检索结果-南通市图书馆

作者：杜翠齐山东交通学院

学位级别：硕士

在化石能源短缺和环境污染的双重制约下,风能在能源领域越来越占有重要地位。变速恒频双馈风力发电机组因其发电效率高、成本低廉、并且有独立灵活的功率控制特性,被广泛应用到风力发电系统中,然而自然界中风能环境复杂,变速恒频双馈风... 详细信息

在化石能源短缺和环境污染的双重制约下,风能在能源领域越来越占有重要地位。变速恒频双馈风力发电机组因其发电效率高、成本低廉、并且有独立灵活的功率控制特性,被广泛应用到风力发电系统中,然而自然界中风能环境复杂,变速恒频双馈风电机组在实际运行过程中会遇到各种的风况。在复杂多变的风能条件下,如何提高风电机组的运行效率,获取更多的电能,实现风电设备安全运行和经济效益的双贏,显得尤为重要。另外,随着风电并网规模的逐年增加,系统区域间低频振荡问题变得更加突出,对电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战。因此,研究双馈风电机组安全稳定运行以及参与抑制电力系统低频振荡的控制成为一个有意义的课题。本文围绕双馈风电机组功率控制以及在功率控制环节增加阻尼控制展开一系列研究,论文的主要研究内容包括:(1)针对双馈风电机组非线性、强耦合性等特点,提出一种自适应二阶滑模功率控制方法。二阶滑模超螺旋控制律减弱了一阶滑模的抖振问题,实现电磁转矩的追踪以及转子侧无功功率有效控制。为处理系统不确定性上界未知的情况,对超螺旋控制律的控制参数设计自适应律,实现不确定系统高阶滑模控制,提高系统控制精度,使系统具有良好的动态性能。(2)为快速抑制互联电力系统区间振荡,以含双馈风电机组的两区四机电力系统数学模型为例,进一步分析定子的输出功率对电力系统低频振荡现象的影响,对双馈风电机组附加阻尼控制策略进行改进,提出基于连续螺旋算法的无功调制阻尼控制方案,改善系统的阻尼特性,有效抑制低频振荡。仿真结果表明,所提出的控制方法能有效提高电力系统的稳定性。(3)针对无功调制阻尼控制器无法达到系统期望阻尼,抑制系统振荡现象效果不佳,有功调制阻尼控制器在增益较大时会降低双馈风电机组传动轴系统机械寿命等情形,提出基于连续螺旋算法的有功-无功混合功率控制。当无功调制阻尼控制器无法满足系统要求时,再启用有功调制阻尼控制器,在保证电力系统快速稳定的前提下,尽可能减少有功调制阻尼控制器参与系统振荡抑制,将机组轴系系统的有害影响降到最低。

关键词：双馈风电机组高阶滑模控制低频振荡阻尼控制连续螺旋算法

两类低频振荡对华南前汛期降水的影响机制及延伸期预报应用

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两类低频振荡对华南前汛期降水的影响机制及延伸期预报应用

作者：臧钰歆南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》,其中对省级区域性暴雨过程的统计数据、NOAA Climate Prediction Center降水资料、向外长波辐射(OLR)资料以及ERA-Interim再分析资料,分析了1979–2018年华南前汛期持续... 详细信息

本文利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》,其中对省级区域性暴雨过程的统计数据、NOAA Climate Prediction Center降水资料、向外长波辐射(OLR)资料以及ERA-Interim再分析资料,分析了1979–2018年华南前汛期持续性降水异常的低频环流、对流等特征,重点讨论了两类不同的大气低频振荡(10–20天和30–60天振荡)对华南前汛期持续性降水的影响机制和主要物理过程,进一步基于华南前汛期降水异常和两类低频振荡的关系建立了一个华南前汛期降水延伸期预报模型。华南前汛期降水的功率谱分析呈现出显著的10–20天和30–60天振荡周期,两类季节内振荡模态可对华南前汛期降水产生明显调制作用,提供持续性强降水发生的低频背景环境。统计了1979–2018年华南前汛期70个持续性强降水事件和10–20天和30–60天低频对流场、环流场的关系,结果表明当两类低频振荡同时处于对流位相时,是最有利于持续性强降水事件的发生的。此外,10–20天准双周振荡对流强度与持续性强降水发生概率和降水强度的正相关性高于30–60天季节内振荡,不过30–60天季节内振荡对持续时间大于10天的强降水事件影响相较于10–20天准双周振荡更为重要。通过诊断季节内振荡有利持续性暴雨发生的相关物理机制,发现10–20天低频强降水的水汽主要来源为水汽平流过程,其中10–20天低频南风往华南地区输送了热带丰沛的水汽为关键平流过程,而低频降水的垂直运动主要来自于涡度平流的垂直梯度作用,其中主要过程为平均风场和扰动涡度的相互作用;而对于30–60天低频降水而言,水汽平流和辐合过程均为水汽的累积提供了正贡献,但其中水汽平流的作用更为明显,其主要来源是平均风场和低频水汽场的相互作用,动力条件主要源于平均风场和扰动涡度场相互作用所引发的垂直涡度平流梯度。最后,基于时空投影模型(STPM)建立了华南前汛期降水的延伸期预报模型进行回报试验,结果显示,该模型能提前30天有效预报出华南前汛期降水的变化,华南地区大多格点上的预报降水与实测降水的时间相关系数可通过95%置信度,对华南前汛期降水的延伸期预报具有一定的应用成效。

关键词：华南前汛期低频振荡持续性强降水尺度相互作用延伸期预报

基于改进Prony算法的电力系统低频振荡分析及抑制

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基于改进Prony算法的电力系统低频振荡分析及抑制

作者：李让湖南工业大学

学位级别：硕士

随着电力工业的发展,电力系统的稳定性、安全性和经济性等问题得到了广泛的关注。电力网络的互联互通使不同区域的电力系统之间的联系更为紧密,同时也滋生出一系列稳定运行问题。其中低频振荡现象在互联电力系统中频发,严重制约着电力... 详细信息

随着电力工业的发展,电力系统的稳定性、安全性和经济性等问题得到了广泛的关注。电力网络的互联互通使不同区域的电力系统之间的联系更为紧密,同时也滋生出一系列稳定运行问题。其中低频振荡现象在互联电力系统中频发,严重制约着电力网络的安全稳定运行。在长距离重负荷的运行工况下,由于快速励磁系统等控制器的广泛应用,电力系统容易造成阻尼不足的情况,在弱阻尼或负阻尼模式下,当系统出现故障或扰动,由于缺乏足够的阻尼转矩来平息振荡,发生的振荡会逐渐恶化,最终出现低频振荡现象。低频振荡会损坏电气设备、引起联络线功率改变而跳闸,甚至会使同步运行的发电机组失步而解列,导致电力系统无法平稳运行而产生重大经济损失。基于此,本文针对互联电力系统的低频振荡及其抑制策略优化进行如下研究。首先阐述低频振荡的产生机理、分析方法和抑制策略,利用Simulink的电力系统模块库建立了单机无穷大励磁调速系统和典型的四机两区域电力系统模型,通过单机无穷大系统验证了高增益快速励磁系统是引发增幅振荡的主要原因。为了分析和抑制故障或扰动引起的低频振荡,本文采用Prony算法对振荡信号进行特征参数辨识,在分析了传统Prony算法辨识超定系统存在不足的基础上,引入多项式法和矩阵束法在MATLAB中对Prony算法进行改进;其次,通过对不同类型电力系统稳定器（PSS）数学模型的分析,得出多频段PSS的优越性,并构建多频段PSS模型;为了提升PSS各方面性能,采用改进Prony算法对多频段PSS进行参数整定得到改进PSS。以建立的两种电力系统模型为基础,设置不同类型的故障和扰动,分别就无PSS、加装普通PSS和改进PSS三种系统运行方式,对系统发电机组的电磁转矩、转子转速及联络线传输功率等运行参数的响应曲线进行比较分析。结果表明,同一类型的故障或扰动引起的低频振荡在附加改进PSS后,其振荡的幅值和周期均得到了显著衰减,系统能够更快地达到稳定状态,极大提升了PSS的抑制能力,验证了改进Prony算法的可行性。

关键词：低频振荡负阻尼机理改进Prony算法参数辨识电力系统稳定器

基于插值DFT的低频振荡信号参数估计方法研究

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基于插值DFT的低频振荡信号参数估计方法研究

作者：邵喜瑞湖南大学

学位级别：硕士

随着电力负荷的不断增加和电力市场的不断完善,电力系统由区域自平衡状态转向大规模互联状态。电力系统互联能够合理利用能源,带来一定的经济效益。然而,这会增加电力系统动态特性的复杂性,引起低频振荡,对系统稳定与电力设备造成威胁... 详细信息

随着电力负荷的不断增加和电力市场的不断完善,电力系统由区域自平衡状态转向大规模互联状态。电力系统互联能够合理利用能源,带来一定的经济效益。然而,这会增加电力系统动态特性的复杂性,引起低频振荡,对系统稳定与电力设备造成威胁。电力系统低频振荡信号的在线监测和参数辨识,能够为电网提供安全预警,对于电网的安全稳定运行具有重要意义。离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)具有计算量小、精度高、鲁棒性好等优点,常用于电力系统信号参数估计,但并不适合振荡参数分析。一方面振荡信号不同于正弦信号模型,其阻尼因子无法直接估计,另一方面振荡信号包含多个频率相近的成分,DFT固有的栅栏效应导致无法直接对其进行准确辨识。本文研究适合于电力系统低频振荡信号的改进插值DFT算法,实现振荡信号特征参数的高精度估计。首先,本文分析了低频振荡的机理和参数估计研究现状,根据现有的研究成果可将低频振荡辨识方法分为两大类:基于电力系统模型的分析方法和基于系统量测信号的分析方法,总结了各种方法并分析了各自的优势和局限性。详细介绍了基于DFT的低频振荡信号参数估计方法,总结了现有的典型插值DFT算法,研究了各算法的优缺点,为后续研究提供基础。其次,根据现有的插值DFT方法的研究现状,本文提出了一种基于最大旁瓣衰减窗的复频域三谱线插值算法。对比已有的插值DFT算法,该算法使用复频谱进行插值处理,考虑了负频谱的干扰,能够提高参数估计精准度。同时,该算法的通用公式适用于所有旁瓣衰减窗,为实际应用提供了多种选择。然后,论文分析了高斯白噪声对参数估计准确的影响。基于高斯白噪声,建立了白噪声信号频谱相关性模型,推导了三谱线插值算法的振荡频率和阻尼因子的理论方差表达式。根据理论方差表达式可知,参数估计理论方差与高斯白噪声信噪比成反比,与采样频率的平方成正比。在信噪比0～100d B的范围内,通过仿真测试验证了理论方差表达式的正确性。最后,论文进行了电力系统低频振荡信号分析仿真实验。仿真信号分为三类:自合成理想信号、四机二区系统振荡信号和PMU实测信号。基于自合成理想信号,与三种典型插值DFT算法进行对比,验证在低频振荡频率范围内(0.1～2.5Hz),本文提出的插值DFT算法参数估计精度最高。在采样时间较小的情况下,也能实现精确的参数估计。通过对四机二区系统的仿真数据和电网实测信号数据进行分析处理,进一步验证了本文所提算法的准确性和有效性。

关键词：低频振荡离散傅里叶变换参数估计误差分析

高速铁路车网耦合系统低频振荡分析与抑制方法研究

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高速铁路车网耦合系统低频振荡分析与抑制方法研究

作者：胡颖新湖南工业大学

学位级别：硕士

近年来,我国高速铁路车网耦合系统时常发生低频振荡不稳定现象,不仅污染牵引供电系统的电能质量,而且威胁高速铁路系统的安全稳定运行。针对以上问题,本文主要开展车网耦合系统低频振荡分析和抑制方法研究,确保高速铁路车网耦合系统安... 详细信息

近年来,我国高速铁路车网耦合系统时常发生低频振荡不稳定现象,不仅污染牵引供电系统的电能质量,而且威胁高速铁路系统的安全稳定运行。针对以上问题,本文主要开展车网耦合系统低频振荡分析和抑制方法研究,确保高速铁路车网耦合系统安全、稳定、高效运行。首先,研究车网耦合系统的基本功能与工作原理,建立系统数学模型,为分析系统低频振荡提供理论支撑。针对牵引供电系统,利用等效建模方法得到牵引供电系统的等效输出阻抗模型;针对CRH5型动车组,利用小信号建模方法得到动车组网侧整流器的等效输入阻抗模型。进而,获得车网耦合系统回比矩阵模型,为后续研究分析系统低频振荡建立理论基础。其次,基于改进sum-范数判据对车网耦合系统低频振荡进行分析。根据系统回比矩阵模型绘制幅频特性曲线,利用改进sum-范数判据分析系统低频振荡的影响因素,揭示低频振荡不稳定机理,为低频振荡的抑制方法研究提供理论指导;同时在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证分析的正确性。然后,为有效抑制低频振荡的再次发生,提出一种基于指数趋近律滑模控制的低频振荡抑制策略。针对CRH5型动车组网侧整流器,设计电压外环滑模控制器来替换原控制系统中的电压比例-积分（Proportional Integral,PI）控制器,实现低频振荡的抑制;同时为解决常规滑模控制器本身的抖振现象,在电压外环滑模控制器中引入指数趋近律来削弱系统抖振,进一步提升其控制性能。最后,通过时域仿真和硬件在环实验,对比分析基于传统PI控制、常规滑模控制和引入指数趋近律滑模控制三种控制策略下车网耦合系统低频振荡现象。分析表明基于指数趋近律滑模控制策略不仅较好地抑制低频振荡现象,而且削弱常规滑模控制本身的抖振问题,验证所提控制策略的正确性与有效性。

关键词：车网耦合系统低频振荡改进sum-范数判据滑模控制

车-光-储-网系统低频振荡分析与抑制措施研究

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车-光-储-网系统低频振荡分析与抑制措施研究

作者：葛茗瑞西南交通大学

学位级别：硕士

为满足我国电气化铁路的低碳运营与可持续发展以及我国川藏铁路的安全稳定运行需要,将光-储系统接入牵引供电系统,不仅能提高新能源与可再生能源的供电渗透率,从根本上革新电气化铁路的能源供应模式,同时还能进一步减少能源消耗,实现节... 详细信息

为满足我国电气化铁路的低碳运营与可持续发展以及我国川藏铁路的安全稳定运行需要,将光-储系统接入牵引供电系统,不仅能提高新能源与可再生能源的供电渗透率,从根本上革新电气化铁路的能源供应模式,同时还能进一步减少能源消耗,实现节能减排。然而,光-储系统的接入使得整个车网系统变成一个更为复杂的单相电力电子化系统,动车组和光-储系统中不同单相电力电子装置间可能存在相互作用从而引起新的振荡问题。因此,研究光-储系统接入牵引供电系统的电气稳定性问题具有重要的理论以及实际意义。本文围绕车-光-储-网的低频振荡问题以及振荡抑制措施展开了相应的研究。本文主要的研究内容包括:(1)建立了详细的CRH5型动车组的状态空间模型;基于该模型,利用特征值分析法研究了CRH5型动车组单车并网运行、多车并网运行时系统的低频振荡模式,分析了运行参数以及控制参数对不同低频振荡模式的影响规律。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,利用仿真验证了理论分析结果的正确性。(2)建立了光-储系统以及车-光-储-网系统的状态空间模型;在此基础上,采用特征值分析法研究了车-光-储-网系统的主导低频振荡模式;对比分析了光-储系统并入牵引供电系统前后,系统主导低频振荡模式的变化情况;详细分析了车侧控制参数、车侧电气参数、网侧电气参数、光-储系统控制参数、光-储系统电气参数对系统主导低频振荡模式的影响规律;通过计算参与因子,分析了光-储系统、动车组中不同控制环节对振荡模式的参与程度以及两者的动态相互作用特性。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,利用仿真验证了理论分析结果的正确性。(3)在CRH5型动车组控制策略的基础上,提出了加入以动车组整流器并网点电流扰动量或直流侧电压扰动量为输入信号的前馈控制策略,以抑制车-光-储-网系统的低频振荡。利用特征值分析法分析了两种前馈控制中,前馈系数大小对系统主导低频振荡模式稳定性的影响,确定了前馈系数的取值范围。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,利用仿真验证了所提抑制策略的有效性。

关键词：高速铁路光-储系统动车组低频振荡稳定性前馈控制

光伏电站虚拟惯量控制下电力系统低频振荡及抑制措施研究

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光伏电站虚拟惯量控制下电力系统低频振荡及抑制措施研究

作者：张凯博沈阳农业大学

学位级别：硕士

新型电力系统供给侧正积极向清洁能源供电转型,电网随之呈现“双高”特性,为降低其所带来的系统惯性调节能力降低、支撑能力变弱等一系列负面影响,就必须考虑现代电力系统愈加频发的低频振荡问题。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous G... 详细信息

新型电力系统供给侧正积极向清洁能源供电转型,电网随之呈现“双高”特性,为降低其所带来的系统惯性调节能力降低、支撑能力变弱等一系列负面影响,就必须考虑现代电力系统愈加频发的低频振荡问题。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generators,PV-VSG)技术正逐步成为一种新兴的可再生能源消纳手段,同时伴随该技术的引入,传统新能源场站的弱支撑性与弱抗干扰性问题得到了有效的解决。但实践表明,其并网特性并不会完全实现对电力系统低频振荡的抑制,甚至会加剧系统振荡。针对此问题,本文针对光伏虚拟同步发电机(Photovoltaic Virtual Synchronous Generators,PV-VSG)下的电力系统低频振荡及抑制措施开展研究,主要研究内容如下:VSG通过对同步机组转子转动的模拟向电网中注入虚拟惯量阻尼。对此需开展对同步发电机电气及机械特性的分析,推导出VSG有功控制策略,并在对VSG本体进行数学建模的同时,揭示VSG技术如何提高电网支撑性与抗干扰性的能力。并且设计一种以VSG为逆变器控制策略的PV-VSG光伏电站,同时对PV-VSG各个环节进行数学模型,并在PSCAD/EMTDC平台搭建PV-VSG并入单机无穷大系统仿真模型,分析其在受扰动下并网动态特性以验证模型设计的正确可行性。针对所研究的电力系统低频振荡现象,需一套受扰下能够产生低频振荡的多机系统参数,鉴于电力系统低频振荡的产生原理纷繁复杂,本文以负阻尼机理为切入点,对二区四机系统低频振荡系统参数进行设定。同时基于PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型并分析低频振荡波形曲线。最后介绍了一种针对识别上述时域仿真输出波形模式模态参数的方法——Prony分析法对低频振荡的模态加以分析。针对PV-VSG并网对电力系统低频振荡的影响以及交互机理问题,首先将PV-VSG并入多机系统,通过将对全系统各环节线性化进行小信号分析,利用特征根根轨迹观察PV-VSG光伏电站对电力系统低频振荡的影响规律,同时通过数学推导开展二者的交互机理研究,经推导发现:PV-VSG系统的控制器参数以及自身属性可以改变系统的阻尼系数以及振荡模态。同时基于PSCAD/EMTDC平台搭建相对应模型在时域分析方面观察相互影响的具体规律,分别通过改变运行工况以及控制器参数观察系统的振荡情况。针对常规VSG控制策略所带来的一系列问题,需要从控制策略方面进行改进以抑制电力系统低频振荡。首先对具有固定阻尼VSG控制策略进行传递函数识别,发现该策略在受扰动时存在无法兼顾平滑超调以及降低稳态误差。鉴于此,本文在VSG有功控制环节内引入微分先行PID控制策略,通过将固定阻尼的基础上引入附加的动态阻尼以获得系统更佳的阻尼特性。同时结合时域仿真加以验证本文所提出的控制策略有更好的超调平滑能力,进一步优化了系统的暂态特性。

关键词：光伏虚拟同步发电机低频振荡并网发电虚拟惯量

高比例虚拟同步控制新能源并网低频振荡影响分析

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高比例虚拟同步控制新能源并网低频振荡影响分析

作者：蒋松芮沈阳工业大学

学位级别：硕士

新能源的快速发展在解决未来能源危机和环境问题的同时也使电网整体呈现低惯量和弱阻尼的趋势,新能源并网逆变器采用虚拟同步发电机控制策略为电力系统提供支撑的同时,也会引入传统同步发电机的低频振荡特性。针对以上问题,本文建立了... 详细信息

新能源的快速发展在解决未来能源危机和环境问题的同时也使电网整体呈现低惯量和弱阻尼的趋势,新能源并网逆变器采用虚拟同步发电机控制策略为电力系统提供支撑的同时,也会引入传统同步发电机的低频振荡特性。针对以上问题,本文建立了基于虚拟同步控制的逆变器并网系统和大容量多虚拟同步控制逆变器并列运行接入电力系统的整体小信号模型并进行分析,再通过建立相应的仿真模型对小信号稳定性分析的结论进行验证。以接入电力系统的虚拟同步控制逆变器为研究对象,针对虚拟同步控制策略对系统的低频振荡影响问题进行分析,主要研究内容有:首先,基于虚拟同步发电机的控制策略展开分析,建立虚拟同步控制环节中功频调节器、模拟转子运动环节和励磁调节器的数学模型。研究目前虚拟同步发电机的两种控制策略,仿真分析电压型虚拟同步发电机对系统的稳定性的影响。其次,研究基于小信号模型的低频振荡分析方法,在分析虚拟同步控制逆变器各控制环节数学模型基础上,建立了大容量虚拟同步控制逆变器并网系统小信号模型,利用特征值法分析不同虚拟同步控制参数对低频特征根的轨迹影响,得出有功下垂系数下降和虚拟转动惯量增加会显著削弱系统低频振荡的阻尼。最后,进一步考虑多虚拟同步控制逆变器并列运行对系统低频振荡模态的影响,提出了一致性频率响应时间的多机并联惯量匹配方法,研究多虚拟同步发电机并列运行附加虚拟阻抗控制方式。通过建立大容量多虚拟同步控制逆变器接入电力系统的整体小信号模型并进行分析,分析结果表明在多机并网系统中,虚拟同步控制参数和虚拟阻抗参数均对系统低频振荡存在影响,虚拟同步控制参数仍然是系统低频振荡模态的主导参数。基于MATLAB/Simulink建立了与小信号模型相对应的仿真模型,仿真分析验证了小信号稳定性分析的正确性。

关键词：虚拟同步发电机小信号模型多机并联系统低频振荡

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牵引供电系统低频振荡的分析及抑制方法研究

牵引供电系统低频振荡的分析及抑制方法研究

作者：乔超杰湖南工业大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路的快速发展,至2020年高速铁路的营业里程已达到3.8万公里,对百万人口及以上城市覆盖率超过95%。在高速铁路迎来极速发展的同时,高速铁路牵引供电网与动车组耦合系统发生的低频振荡问题也愈发频繁,严重影响了高速铁路运... 详细信息

随着我国高速铁路的快速发展,至2020年高速铁路的营业里程已达到3.8万公里,对百万人口及以上城市覆盖率超过95%。在高速铁路迎来极速发展的同时,高速铁路牵引供电网与动车组耦合系统发生的低频振荡问题也愈发频繁,严重影响了高速铁路运行的安全性和稳定性。本文以CRH3型动车组为研究对象,搭建了车网耦合系统仿真模型,重点研究了低频振荡现象的产生机理、影响因素以及抑制策略。首先,介绍了牵引供电系统的组成部分,给出牵引网导线参数的计算方法,阐述了CRH3型动车组牵引传动系统的拓扑结构以及四象限变流器的控制策略。基于Matlab/simulink软件建立高速铁路车网耦合系统的时域仿真模型,重现了车网低频振荡现象,验证了仿真模型的正确性,为车网低频振荡的研究提供了仿真平台。其次,分别计算出牵引供电系统和动车组的等效阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法,分析了车网耦合系统的稳定性,解释了低频振荡现象的产生机理。根据阻抗比判据和伯德图理论探究了牵引网供电线路长度、牵引变压器容量以及动车组控制参数对车网系统稳定性的影响,为车网低频振荡的抑制策略提供了理论依据。最后,结合车网耦合系统的稳定性分析,验证了通过调控动车组同时启动数量和变流器电压环控制参数抑制低频振荡的有效性。提出了一种基于改进型STATCOM的低频振荡抑制策略。该策略采用基于模糊控制的STATCOM装置对牵引网侧电压动态无功补偿,从而达到抑制低频振荡的目的。仿真结果表明该策略与传统PI控制的STATCOM抑制策略相比,能够更有效的抑制低频振荡现象,保证动车组的稳定运行。

关键词：牵引供电系统低频振荡阻抗比分析 STATCOM 模糊控制

电压/频率控制三相感应电机低频振荡抑制方法的研究

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电压/频率控制三相感应电机低频振荡抑制方法的研究

作者：张亚重庆大学

学位级别：硕士

交流调速系统应用广泛,交流电动机调速系统结构简单、成本低、控制效果良好,但在电压/频率(V/f)控制下,当空载或轻载运行时,感应电动机常常会在某一频段出现低频振荡现象,并伴随着定子侧电流抖动、转速不稳、低频噪声增大等问题,可能导... 详细信息

交流调速系统应用广泛,交流电动机调速系统结构简单、成本低、控制效果良好,但在电压/频率(V/f)控制下,当空载或轻载运行时,感应电动机常常会在某一频段出现低频振荡现象,并伴随着定子侧电流抖动、转速不稳、低频噪声增大等问题,可能导致感应电机无法正常运行,甚至带来安全隐患。因此研究电机低频振荡现象的产生机理以及抑制方法具有一定的理论意义和工程应用价值。本文进行了以下几方面的研究:本文以三相电压型逆变器(VSI)控制的感应电机为研究对象,首先定量地分析了理想三相正弦电压源供电的感应电机的稳定性,分析结果表明感应电机存在固有的抖动区,定子电阻的增加和定子漏感的减小均会扩大振荡的范围。另外,电流纹波峰值与感应电机的转速抖动幅度有关,因此对感应电机电流纹波进行详细分析,得到同步旋转坐标系和三相静止坐标系下的电流纹波时域表达式,并分析了电流纹波有效值和峰值的变化趋势,为电流纹波抑制方法的研究奠定了基础。针对死区时间过长引起的电机抖动问题,提出了一种基于滞回比较算法的死区补偿方法。定量分析了死区时间对感应电机抖动范围的影响,结果表明死区时间增大了感应电机的定子等效电阻值,该值与死区时间、直流电源电压和开关频率成正比,与定子电流幅值成反比。另外,考虑到零电流钳位效应以及电流纹波的干扰,采用滞回比较算法以补偿死区时间,通过仿真和实验验证,该补偿方法能够有效补偿死区误差、抑制零电流钳位,解决了V/f控制下感应电机的低频振荡问题。针对电流纹波峰值引起电机转速抖动的问题,提出了两种基于多序列混合调制的死区补偿优化策略以减小电流纹波。电流纹波与电流总谐波失真率、转矩纹波峰值均有关,且减小电流纹波可进一步提高电流极性判断的准确性。本论文提出的两种优化策略分别以总电流纹波有效值最小和q轴电流纹波有效值最小为原则选取开关序列,并计算该序列下的死区补偿量,从而达到减小电流纹波或转矩纹波的目的。通过仿真和实验验证了所提出的基于电流纹波有效值分析的死区补偿优化策略能够在减小定子电流纹波和电流总谐波失真率的同时,抑制电机转速抖动。仿真结果表明所提出的基于转矩纹波有效值分析的死区补偿优化策略能够在一定程度上减小转矩纹波。

关键词：感应电机低频振荡死区补偿电流纹波