兼顾超低频振荡抑制和调频性能的自动发电控制参数优化

直流异步联网工程投运后,高水电占比送端电网已多次出现由于自动发电控制(Automatic Generation Control, AGC)环节不稳定导致的频率振荡现象。针对该问题,本文提出了兼顾AGC模式超低频振荡抑制和调频性能的AGC控制参数优化方法。首先建立了高水电占比送端电网的负荷频率控制模型,并基于该模型分析了AGC控制参数与系统频率稳定之间的相互影响关系。在此基础上,定义特征阻尼系数(Characteristic Damping Index, CDI)作为AGC环节阻尼性能指标,建立综合优化目标函数,并采用粒子群优化算法进行求解。最后,对优化结果进行了仿真验证,仿真结果表明,采用本文方法能够在保证AGC调频性能的同时有效提高AGC控制系统的阻尼水平,抑制AGC模式超低频振荡。     

Rijke管热声不稳定的实验研究

针对推进系统常发生的具有破坏性的热声振荡现象,为了获得热声振荡的共振频率信息并提供一种有效的抑制途径,自行搭建了Rijke管热声振荡实验测试平台,在不同热源位置、不同热源功率及不同空气流速等条件下测量了热声振荡的频率及声压。实验测得的热声振荡频率均在110~117Hz之间,属低频振荡,且热声振荡的频率和声压随热源功率和空气流量的增加整体呈现升高的趋势;相反,随着热源的后移,共振频率下降,当热源在Rijke管的1/4处时,热声振荡的发声强度达到最大。此外,随着热源功率和空气流速的增加,热声不稳定的区域随之增大。实验结果与理论计算结果吻合良好,从而可为推进系统热声振荡的主被动联合控制方法提供丰富、可靠的实验数据。     

基于线性二次型最优控制理论的多频段高压直流附加阻尼控制器设计

针对交直流混合输电系统中存在的低频振荡和次同步振荡共存的问题,采用总体最小二乘-旋转不变技术对低频振荡和次同步振荡进行分析,获得系统的相关振荡频率、阻尼比以及系统降阶模型;再基于二次最优控制原理设计多频段高压直流附加控制器。利用直流功率快速调节的特点,对交流系统中因功率不平衡引起的振荡进行抑制;并引入极大极小值原理和改进粒子群算法来对控制器参数进行优化,最终达到同时抑制低频振荡和次同步振荡。最后在PSCAD/EMTDC中搭建某实际电网模型进行仿真验证;同时设计传统PI控制器进行分析对比。结果表明所设计的控制器具有更好的抑制效果和较强的鲁棒性。     

抑制电力系统低频振荡的UPFC控制器设计

研究了统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)抑制电力系统低频振荡的系统级控制策略,首先利用Park变换得到了UPFC的动态方程,并采用逆系统解耦控制方法将非线性控制系统线性化,实现了输入信号的解耦,然后结合PI控制策略完成了UPFC主控制器的设计。为提高UPFC抑制电力系统低频振荡的效果,以发电机角速度变化量作为反馈信号,设计了UPFC阻尼控制器。最后在MATLAB/SIMULINK平台中,对所设计的控制器进行仿真研究,仿真结果表明,UPFC控制器具有抑制电力系统低频振荡的效果,加入阻尼控制器后,动态响应时间缩短,系统可以更快的恢复稳定状态。     

一种延长LED发光系统寿命的波形控制方法

LED发光系统中直流侧存在两倍于输入电压频率的脉动功率,通常采用大容量电解电容抑制脉动功率.然而,电解电容由于工作寿命短,性能不稳定等劣势严重影响了LED发光系统的使用寿命.针对LED高功率因数整流系统中低频纹波的抑制,本文采用差分输入整流系统,提出一种实现无电解电容,直流侧无低频纹波的高功率因数整流的有源控制方法——波形控制法.该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式将脉动功率控制在交流侧,有效抑制了LED整流系统直流侧低频电流纹波.该方法在不增加硬件成本的条件下,仅通过优化控制策略,保证单位功率因数的同时有效抑制了LED发光系统输出低频电流纹波,实现了无电解电容LED发光系统,从而延长了系统寿命.本文对波形控制方法进行了详细的理论分析,并选取合适的设计参数,通过仿真验证了所提出方法的有效性和可行性.该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究和应用.     

UPFC附加阻尼和PSS控制器参数协调优化方法研究

电力系统稳定器(PSS)与统一潮流控制器(UPFC)附加阻尼控制(POD),在抑制系统低频振荡方面得到了广泛的关注,PSS与POD控制器参数对其抑制能力具有决定作用.建立了UPFC及POD和PSS的数学模型,在PowerFactory平台搭建了UPFC并网并含有POD和PSS的四机两区系统仿真模型;根据模态分析理论,建立了量化控制器参数对系统阻尼和阻尼比影响的目标函数,通过改进惯性权重粒子群(PSO)算法寻找满足目标函数最小值的最优控制器参数组合,并通过特征值分析和时域仿真验证了参数优化方法可以有效地提高系统抑制振荡、保持稳定运行的能力.     

驱动忆阻性负载逆变系统中Hopf分岔控制的研究

针对驱动忆阻性负载逆变系统易发生Hopf分岔、导致系统出现振荡频率大于工频频率但远小于开关频率的不稳定现象，提出交流输出电压微分反馈控制方法，实现了对系统中Hopf分岔行为的有效控制。驱动忆阻性负载逆变系统因Hopf分岔引起的振荡现象属于慢尺度不稳定行为，因此建立了交流输出电压微分反馈控制下系统的平均模型，基于谐波平衡法求得系统变量的周期解，以Floquet理论揭示了系统中出现慢尺度不稳定行为的机理，给出了确保系统稳定运行的控制参数取值范围。此外，通过计算Floquet乘数对积分参数的敏感值，分析了交流输出电压微分反馈控制下系统在积分参数受到扰动时的抗干扰能力。研究结果表明：交流输出电压微分反馈控制方法可有效控制驱动忆阻性负载逆变系统中的Hopf分岔行为，能大幅度增加确保系统稳定的控制参数取值范围，并可增强系统的抗干扰能力。最后，通过PSpice仿真结果和电路实验结果的一致性，验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

异步化汽轮发电机对电力系统低频振荡的抑制

针对异步化汽轮发电机阻尼特性,提出了在电力系统中采用异步化汽轮发电机部分取代传统同步发电机来抑制低频振荡的理论.分析了电力系统产生低频振荡的原因,研究了异步化汽轮发电机的阻尼特性.以一典型两机两区域系统为例,对异步化汽轮发电机抑制电力系统低频振荡的效果进行了仿真分析,仿真结果进一步表明在电力系统中引入异步化汽轮发电机,能改善系统的动暂态运行特性,并能有效抑制电力系统的低频振荡.     

通信电源系统低频振荡的抑制

在柴油发电机组、整流器、蓄电池联合运行方式中，由于系统低频振荡的产生，影响通信 安全，甚至使整个系统无法正常供电，本文简要分析了通信电源系统低频振荡产生的原因，并地有效地抑制系统低频振荡提出了自己的看法和采取的措施。     

实施转子角控制后的系统稳定分析

区域间电力系统低频振荡多年来一直是制约功率传输的一个重要因素。传统的控制方案无法很好的应对区域振荡,使用远程量测后则面对传输延迟带来的控制效果恶化问题。近来出现了一种新的转子角控制的思路,可以实现转子角和电网频率的无差控制,在不使用远方量测的前提下很好的抑制区域间低频振荡。不过现有文献并没有对转子角控制器的稳定性进行详细分析。本文分析表明,在重载弱联系时,增加转子角控制器可能让系统转而失稳,增加PSS则可以显著改善这个问题。此外,通过协调配置比例和微分增益,可以在阻尼效果和转子角控制效果间达到均衡。     

基于频率选择性滤波的归一化最小均方算法研究

通过对噪声主动控制技术中广泛应用的归一化滤波最小均方算法的分析,提出了基于频率选择性的归一化滤波最小均方算法并建立了该算法在噪声主动控制中的应用模型;在Matlab/Simulink环境中建立了归一化频率选择性最小均方算法的仿真模型,通过合理地选取自适应滤波器的结构、滤波器长度、收敛因子等控制参数,对单频噪声信号和窄带随机噪声信号进行了自适应抵消仿真分析。仿真结果表明,噪声信号抵消效果明显,与理论分析的结论一致,证明该算法准确并且有效。     

结合频率预测的虚拟同步发电机自适应参数控制策略

在基于虚拟同步发电机的逆变器控制模块中加入频率预测环节,得到系统受扰动后频率的最低值或最高值。基于预测的频率最值,在满足储能释放最大容量不变和逆变器输出功率不超过额定容量的前提下,利用逆变器参数能够实时调节的优势,增大虚拟转动惯量和阻尼系数的整定区间。结合更灵活的参数取值方法,提出转动惯量和阻尼系数协调控制策略,从而改善受扰动后系统频率和输出功率的恢复效果。根据二阶系统响应指标要求,给出参数整定方法。最后,利用Matlab/Simulink仿真,在孤岛和并网模式下验证所提控制策略的有效性。     

考虑储能调频死区与荷电状态的一次调频策略

为更好改善电网频率特性,发挥储能电池辅助调频作用及快速响应优势,提出考虑储能调频死区和荷电状态(State of Charge,SOC)的电网一次调频自适应控制策略。基于对电网幅频特性的分析,设置储能调频死区小于传统机组调频死区,使储能先于传统机组快速响应负荷扰动,有效平抑频率波动。通过分析虚拟惯性控制在一次调频过程中的出力特点,提出正反向虚拟惯性控制,使储能在整个调频过程中出力方向始终与频率恢复方向一致,降低频率恶化速度,促进频率恢复。在此基础上,提出储能电池综合控制方法：在传统机组调频死区内,储能采用下垂控制；传统机组参与调频后,储能采用下垂与正反向虚拟惯性相结合的控制方式,并根据频率偏差和SOC实时调整二者的控制系数及出力比重,有效避免电池过充过放。最后在MATLAB/Simulink平台搭建含储能的区域电网一次调频模型,在不同工况下仿真验证了所提策略的有效性。     

互联电力系统的模糊滑模负荷频率控制

提出一种用于多区域互联电力系统的负荷频率模糊滑模控制方法。该方法选用带积分的滑模超面方程 ,使系统从一开始就进入滑模状态 ,当系统进入滑模状态后 ,转化为基于新区域控制偏差的比例积分控制 ,对切换控制采用自适应模糊调节方式自动确定其幅值 ,在考虑发电机变化率约束和具有控制死区条件下 ,所提出的控制方法能够使系统获得较好的性能。仿真结果显示该方法是简单的、有效的 ,并且能够保证整个系统是渐进稳定的     

利用储能技术提高电力系统稳定性研究

研究了利用储能系统(ESS)提高电力系统稳定性的控制方法。首先给出一种适用于电力系统稳定控制的储能系统通用简化仿真模型,然后根据问题的需要设计了功率振荡阻尼控制器,并使用粒子群算法(PSO)对其参数进行优化,最后通过在PSASP上进行数字仿真验证了所提方法的有效性。     

多区域互联电网的分散式模糊PID负荷频率控制

为了有效改善多区域互联电网的动态稳定性,提出一种分散式模糊PID负荷频率控制方法.该方法为互联电网每个区域设计一个模糊PID控制器,以区域频率偏差和联络线功率偏差为控制目标,根据区域控制偏差的变化量,运用模糊推理,在线修正PID调节参数,从而控制互联电网快速趋于动态稳定.针对三区域环型互联电网,考虑发电速率的限制,对其负荷扰动和模型参数摄动进行仿真.结果表明:与传统PID算法相比较,所提出的方法具有更强的适应性、鲁棒性及扰动抑制能力,能使系统取得更好的动态控制性能.     

基于多目标粒子群算法的风光水火多源AGC协调优化方法

针对高比例新能源渗透背景下的常规AGC机组和新能源AGC机组协调控制问题,提出了基于"两个细则"的风光水火多电源AGC多目标协调优化方法,该方法在确保电网调频经济性的同时兼顾了电网的调频质量和网架功率传输能力。基于某地区长期AGC历史统计数据,分析了不同类型机组的调频特性,计算其调频指标;基于华中电网"两个细则"的要求,以电网的调频成本和网损成本、调频速度和调频精度为目标,建立了含风光水火的多目标AGC有功协调优化模型;结合某内陆地区网架结构和AGC数据,采用多目标粒子群算法进行模型求解,得到了各个AGC场站的有功出力,进而验证了文中提出方法的有效性。     

利用统一潮流控制器抑制电力系统低频振荡

随着电力系统的日益发展和复杂化，大电网中的低频振荡问题显得越来越突出。统一潮流控制器(UPFC)是灵活交流输电系统(FACTS)中功能最强、最具通用型的设备，若附加适当的控制。可提高系统的暂态稳定性，抑制系统的低频振荡。文中首先考虑到逆变器输出电压幅值和相位的调节以及直流电容的充放电过程，以一组非线性微分方程来建立UPFC的动态模型，给出了单机无穷大系统的状态方程。在此基础上应用线性最优控制理论构造出UPFC状态反馈线性最优控制器，有效地抑制了系统的低频振荡，并配合理论进行了仿真研究。