分布形式与风压和结构响应的影响函数有关 ,而后者得到的分布形式则与惯性荷载相似 ,两者得到的结果可能并不相同 .这里主要研究LRC法和模态分解法 2种桥梁等效风荷载的计算方法 ,对 2种方法的区别和联系进行讨论 ,并给出风荷载 3个部分的组合方式 ,最后还给出了数值算例 ,进一步对不同计算方法和组合方式进行比较     

并网风力机中基于变桨距角的神经网络控制方法

针对并网风力机的运行特性,在其传动系统和发电机的动态模型基础上设计控制器.当外界风速较大,提出采用基于神经网络的风力机叶片桨距角控制器抑制多余的风能进入发电系统,维持风力发电机馈送到电网的功率稳定;当风速较低时,风力机转速需要跟随风速变化,调整叶片桨距角处于捕捉最大风能位置处,保证风力机的风能转换效率最优,提高其运行效率.仿真结果验证了该控制方法的有效性.     

含风电场的电力系统动态仿真

以恒速恒频风力发电机为对象,分析了其各个组成部分的动态模型,利用MATLAB/Simulink构建了其仿真系统模型。结合电力系统分析综合程序PSASP软件研究了风电机组不同风况和不同运行方式下对系统稳定性的影响。由仿真结果得出若采用X/R较小的联络线或适当提高电容器的补偿量,都有助于提高短路故障后风电系统的稳定性。