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一种求解电力系统稳定边界上不稳定平衡点的方法

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中国电机工程学报 2007年第16期27卷 7-12页

作者：闵勇侯凯元陈磊清华大学电机系电力系统国家重点实验室北京市海淀区100084 东北电网有限公司调度通信中心辽宁省沈阳市110006

提出一种基于伴随系统和变号系统的求解电力系统经典模型稳定边界上不稳定平衡点的方法。对于一个非线性自治动力系统,存在一个伴随系统,该伴随系统是一个梯度系统,原始系统的所有平衡点都是伴随系统的渐近稳定平衡点,并且每一平衡点存... 详细信息

提出一种基于伴随系统和变号系统的求解电力系统经典模型稳定边界上不稳定平衡点的方法。对于一个非线性自治动力系统,存在一个伴随系统,该伴随系统是一个梯度系统,原始系统的所有平衡点都是伴随系统的渐近稳定平衡点,并且每一平衡点存在解析形式的Lyapunov函数。变号系统能将电力系统经典模型降维系统的稳定平衡点变为I型不稳定平衡点,利用该平衡点的1维不稳定流形,生成一族轨迹,沿轨迹寻找伴随系统Lyapunov函数达到极小值的点,这些点一般位于某平衡点伴随系统的稳定域内。以该点为初值对伴随系统进行积分即可收敛到该平衡点。该方法能快速有效的寻找到稳定边界上的不稳定平衡点。在IEEE-10机39节点系统和IEEE-17机162节点系统上仿真,验证了该方法的有效性。

关键词：电力工程电力系统非线性自治动力系统平衡点稳定边界伴随系统变号系统

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电力系统稳定边界的研究

中国电机工程学报 2002年第3期22卷 72-77页

作者：李颖晖张保会李勐西安交通大学陕西西安710049 国防科技大学计算中心湖南长沙410073

根据非线性系统稳定域边界理论 ,非线性系统在系统稳定边界上不稳定平衡点处的不变稳定流形的集合为受扰动后系统的稳定边界 ,某不稳定平衡点处的稳定流形可以通过对非线性系统进行特定的线性及非线性变换求得。该文提出了新的非线性变... 详细信息

根据非线性系统稳定域边界理论 ,非线性系统在系统稳定边界上不稳定平衡点处的不变稳定流形的集合为受扰动后系统的稳定边界 ,某不稳定平衡点处的稳定流形可以通过对非线性系统进行特定的线性及非线性变换求得。该文提出了新的非线性变换形式 ,使得在求得稳定边界后 ,确定临界切除时间 ,从而避免了多值映射的问题 ;推导了在原始系统中系统运动方程的矩阵表达式 ;推导了经线性映射后系统运动方程的矩阵公式和四阶非线性变换的矩阵表达式 ;给出了系统在主导不稳定平衡点处稳定边界的解析式和确定临界切除时间的方法及公式 ;

关键词：电力系统稳定边界状态方程非线性系统

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不确定性矩阵在区域集合中的稳定边界

兵工学报 2004年第1期25卷 69-72页

作者：张冬雯伍清河北京理工大学信息科学技术学院自动控制系

本文研究非结构不确定性矩阵的鲁棒稳定边界问题。通过计算非结构不确定性矩阵谱范数的上界 ,可以保证非结构不确定性矩阵的特征值均位于复平面的指定D域———线性矩阵不等式 (LMI)域内 ,文中推导出D域为若干个LMI域的交集或并集时的LM... 详细信息

本文研究非结构不确定性矩阵的鲁棒稳定边界问题。通过计算非结构不确定性矩阵谱范数的上界 ,可以保证非结构不确定性矩阵的特征值均位于复平面的指定D域———线性矩阵不等式 (LMI)域内 ,文中推导出D域为若干个LMI域的交集或并集时的LMI表达式 ,计算非结构不确定性矩阵在LMI域集合中的稳定边界。最后 ,分别就D域为单一LMI域、LMI域的交集和并集三种情形举例说明非结构不确定性矩阵稳定边界的计算过程 ,经过与以往方法计算的结果进行比较。

关键词：不确定性矩阵区域集合稳定边界鲁棒性能自动控制技术

基于变流器输出阻抗的直流微电网下垂并联系统振荡机理与稳定边界分析

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电工技术学报 2023年第8期38卷 2148-2161页

作者：王晴刘增韩鹏程张宏伟刘进军西安交通大学电气工程学院西安710049

针对直流微电网下垂控制变流器并联系统中变流器间内部参数差异引发的并联稳定性问题,该文采用基于变流器输出阻抗的频域方法进行研究。首先,该文建立单台下垂控制Buck变流器的输出阻抗模型并分析其特征。然后,依据该输出阻抗特征,基于... 详细信息

针对直流微电网下垂控制变流器并联系统中变流器间内部参数差异引发的并联稳定性问题,该文采用基于变流器输出阻抗的频域方法进行研究。首先,该文建立单台下垂控制Buck变流器的输出阻抗模型并分析其特征。然后,依据该输出阻抗特征,基于变流器输出阻抗的稳定性分析方法揭示下垂控制变流器并联系统的振荡机理。在此基础上,对变流器输出阻抗进一步简化,结合并联系统振荡机理提出并联系统关键参数的稳定边界。最后,搭建下垂控制Buck变流器并联系统实验平台,通过实验验证了所提振荡机理及稳定边界的正确性。

关键词：下垂控制输出阻抗变流器并联系统稳定边界

考虑构网型储能换流器稳定边界的全阶小信号建模及频率支撑特性分析

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热力发电 2024年

作者：杨健苏小玲陈来军赵正奎杨军青海大学能源与电气工程学院新能源电力系统智慧运行教育部重点实验室清华大学电机工程与应用电子技术系国网青海省电力公司电力科学研究院

构网型储能是解决新能源大规模接入电网调频资源不足、抗扰动能力下降等问题的关键。受其固有的功率耦合特性影响，构网型换流器对系统的支撑能力受到极大限制，参数设置不合理极易出现功率超调、振荡甚至失稳等问题。对此，首先建立了... 详细信息

构网型储能是解决新能源大规模接入电网调频资源不足、抗扰动能力下降等问题的关键。受其固有的功率耦合特性影响，构网型换流器对系统的支撑能力受到极大限制，参数设置不合理极易出现功率超调、振荡甚至失稳等问题。对此，首先建立了构网型储能换流器并网系统全阶小信号模型，根据输出功率状态空间模型及其特征根，分析构网型储能换流器频率响应特性。在此基础上，通过状态空间矩阵参数灵敏度及参与因子分析，给出了构网型储能换流器稳定边界，明确了构网型储能换流器关键参数对其动态功率耦合、频率支撑等涉网特性的影响。仿真和半实物实验结果验证了理论分析的正确性和可行性，为构网型储能换流器并网参数设计及稳定运行提供了依据。

关键词：构网型储能系统支撑能力稳定边界全阶小信号建模频率响应特性

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一类高度结构式扰动系统稳定边界的极大化

上海交通大学学报 1997年第12期31卷 61-65页

作者：李斌洲施颂椒上海交通大学自动化系

在极点配置条件下，利用多变量系统配置极点以后所剩余的自由度来优化鲁棒稳定半径，从而得到了既具有指定闭环极点又使鲁棒稳定边界最大的鲁棒稳定系统．实例与仿真结果表明，设计的闭环系统具有较强的鲁棒性．

关键词：线性系统鲁棒设计结构式扰动系统稳定边界

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压气机稳定边界数值预测方法研究

压气机稳定边界数值预测方法研究

作者：靳楠南京航空航天大学

学位级别：硕士

非设计点性能计算和稳定边界预测一直是风扇/压气机设计环节中的重要组成部分,而且设计方法需要不断改进才能满足先进发动机对性能的需求。本文研究内容主要有三部分:1.原有基元叶栅法非设计点性能计算方法的改进;***最大静压升系数法... 详细信息

非设计点性能计算和稳定边界预测一直是风扇/压气机设计环节中的重要组成部分,而且设计方法需要不断改进才能满足先进发动机对性能的需求。本文研究内容主要有三部分:1.原有基元叶栅法非设计点性能计算方法的改进;***最大静压升系数法在稳定边界预测中的使用和验证;3.商用CFD软件预测轴流压气机稳定边界的对比分析研究。以前人的研究工作为基础,对非设计点性能计算方法进行改进,主要分三部分:1.由于前后掠叶片的使用以及日益紧凑的压气机内部结构,修改程序中的径向平衡方程,使计算程序适用于积分线与径向线有一定夹角的情况;2.针对径向掺混在多级压气机中的影响,添加径向掺混模型;3.完善程序中压气机流动损失模型,考虑环壁损失、通道涡以及间隙流动对压气机的影响。此外,以南航四级低速模拟压气机为算例,验证模型的准确性,计算结果与实验数据对比分析的结果表明,完善后的计算模型提高了计算的准确性。本文将Koch最大静压升系数法与非设计点性能计算结合,构成了一个完整的多级轴流压气机非设计点性能计算方法,并以四级低速压气机和RB-199五级高压压气机为算例,通过计算结果与实验结果的对比,验证了非设计点性能和稳定边界预测方法的准确性。结果表明:最大静压升系数法在预测稳定边界上有较好的准确性,两个算例的预测精度均达到3%以内,满足工程应用的要求,方法中的关联参数对结果的影响也符合研究人员对压气机稳定性的认识。以四级低速压气机的实验结果为基础,利用商用CFD软件NUMECA对四级压气机的稳定边界开展数值模拟研究,系统分析了不同的网格划分方案、不同的湍流模型和不同的差分格式对稳定边界预测的影响。结果表明,主流区的网格对计算结果影响较大,不同差分格式的结果显示,中心差分格式的结果最好。

关键词：压气机基元叶栅法最大静压升稳定边界数值模拟

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用于稳定边界预测的压气机静压升系数研究

用于稳定边界预测的压气机静压升系数研究

作者：魏婷南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着压气机向高压比和高级负荷方向发展,压气机端壁和叶片吸力面附面层承受着更大的逆压力梯度,更容易发生流动分离,导致其气动稳定性更加难以得到保障,因此压气机气动稳定性研究十分重要。本文主要在Koch最大静压升系数法这一压气机稳... 详细信息

随着压气机向高压比和高级负荷方向发展,压气机端壁和叶片吸力面附面层承受着更大的逆压力梯度,更容易发生流动分离,导致其气动稳定性更加难以得到保障,因此压气机气动稳定性研究十分重要。本文主要在Koch最大静压升系数法这一压气机稳定边界预测方法的背景下,分别针对压气机最大静压升系数和有效静压升系数展开研究。研究内容主要分为三大部分。一是以两台多级压气机为例,进一步验证了利用最大静压升系数法预测压气机稳定边界的有效性和准确性,分析了设计参数对压气机稳定性的影响。结果表明:压气机稳定边界点的预测值与试验值的相对误差控制在正负5%以内。各压气机有效静压升系数沿径向近似线性分布。叶尖间隙增大、轴向间隙增大或雷诺数降低会导致压气机稳定边界向下方移动。二是借鉴将压气机类比为扩压器的思想,系统深入地探究了变几何和变马赫数情况最大静压升系数与无量纲长度的关联曲线。结果表明:马赫数对最大静压升系数的影响与静压升系数定义方式有关。当静压升系数定义为级进出口静压差与进口总压静压差的比值即Ch2时,马赫数对最大静压升系数的影响几乎可以不计。在满足流体不可压、附面层无量纲位移厚度约6.4%,或流体可压、静压升系数定义为Ch2、附面层无量纲位移厚度在3.8%至7.7%之间的前提下,扩压器的最大静压升系数关联曲线才能用于压气机稳定边界预测。三是基于压气机叶片扭向规律推导了有效静压升系数径向分布的数学解析式,并以三台压气机为例验证了利用该解析式预测有效静压升系数径向分布的有效性和准确性,同时分析了相关参数对有效静压升系数径向分布的影响。结果表明:该解析式在绝大部分叶高范围对有效静压升系数的预测误差控制在正负5%内。转子绝热效率、静子总压恢复系数和轮缘功对预测准确度具有决定性影响,而级进出口半径差异的影响基本可以不计。除了某单级压气机,其他压气机上解析式的转子绝热效率和静子总压恢复取中径值比取径向均值的预测准确度高。除了某六级高压压气机的解析式须采用介于等环量和等反力度之间的过渡规律,其他压气机对叶片扭向规律类型没有硬性要求。另外,利用等环量规律预测了不同轮毂比下的有效静压升系数径向分布,发现一定轮毂比范围内的有效静压升系数分布近似呈线性;轮毂比过小,叶片过长,线性分布特点逐渐消失。

关键词：压气机稳定边界静压升系数扭向规律径向分布

最大静压升系数在压气机稳定边界预测中的应用研究

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最大静压升系数在压气机稳定边界预测中的应用研究

作者：黄思奇南京航空航天大学

学位级别：硕士

压气机正朝着高负荷的方向发展,使其更容易进入气动不稳定流态,进而对航空发动机带来许多危害。因此,稳定边界的预测方法显得尤为重要。Koch提出的最大静压升系数法,因关联的影响因素最为全面,在工程问题中得到广泛应用。因此,开展最大... 详细信息

压气机正朝着高负荷的方向发展,使其更容易进入气动不稳定流态,进而对航空发动机带来许多危害。因此,稳定边界的预测方法显得尤为重要。Koch提出的最大静压升系数法,因关联的影响因素最为全面,在工程问题中得到广泛应用。因此,开展最大静压升系数在压气机稳定边界预测中的应用研究具有重要意义,能深化对最大静压升系数的认识,为深入研究最大静压升系数法打下基础。本文首先开展了压气机平面叶栅的实验。结果表明:弦长一定的情况下,栅距越大,叶片吸力面尾缘开始出现气流分离的攻角就越小。栅距为30mm、40mm和60mm的叶栅取得最大静压升系数的攻角分别为+8°,+4°和0°。这些攻角与各叶栅开始出现分离的攻角差别很小。其次,利用通流彻体力模型MACAC和最大静压升系数构建了多级压气机非设计点性能和稳定边界计算模型,开展某压气机均匀进气条件下的稳定性计算分析。结果表明:MACAC对该压气机的模拟效果较好。压气机的压比和效率随着工作高度的上升而下降,稳定边界向右下方移动。静叶安装角的调节误差对压气机稳定边界有一定的影响。稳定边界点的流量随着转子叶尖间隙的增大而增大。最后,利用MACAC模型结合优化软件,自主构建多级轴流压气机静叶安装角的优化分析方法,对某多级轴流压气机导叶和静子安装角对其稳定性的影响开展优化计算。结果表明:在90%设计转速下,下山单纯形和遗传算法得出优化结果的近失速点流量分别比原型下降了2.6%和4.0%,稳定裕度分别增长了5.6%和8.5%。

关键词：轴流压气机最大静压升系数平面叶栅实验稳定边界静叶优化