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海上漂浮式光伏多浮体间电缆跨接方法研究

工程科学学报 2025年第2期47卷 389-400页

作者：孔祥玉邵阳苹付强俞露杰刘宏斌天津市新能源电力变换传输与智能控制重点实验室(天津理工大学) 天津300384 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

浮体间跨接电缆因设计不合理,在运行期间出现过度弯曲、拉伸、与浮体碰撞等现象,影响系统可靠运行.针对跨浮体电缆容易出现疲劳失效的问题,本文提出一种海上漂浮式光伏多浮体间电缆跨接方法.首先,对浮体结构进行分析,确定典型六边形浮... 详细信息

浮体间跨接电缆因设计不合理,在运行期间出现过度弯曲、拉伸、与浮体碰撞等现象,影响系统可靠运行.针对跨浮体电缆容易出现疲劳失效的问题,本文提出一种海上漂浮式光伏多浮体间电缆跨接方法.首先,对浮体结构进行分析,确定典型六边形浮体间的电缆跨接方案.其次,通过分析浮体结构对跨接方案的影响,确定电缆跨浮体设计步骤中的关键参数与限制条件;通过与现阶段跨接电缆保护手段对比,提出一种通过合理规划跨接参数满足运行要求的方法,建立电缆跨接方案两阶段求解框架;采用信赖域粒子群算法在第一阶段求解出跨接方案变量的可行解区域,第二阶段在可行解区域中求解出疲劳寿命最大值作为跨接方案最优解.最后,在Orcaflex软件搭建电缆跨接模型对最终方案进行校验,通过算例分析验证本文所提方法的有效性.研究表明,通过对合理规划跨接电缆路径,可以在一定程度上缓解电缆的弯曲状态,降低疲劳损伤,可以在运行年限期间可靠运行.

关键词：漂浮式光伏电缆跨浮体连接疲劳失效信赖域粒子群

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经二极管整流并网的构网型风机大扰动建模与稳定性分析

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电力系统自动化 2025年第2期49卷 84-95页

作者：俞露杰付子玉朱介北李霞林王志远李瑞天津大学电气自动化与信息工程学院天津市300072 天津大学佐治亚理工深圳学院广东省深圳市518055 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统因其经济性优势,在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而,在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中,大多由大容量同步机或大电网支撑故障点的频率和相位,且查表式设定故障电流参... 详细信息

二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统因其经济性优势,在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而,在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中,大多由大容量同步机或大电网支撑故障点的频率和相位,且查表式设定故障电流参考值,缺乏对构网型风机接入DRU-HVDC系统这类故障点频率由换流器控制主导且动态调整故障电流参考值系统的研究。为解决上述问题,首先,建立计及电流限幅和频率控制的高阶非线性微分方程模型;然后,推导故障后系统平衡点的解析表达式,并论证采用q轴优先的电流限幅策略和频率控制在保障大扰动后平衡点存在性方面的优势;最后,基于Takagi-Sugeno法构建Lyapunov函数并得到系统的估计吸引域,分析换流器关键控制参数对暂态稳定性的影响,并与PSCAD/EMTDC中仿真算例进行对比,以验证暂态稳定性分析的准确性。

关键词：构网型风机暂态稳定性估计吸引域电流限幅二极管整流单元型高压直流

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基于MMC的高压直流三极输电技术

电网技术 2014年第4期38卷 838-843页

作者：俞露杰赵成勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

在借鉴传统高压直流三极输电和模块化多电平换流器型直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的基础上,提出基于MMC的高压直流三极输电技术。该技术采用五电平子模块来满足极3直流电压极性... 详细信息

在借鉴传统高压直流三极输电和模块化多电平换流器型直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的基础上,提出基于MMC的高压直流三极输电技术。该技术采用五电平子模块来满足极3直流电压极性和直流电流方向周期性变化的要求。首先分析了五电平子模块的工作模式和闭锁后故障等值电路,而后分析了基于MMC的高压直流三极输电的电流调制策略,设计了MMC相应的控制策略。最后基于PSCAD/EMTDC搭建了基于MMC的高压直流三极输电系统,仿真算例结果验证了该系统的可行性。

关键词：五电平子模块模块化多电平换流器柔性直流输电高压直流三极输电交直流转换电流调制

数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的建模和变温控制

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电力系统自动化 2022年第20期46卷 13-22页

作者：朱介北杨顺坡俞露杰贾宏杰天津大学电气自动化与信息工程学院天津市300072

随着数据中心的广泛部署,解决其高能耗问题正成为一大技术挑战。为降低数据中心用能成本和缓解环境污染问题,利用可再生能源为数据中心供电正成为关注热点。然而,由于可再生能源的随机性和波动性,数据中心对其消纳率低下。在考虑可再生... 详细信息

随着数据中心的广泛部署,解决其高能耗问题正成为一大技术挑战。为降低数据中心用能成本和缓解环境污染问题,利用可再生能源为数据中心供电正成为关注热点。然而,由于可再生能源的随机性和波动性,数据中心对其消纳率低下。在考虑可再生能源随机波动特征和数据中心制冷系统负荷可控特征的前提下,提出一种面向数据中心制冷系统即时消纳可再生能源的变温控制策略。通过数据中心制冷功耗与可再生能源发电即时匹配,使制冷量随可再生能源出力而变化,发挥数据中心机房热惯性对温度变化的衰减和延迟作用,确保在制冷量波动的情况下数据中心维持在安全运行温度。搭建了数据中心能耗模型和温度动态响应模型,并提出了适用于评价数据中心可再生能源利用率的新型能效指标,验证了所提变温控制策略能够大幅提高可再生能源利用率并降低市电消耗。

关键词：数据中心可再生能源变温控制制冷系统可控负荷热惯性

基于二极管整流器的双极型复合式海上换流站及其控制策略

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电网技术 2024年第3期48卷 1190-1201页

作者：李瑞郑涛俞露杰索之闻徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 天津大学电气自动化与信息工程学院天津市南开区300072 国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209

为提高海上换流站的紧凑型性并降低换流站一次性投入成本,西门子公司提出了基于二极管整流器(diode rectifier,DR)的高压直流输电技术,在此基础上,国内外学者对其控制策略及各种串并联拓扑进行了研究,但仍存在结构复杂、可行性差、运行... 详细信息

为提高海上换流站的紧凑型性并降低换流站一次性投入成本,西门子公司提出了基于二极管整流器(diode rectifier,DR)的高压直流输电技术,在此基础上,国内外学者对其控制策略及各种串并联拓扑进行了研究,但仍存在结构复杂、可行性差、运行灵活性低等问题。为此,提出了基于二极管整流器的双极型复合式海上换流站拓扑,正负极分别采用模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)和DR,以充分利用MMC灵活可控和DR体积小、成本低、可靠性高的优点。为降低直流电缆输电损耗,提出了复合式换流站正负极功率平衡控制,将接地极电流控制在零附近,提高了输电效率,可将高压直流电缆所产生的损耗降低67.7%。设计了限功率控制,在发生直流非对称故障期间通过低速通信,可主动对风电场发出功率进行限制,防止了换流站过电流风险,提高了系统可靠性。最后通过PSCAD/EMTDC仿真分析对所提拓扑及其控制策略进行了可行性验证。

关键词：海上风电柔性直流输电复合式换流站二极管整流器直流故障保护

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三极柔性直流输电拓扑结构与控制策略研究

三极柔性直流输电拓扑结构与控制策略研究

作者：俞露杰华北电力大学

学位级别：硕士

鉴于交流输电在大规模新能源并网和城市电网增容改造应用中的局限性以及国内直流输电技术的不断成熟,将部分现有交流输电线路改造成直流输电需求增大,三极直流输电是交流输电改造成直流输电的理想方案,它可提高电网输电能力、新能源并... 详细信息

鉴于交流输电在大规模新能源并网和城市电网增容改造应用中的局限性以及国内直流输电技术的不断成熟,将部分现有交流输电线路改造成直流输电需求增大,三极直流输电是交流输电改造成直流输电的理想方案,它可提高电网输电能力、新能源并网效率以及输电线路走廊利用率,为建设环境友好型和土地资源节约型电网贡献力量。与基于晶闸管换流器的三极直流输电相比,三极柔性直流输电具有不存在换相失败、有功功率和无功功率独立控制、无需无功功率补偿装置、占地面积小和适宜风电并网等优势,具有良好的应用前景。论文就三极柔性直流输电的拓扑结构和控制策略展开了研究。论文第二章首先分析了三极柔性直流输电的基本原理和影响增容效果的关键因素,进而对电流调制策略展开了分析,然后以直流故障穿越和直流电压极性反转能力为重点研究了适用于三极柔性直流的模块化多电平换流器子模块拓扑结构,得出三电平子模块、双箝位子模块、全桥子模块和五电平子模块均具有直流故障电流自清除能力,但全桥子模块和五电平子模块还具有输出负电平能力的结论。论文第三章研究重点为对称型三极柔性直流输电,首先分析了其运行方式、功率交换机理和优缺点,得出对称型三极柔性直流输电高冗余度有利于提高交流系统的暂态稳定性但换流器利用率低的结论。为了减小传输有功功率和交流母线电压波动,分析了适用于采用架空线路的三极柔性直流输电的优化电流调制策略。针对采用电缆线路的三极柔性直流输电,提出了电压电流调制策略,计算了传输最大功率时的各极电流指令值,并在此基础上,提出了优化的电压电流调制策略;再者,分析了对称型三极柔性输电的dq解耦控制;针对各极换流器同时定交流电压控制无法合理分配各换流器输出无功功率的问题,提出了无功功率协调控制策略;在借鉴柔性直流输电的基础上,改进了三极柔性直流输电的限流方式和阀级控制策略;此后提出了五极直流输电,得出五极直流输电采用电流调制策略时传输的有功功率比三极直流输电和双极直流输电独立并列运行传输功率大的结论,进而提出了适用于2n+1极直流输电的电流调制策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上搭建相应的模型,验证了三极柔性直流输电拓扑结构和控制策略的有效性。为了克服对称型三极柔性直流输电换流器利用率低的缺点,论文第四章研究了新型三极柔性直流输电。首先分析了基于直流潮流控制器的三极柔性直流输电技术通用拓扑结构和接地方式,而后就两种具体的拓扑结构——基于电阻分流和基于电力电子潮流控制器的三极柔性直流输电展开了分析;鉴于直流潮流控制器技术不成熟,进而提出了无需直流潮流控制器的非对称型三极柔性直流输电技术,并在PSCAD/EMTDC软件上搭建了非对称型三极柔性直流输电的模型,验证模型和控制的有效性,最后对比分析了各种三极柔性直流输电的拓扑结构。

关键词：三极柔性直流输电三极直流输电模块化多电平换流器拓扑结构设计控制策略

基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制

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电力系统自动化 2023年第1期47卷 143-152页

作者：朱介北李峰俞露杰梁纪峰刘娜王成山天津大学电气自动化与信息工程学院天津市300072 国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北省石家庄市050021 国网北京市电力公司北京市100031

当基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统采用有功功率-直流电压线性下垂控制策略时,直流网络特性会影响换流站功率分配的准确性。在直流输电网络拓扑未知的情况下,通过建立换流站通用的有功功率-直流电压数学模型,分析了直流网络特... 详细信息

当基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统采用有功功率-直流电压线性下垂控制策略时,直流网络特性会影响换流站功率分配的准确性。在直流输电网络拓扑未知的情况下,通过建立换流站通用的有功功率-直流电压数学模型,分析了直流网络特性影响下的换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性特征。基于此,提出一种基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制策略,可在直流输电网络拓扑及参数未知的前提下,利用搜索技术实时获取换流站在可能运行范围内的精确非线性下垂特性曲线,再将该曲线周期性地更新到换流站底层控制中,最终实现多端柔性直流输电系统换流站有功功率的精确控制。通过在MATLAB/Simulink中建立四端环网直流输电系统模型,不仅对换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性分析结论进行了验证,还与传统线性下垂控制进行对比,验证所提控制策略还原换流站非线性下垂特性的准确性以及换流站有功功率精准控制的优越性。

关键词：柔性直流输电电压源换流器多端协调控制功率控制下垂控制周期搜索

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基于固态变压器的互联交直流微电网功率互济自主控制

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电网技术 2023年第1期47卷 284-293页

作者：朱介北李峰俞露杰李霞林王成山天津大学电气自动化与信息工程学院天津市南开区300072

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力,提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功-频率以及有功-直流电压下垂控制特性,通过定义各子网的... 详细信息

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力,提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功-频率以及有功-直流电压下垂控制特性,通过定义各子网的瞬时有功不平衡归一化变量,来衡量交直流微电网全局功率不平衡程度。基于此,以使各子网瞬时有功不平衡归一化变量相等为目标,设计固态变压器中三级换流器的联合控制策略,实现全局不平衡功率在各子网之间的均衡自主分配,促进各子网之间的功率互济。建立小信号模型,并对所提功率互济自主控制的关键参数进行优化。基于RT-LAB的控制器硬件在环实验验证了所提方法能够自主、灵活地实现互联交直流微电网子网间的功率互济。

关键词：交直流微电网固态变压器功率互济下垂控制

基于CPU工作状态进行温度估算的数据中心服务器功耗模型

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电力系统自动化 2023年第14期47卷 140-148页

作者：朱介北刘东昊李炳森俞露杰田娜贾宏杰天津大学电气自动化与信息工程学院天津市300072 国网信息通信产业集团有限公司北京市102211 国网河北省电力有限公司经济技术研究院河北省石家庄市300171

为实现数据中心节能降耗,数据中心服务器功耗模型的精确构建至关重要。传统仅基于CPU利用率的服务器功耗模型,忽略了受温度变量影响的服务器功耗延迟变化动态特性,无法区分在CPU波动或阶跃不同工作状态下的服务器功耗分层现象,导致较大... 详细信息

为实现数据中心节能降耗,数据中心服务器功耗模型的精确构建至关重要。传统仅基于CPU利用率的服务器功耗模型,忽略了受温度变量影响的服务器功耗延迟变化动态特性,无法区分在CPU波动或阶跃不同工作状态下的服务器功耗分层现象,导致较大的模型误差。文中提出一种基于CPU工作状态进行温度估算的数据中心服务器功耗模型(PMTC)。PMTC通过在模型建立过程中计及温度变量,捕捉受CPU核心温度延迟变化影响的服务器功耗延迟变化动态特性,消除基于CPU工作状态的服务器功耗分层导致的模型误差;在功耗计算过程中,通过判断CPU工作状态进行CPU核心温度的精确估算,避免了对温度变量的额外测量。通过搭建的功耗测试平台对比了PMTC与传统服务器功耗模型,验证了所提PMTC在不增加额外温度测量设备和输入数据维度的前提下,还原了服务器功耗延迟变化动态特性,显著降低了模型计算误差。

关键词：负荷建模数据中心服务器功耗模型热电耦合