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Detection Scheme of Positive Sequence Components Based on Operation Period Delay Filter

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2023年第1期9卷 235-243页

作者： Liwei Du liansong xiong Mingxian Li Zhen Tang Liancheng Xiu Xun Ma School of Automation Nanjing Institute of TechnologyNanjing 211167China Energy Research Institute Yunnan Normal UniversityKunming 650500China School of Electrical Engineering Xi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China College of Electrical and Power Engineering China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China State Grid Shanxi Electric Power Corporation Electric Power Research Institute Taiyuan 0300001China School of Electrical Engineering and Automation Wuhan UniversityWuhan 430072China Solar Energy Research Institute Yunnan Normal UniversityKunming 650500China

Fast and accurate acquisition of positive sequence components of unbalanced grid voltage is an essential requirement to ensure the safety operation of the grid-connected *** improve the extraction speed of positive sequence components of unbalanced voltage,this study proposes a sampling period delay filter(SPDF)to quickly separate positive and negative sequence components by delaying two sampling periods of grid voltage in dq *** the SPDF method,only one coordinate transformation is required and the computational burden can be reduced ***,the noise immunity performance of the proposed SPDF algorithm is investigated;and the corresponding solution,operation period delay filter(OPDF),can guarantee the desired fast response performance under the premise of limiting the amplified noise within the acceptable ***,the feasibility and priority of the above two algorithms have been verified by the simulation and experimental results.

关键词： Noise immunity positive sequence components second harmonic components SPDF/OPDF algorithm unbalanced grid voltage

Improved Hybrid Reactive Power Compensation System Based on FC and STATCOM and Its Control Method

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Chinese Journal of Electrical Engineering 2022年第2期8卷 29-41页

作者： Xiheng Liang Fei Jiang Xing Peng liansong xiong Yongbin Jiang Samir Gautam Zhichang Li School of Electrical and Information Engineering Changsha University of Science&TechnologyChangsha 410076China School of Electrical Engineering Xi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China School of Electrical and Electronic Engineering Nanyang Technological UniversitySingapore 639798Singapore School of Electrical Engineering The University of SydneySydney NSW 2006Australia Beijing Sgitg-Accenture Information Technology Co. Ltd.Beijing 100080China

The purpose of this study is to solve the main problems in distribution networks,including increased line loss and reduced power supply quality caused by insufficient capacitive reactive *** reduce the capacity,voltage,and current stress of an active module of a compensation device and improve the cost performance of the device,an improved hybrid reactive power compensation system based on a fixed capacitor(FC)and a static synchronous compensator(STATCOM)is *** topological structure and basic operating principle of the proposed reactive power compensation system are *** addition,from the perspectives of output voltage,current,power,loss of the active part,and system compensation cost,the performances of the proposed reactive compensator and the inductively coupled STATCOM(L-STATCOM)are compared and ***,the key parameters of the proposed system are designed,and the joint optimization control strategy of the FC and STATCOM is *** correctness and effectiveness of the proposed topology structure and control method are verified by simulations.

关键词： Static synchronous compensator hybrid topology reactive power compensation fixed capacitor

增强型滑动平均滤波算法及其在畸变电网相位同步控制中的应用

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电工技术学报 2015年第21期30卷 13-23页

作者：熊连松卓放刘小康电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

针对滑动平均滤波法(MAF)滑动长度的优化设计问题,通过量化分析得到同时滤除若干指定次谐波时MAF滑动长度应满足的充要条件,并据此提出增强型MAF(EMAF)算法以及基于EMAF的畸变电网快速开环锁相方法。此外,从动态响应时间、数据存储量、... 详细信息

针对滑动平均滤波法(MAF)滑动长度的优化设计问题,通过量化分析得到同时滤除若干指定次谐波时MAF滑动长度应满足的充要条件,并据此提出增强型MAF(EMAF)算法以及基于EMAF的畸变电网快速开环锁相方法。此外,从动态响应时间、数据存储量、暂态振荡幅度、谐波完全滤除能力以及高频随机噪声衰减能力等方面,将EMAF与串联延迟信号对消法(CDSC)进行对比分析。各种工况下的实验结果证明了研究结论的正确性以及改进方法的先进性。

关键词：滑动平均滤波法信号延时滤除法相位同步控制谐波滤除畸变电网

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单相电力信号同步相位的快速捕获方法研究

中国电机工程学报 2015年第9期35卷 2209-2216页

作者：熊连松卓放祝明华刘小康西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

快速准确地获取同步相位是变流器控制的基本要求。针对传统单相锁相环在动态响应速度与应对谐波污染等方面存在的不足,提出基于旋转坐标变换的单相电力信号同步相位快速开环捕获方法,可同时应对幅值、相位、频率的突变。首先通过三角函... 详细信息

快速准确地获取同步相位是变流器控制的基本要求。针对传统单相锁相环在动态响应速度与应对谐波污染等方面存在的不足,提出基于旋转坐标变换的单相电力信号同步相位快速开环捕获方法,可同时应对幅值、相位、频率的突变。首先通过三角函数运算推导出一种准确的虚拟正交信号生成的方法,从而提高同步旋转坐标系下锁相方法的精确度。并基于此提出旋转坐标系下快速准确计算实时相位的开环锁相方法,该方法无需相位差闭环自调节过程,从而显著地提高了相位捕获的实时性。最后,通过借用DSC方法成功地解决谐波致锁相不准的问题。各种工况下的实验结果同时表明:提出的方法可在电网环境恶劣的条件下实现快速准确地捕获单相电力信号的同步相位,具有较强的鲁棒性。

关键词：开环锁相虚拟正交信号旋转变换谐波抑制

考虑储能变流器容量限制的电网低频振荡抑制策略

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电网技术 2021年第3期45卷 908-917页

作者：李明贤熊连松唐震郝捷中国矿业大学电气与动力工程学院江苏省徐州市221116 南京工程学院自动化学院江苏省南京市211167 国网山西省电力公司电力科学研究院山西省太原市030001

下垂控制与惯量控制是储能系统(energystorage system,ESS)抑制电网低频振荡的主要控制模式,但由于储能变流器的容量有限,当控制作用增强到一定程度时,ESS的输出功率将被限制在变流器的最大功率,即最大功率调制模式,从而失去预期的输出... 详细信息

下垂控制与惯量控制是储能系统(energystorage system,ESS)抑制电网低频振荡的主要控制模式,但由于储能变流器的容量有限,当控制作用增强到一定程度时,ESS的输出功率将被限制在变流器的最大功率,即最大功率调制模式,从而失去预期的输出功率调节作用。为此,首先从评价转子转速动态特性的指标出发,对比了ESS不同有功控制模式对转速变化率的抑制作用。研究表明:当变流器工作在最大功率调制模式时,ESS抑制电网低频振荡的能力明显优于下垂控制与惯量控制;但ESS长时间运行在最大功率调制模式会频繁地以大电流进行充放电,导致其寿命骤减。鉴于此,提出了融合最大功率调制与下垂控制模式的电网低频振荡抑制策略:最大功率调制模式使储能变流器以功率限值为基准交替发出或吸收有功,快速补偿系统中的缺额功率或吸收系统中的过剩功率,从源头上抑制产生低频振荡的内在驱动力,即不平衡功率;当转子的转速变化率、偏移量等动态评价指标满足阈值要求后,再利用下垂控制使ESS平滑地退出最大功率调制模式,并进一步减小转子转速偏差,提高系统频率质量。仿真结果验证了所提策略的有效性与先进性。

关键词：低频振荡储能系统容量限制最大功率调制下垂控制

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储能系统抑制电网功率振荡的机理研究

电工技术学报 2019年第20期34卷 4373-4380页

作者：熊连松修连成王慧敏许昭南京工程学院自动化学院南京211167 香港理工大学电机工程系香港999077 四川农业大学机电学院雅安625000 电子科技大学机械与电气工程学院成都610000

为了揭示储能系统(ESS)抑制电网功率振荡的机理,首先建立含有ESS的单机无穷大电网在机电时间尺度下的数学模型。随后,利用经典的电气转矩法分析影响同步机电力系统惯性效应、阻尼水平和同步能力的物理机制、关键因素及其影响规律。结果... 详细信息

为了揭示储能系统(ESS)抑制电网功率振荡的机理,首先建立含有ESS的单机无穷大电网在机电时间尺度下的数学模型。随后,利用经典的电气转矩法分析影响同步机电力系统惯性效应、阻尼水平和同步能力的物理机制、关键因素及其影响规律。结果表明:ESS控制策略采用功角控制时,ESS只需调节功角控制环的PD参数即可等效改变同步机电力系统的同步能力和阻尼水平;ESS控制策略使用转速作为外环反馈信号时,转速控制环的PID参数分别影响同步机电力系统的阻尼水平、同步能力和惯性效应。仿真结果证明ESS抑制同步机电力系统功率振荡机理分析的正确性。此外,研究结论有助于设计有效的ESS控制策略,以辅助提升电力系统的惯性水平和阻尼能力。

关键词： ESS 功率振荡惯性效应阻尼水平同步能力

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并网逆变器发电系统稳定性分析方法综述

南方电网技术 2019年第1期13卷 14-26页

作者：殷伟斌熊连松赵涛国网嘉兴供电公司浙江嘉兴314000 南京工程学院自动化学院南京211167 香港理工大学电机工程系香港九龙999077

随着新能源、储能以及柔性输配电技术的快速规模化利用,逆变器发电系统在电网中的占比越来越高。并网逆变器的低惯量、弱阻尼特性导致了传统电网的转动惯量相对减少,电网的安全稳定性随之下降。现有的并网逆变器发电系统稳定性分析方法... 详细信息

随着新能源、储能以及柔性输配电技术的快速规模化利用,逆变器发电系统在电网中的占比越来越高。并网逆变器的低惯量、弱阻尼特性导致了传统电网的转动惯量相对减少,电网的安全稳定性随之下降。现有的并网逆变器发电系统稳定性分析方法主要包括基于微分-差分-代数模型的数值仿真方法、基于状态空间模型的时域分析方法以及基于阻抗模型的频域分析方法。论文分别综述了现有分析方法的基本原理、主要特点及其应用场景,指出了现有方法在应用过程中存在的问题。同时,还介绍了幅相动力学分析方法、静止同步发电机模型以及大信号稳定性分析方法等一些新的稳定性分析方法。最后指出,在应用过程中应充分考虑各种方法的优缺点及其最佳应用场景,将各种典型分析方法结合起来,进而可以从不同的角度来综合全面地认识并网逆变器发电系统的动态特性与稳定性。

关键词：并网逆变器动态稳定性数值仿真法时域分析方法阻抗分析法

运用下垂控制的并网储能系统惯量阻尼特性分析

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西安交通大学学报 2018年第12期52卷 112-120页

作者：修连成熊连松康志亮宋汉梁四川农业大学机电学院成都611130 南京工程学院自动化学院南京211167 香港理工大学电机工程系香港999077

为了揭示并网型储能系统的惯量与阻尼特性,缓解分布式能源接入导致的电网稳定性降低的问题,通过构建并网型储能系统的直流电压时间尺度的动态模型,利用静止同步发电机模型,分析了影响并网储能系统惯性效应、阻尼水平以及同步能力的内在... 详细信息

为了揭示并网型储能系统的惯量与阻尼特性,缓解分布式能源接入导致的电网稳定性降低的问题,通过构建并网型储能系统的直流电压时间尺度的动态模型,利用静止同步发电机模型,分析了影响并网储能系统惯性效应、阻尼水平以及同步能力的内在机制、主要参数及其影响规律。同时,揭示了下垂控制模式的并网储能系统从物理本质上对应了原动机的下垂控制特征。研究结果表明:DC/DC变换器使用频率下垂控制策略、并网逆变器使用电压电流双闭环控制策略,通过调节频率控制环和恒压控制环的PI参数,即可等效改变储能系统的惯性效应、阻尼水平以及同步能力。研究结果不但可以用于设计有效的并网储能系统控制策略,而且可以辅助提升分布式发电系统的惯性效应、阻尼水平以及同步能力。

关键词：下垂控制模式并网储能系统惯性效应

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静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理研究

西安交通大学学报 2017年第12期51卷 112-120页

作者：熊连松卓放刘小康杨苹许志荣南京工程学院自动化学院南京211167 西安交通大学电气工程学院西安710049 华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室广州510640

为了揭示静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理,基于电气转矩分析法通过建立含静止同步补偿器的单机无穷大电网的机电尺度数学模型,分析了静止同步补偿器在电网功率振荡抑制模式下影响同步发电机动态特性的物理机制,解释了不同控制策... 详细信息

为了揭示静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理,基于电气转矩分析法通过建立含静止同步补偿器的单机无穷大电网的机电尺度数学模型,分析了静止同步补偿器在电网功率振荡抑制模式下影响同步发电机动态特性的物理机制,解释了不同控制策略影响电网等效惯性系数、同步系数与阻尼系数的原理。研究结果表明:反馈同步机功角时,P、D控制器分别等效地改变系统的等效同步系数和等效阻尼系数;反馈发电机转速时,P、I、D控制器则分别等效地改变系统的等效阻尼系数、同步系数、惯性系数;上述动态参数均随P、I、D控制器控制系数的增大而增加。为了充分发挥静止同步补偿器对电网功率振荡的抑制作用,进一步分析了影响振荡抑制性能的关键因素及其作用规律,可为静止同步补偿器控制策略的分析和设计提供理论基础。仿真结果验证了静止同步补偿器抑制电网功率振荡机理分析结论的正确性。

关键词：静止同步补偿器功率振荡虚拟惯性等效阻尼系数等效同步系数