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系统小扰动动态过程中交变电气量幅频调制形成演化机制及解调方法

系统小扰动动态过程中交变电气量幅频调制形成演化机制及解调方法

作     者:吴鹏辉 

作者单位:华中科技大学 

学位级别:硕士

导师姓名:袁小明

授予年度:2023年

学科分类:080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题:动态过程 幅频调制 信号分析 振荡特征 解调方法 

摘      要:随着电力系统电力电子装备的大量并网,当今电力系统振荡中电压/电流等交变电气量的振荡形态变得愈加复杂、多样。在系统受扰后发生振荡的动态过程中,设备在端口不平衡功率驱动下调节自身输出的内电势幅值/频率并通过振荡器形成端口交变内电势进而激励网络产生交变电压/电流,系统中各交变电气量均以其幅值和频率被调制的形式演化。然而,现有系统振荡信号特征分析研究尚未清晰认识到上述交流信号形成和演化的幅频调制机制,因而信号的振荡特征尚未被明确且相应的特征提取方法仍有待探索。为此,本文首先揭示了系统交流信号形成演化的幅频调制机制,据此明确了系统小扰动动态过程初期交流信号的振荡特征,从而提出相应信号特征提取的解调方法及实现该解调方法的解调器结构设计,最后对解调器效果的影响因素进行了相关分析。具体研究内容分为以下几个方面:(1)根据系统基本运行原理明确了交流信号由幅值和频率通过振荡器产生的信号形成基本机制,以及小扰动动态过程初期交流信号按照其幅值和频率稳态工作点上的扰动以一定幅值和频率的复指数形态变化的幅频调制形式的演化机制;从而明确了小扰动动态过程初期交流信号的振荡特征为其幅频调制特征即幅频稳态工作点以及幅频稳态工作点上扰动的幅频。(2)基于交流信号形成演化的幅频调制机制,提出交流信号振荡特征提取的解调方法,并设计了实现该解调方法的解调器结构。幅频调制信号的解调方法应为从信号交流瞬时值出发,确定对应的旋转矢量并获取其瞬时幅值/频率,然后分离其中的稳态幅值/频率及不同形态的振荡分量,最后分别确定各振荡分量对应的旋转矢量从而获取其幅值/频率,从而解调出信号的所有幅频调制特征。(3)提出了解调方法的解调效果评价方法,据此分析了解调器不同参数对解调器适用范围的影响,从而提出了解调器针对不同场景振荡信号时结构参数的整定原则,最后通过仿真与动模实验分析,验证了解调器对实际振荡信号的适用性。

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