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大扰动时交流微电网的运行与控制研究综述

电力系统自动化 2021年第24期45卷 174-188页

作者：沈霞帅智康沈超葛俊黄文国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

交流微电网是促进新能源消纳、缓解能源危机与环境问题的有效手段。分布式微源是微电网的重要组成部分,一般通过电力电子接口逆变器并入电网。因而,微电网的运行特性受微源接口逆变器控制主导,呈现惯性小、过流能力弱、非线性强、抗干... 详细信息

交流微电网是促进新能源消纳、缓解能源危机与环境问题的有效手段。分布式微源是微电网的重要组成部分,一般通过电力电子接口逆变器并入电网。因而,微电网的运行特性受微源接口逆变器控制主导,呈现惯性小、过流能力弱、非线性强、抗干扰能力差等特征。这些特征导致微电网在大扰动时易发生逆变器烧毁甚至不可逆失稳等问题,严重影响微电网安全稳定运行。针对大扰动时交流微电网的运行与控制问题,首先分别从微电网电流特性与稳定运行特性2个角度进行总结。然后,梳理了微电网典型限流控制策略以及稳定性提升控制策略的研究现状,包括其主要适用场景及优缺点。最后,从多物理场耦合、多时间尺度交互、系统稳定判据、信息物理安全等方面探讨了微电网安全可靠运行所面临的主要挑战,并展望了微电网智能化、高可靠供电的发展前景。

关键词：交流微电网大扰动输出电流特性失稳机理限流控制稳定提升控制

大扰动Buck-Boost变换器的鲁棒高阶滑模控制

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中国电机工程学报 2015年第7期35卷 1740-1748页

作者：吴宇皇甫宜耿张琳周雒维输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072

在利用诸如风、光、氢等随机性新能源发电的过程中,由于间歇性的能量输入和不断变化的输出负载等原因,对电源变换器的鲁棒性设计提出了更高的要求。针对传统滑模控制变换器自身存在不可避免的抖颤问题,该文基于一种Super-Twisting高阶... 详细信息

在利用诸如风、光、氢等随机性新能源发电的过程中,由于间歇性的能量输入和不断变化的输出负载等原因,对电源变换器的鲁棒性设计提出了更高的要求。针对传统滑模控制变换器自身存在不可避免的抖颤问题,该文基于一种Super-Twisting高阶滑模控制算法,设计了以TMS320F28035为控制核心的无抖颤、强鲁棒滑模电源变换器。并以Buck-Boost变换器为例,针对随机性新能源发电中输入输出端存在的大扰动问题,与增量式PI控制效果进行对比实验。实验结果表明:高阶滑模控制变换器在输出负载大扰动下具有很强的鲁棒性;高阶滑模控制变换器在输入电压大扰动下同样具有很强的鲁棒性。

关键词： Buck-Boost变换器高阶滑模控制 Super-Twisting算法大扰动鲁棒性随机间歇性

大扰动下直驱风电并网系统振荡溯源分析及控制策略研究

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大扰动下直驱风电并网系统振荡溯源分析及控制策略研究

作者：邵鸿飞华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

采用背靠背全功率变流器并网的永磁直驱风电机组,在低电压穿越、机组维护成本、发电效率等方面具有明显优势,已经逐渐成为风电主流之一。然而风电在实现能量最大利用及灵活输出的同时,其复杂的动态特性给电网稳定运行带来了新的挑战。... 详细信息

采用背靠背全功率变流器并网的永磁直驱风电机组,在低电压穿越、机组维护成本、发电效率等方面具有明显优势,已经逐渐成为风电主流之一。然而风电在实现能量最大利用及灵活输出的同时,其复杂的动态特性给电网稳定运行带来了新的挑战。直驱风电并网系统发生大扰动故障和故障恢复时,风电变流器、锁相环等控制环节间的相互作用可能诱发系统产生振荡,威胁电力系统的安全稳定运行。本文针对大扰动下直驱风电并网系统振荡源定位及优化控制措施开展研究,主要内容和成果包括:针对故障暂态阶段直驱风电并网系统的振荡溯源问题,本文考虑锁相环动态过程对电流内环控制的影响,推导了故障暂态阶段系统振荡电流近似解析式,并提出了基于动态能量流动路径的振荡溯源分析方法。考虑电流内环控制、锁相环控制、低电压穿越控,按照不同控制环节将直驱风电并网系统划分为多个子系统,根据系统控制、拓扑方程构建各子系统的动态能量模型,定义动态能量模型中各能量的汇合点为能量汇聚点,利用振荡电流解析式解析各能量汇聚点及控制环节间的能量,根据故障暂态全过程各路径动态能量累计值,追溯注入能量汇聚点的能量,确定外送系统控制环节间的振荡传导路径,实现振荡溯源。针对故障恢复阶段直驱风电并网系统的振荡溯源问题,本文考虑直流电压外环控制和网侧变流器d轴内环控制,提出基于动态能量流动路径的振荡溯源分析方法。根据故障恢复阶段重新投入直流电压外环控制后的动态响应,构建动态能量模型,利用直流电压振荡分量求解系统动态能量非周期分量,利用非周期分量正负性判断能量流动路径,实现振荡溯源。针对直驱风电并网系统大扰动故障暂态和恢复阶段系统动态响应和参数不当设定情况下出现振荡响应,威胁电网稳定运行的问题,提出了大扰动故障下直驱风电并网系统控制参数优化策略。针对故障暂态阶段和故障恢复阶段的直驱风电并网系统振荡问题,通过对直驱风电并网系统控制环节参数对系统存储能量的影响进行研究,在此基础上以系统总存储能量累计值做小为优化目标并考虑控制参数间的关系,制定约束条件,建立了带约束的多控制参数优化模型,对关键控制参数进行优化,减小振荡对系统的影响。

关键词：直驱风电并网系统大扰动振荡溯源动态能量模型参数优化控制

发电功率快速大扰动时舰用蒸汽动力系统动态特性试验研究

同方学位论文库评论

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中国舰船研究 2022年第S01期17卷 92-98页

作者：王兴刚程小亮张凡郭雪晴孙玲中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

[目的]旨在探究舰用蒸汽动力系统在汽轮发电机组功率快速大扰动条件下的动态响应特性。[方法]建立一整套舰用蒸汽动力系统陆上试验装置,采用模拟负载施加功率扰动,开展动态响应特性试验研究。[结果]结果表明:在功率单周期扰动条件下,锅... 详细信息

[目的]旨在探究舰用蒸汽动力系统在汽轮发电机组功率快速大扰动条件下的动态响应特性。[方法]建立一整套舰用蒸汽动力系统陆上试验装置,采用模拟负载施加功率扰动,开展动态响应特性试验研究。[结果]结果表明:在功率单周期扰动条件下,锅筒压力波动范围在±1.5%以内,螺旋桨转速波动范围在±2.5%以内;连续周期扰动条件下,锅筒压力波动幅度在±2.5%以内,螺旋桨转速的波动范围在±3.5%以内;试验过程中蒸汽动力系统总体上运行平稳。[结论]研究成果可为舰用蒸汽动力系统的实际运行和使用提供技术支撑。

关键词：蒸汽动力陆上试验动态响应大扰动

大扰动后正阻尼单机水电系统频率振荡的近似及适应性分析

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电力自动化设备 2022年第12期42卷 145-150页

作者：王嘉伟熊鸿韬刘晓博杨滢张建承庄文彬华文薛安成华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014 国网浙江省电力有限公司调度控制中心浙江杭州310007

实际电网中发生了多次与调速器的死区和限幅非线性切换环节相关的复杂频率振荡事故。针对相关近似分析仅考虑单一的死区问题,构建了同时考虑死区和限幅的分段描述函数,基于此分析了含死区和限幅的非光滑单机水电系统在大扰动后正阻尼时... 详细信息

实际电网中发生了多次与调速器的死区和限幅非线性切换环节相关的复杂频率振荡事故。针对相关近似分析仅考虑单一的死区问题,构建了同时考虑死区和限幅的分段描述函数,基于此分析了含死区和限幅的非光滑单机水电系统在大扰动后正阻尼时出现的频率振荡现象及其特性,并分析了描述函数法的适应性。结果表明,近似光滑系统中同时存在不稳定和稳定极限环,其中稳定极限环可近似对应大扰动后正阻尼的非光滑系统出现的死区和限幅起作用的切换型频率振荡,并进一步解释了不同限幅参数下,振荡幅值变化而振荡频率基本不变的现象。适应性分析表明,系统参数变化可能使得低通滤波特性变差,导致描述函数法近似非光滑切换型振荡的分析精度变差。

关键词：大扰动频率振荡切换型振荡描述函数极限环

大扰动下的体育场馆智能微电网功率协调控制方法

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微型电脑应用 2023年第7期39卷 149-153页

作者：张威北京北控京奥建设有限公司北京102199

为了在大扰动下提高体育场馆智能微电网的输出增益,提出基于比例谐振调节的体育场馆智能微电网功率协调控制方法。建立大扰动下体育场馆智能微电网的有功无功协调调度模型;采用比例谐振控制的方法进行体育场馆智能微电网功率协调控制过... 详细信息

为了在大扰动下提高体育场馆智能微电网的输出增益,提出基于比例谐振调节的体育场馆智能微电网功率协调控制方法。建立大扰动下体育场馆智能微电网的有功无功协调调度模型;采用比例谐振控制的方法进行体育场馆智能微电网功率协调控制过程中的扰动抑制,进行大扰动下体育场馆智能微电网的死区时间和管压降调度;通过电流控制模式和电压控制模式切换的方法,调节大扰动比例谐振,建立体育场馆智能微电网功率协调控制的约束参数模型;通过参数优化求解的方法协同调节谐波电流环多重比例,实现体育场馆智能微电网功率协调控制。仿真结果表明,采用该方法进行体育场馆智能微电网功率协调控制,有效提高了输出稳定性和自适应参数寻优能力;通过模糊迭代实现全局稳定性寻优控制,有效提高了大扰动下体育场馆智能微电网的输出增益。

关键词：大扰动体育场馆智能微电网功率协调控制方法

VSC-HVDC与弱交流电网混联系统大扰动行为机理及稳定控制

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中国电机工程学报 2019年第3期39卷 629-641,943页

作者：郑超张鑫吕盼吕思卓中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 国网新疆电力公司经济技术研究院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830016

基于电压源换流器的柔性直流输电(voltagesourceconverterHVDC,VSC-HVDC),其与弱交流电网构成的混联系统的稳定问题,是当前工程界关注的重点和学术界研究的热点。该文首先建立计及限幅环节、故障穿越策略,以及保护闭锁逻辑的VSC-HVDC机... 详细信息

基于电压源换流器的柔性直流输电(voltagesourceconverterHVDC,VSC-HVDC),其与弱交流电网构成的混联系统的稳定问题,是当前工程界关注的重点和学术界研究的热点。该文首先建立计及限幅环节、故障穿越策略,以及保护闭锁逻辑的VSC-HVDC机电暂态仿真模型;提出VSC换流器非线性功率特性的大扰动测辨方法,分析和识别影响VSC功率特性的关键因素。在此基础上,揭示大扰动冲击下混联系统存在的不同形式的失稳现象及其行为机理,并提出稳定控制策略。VSC-HVDC与弱交流电网混联系统的大扰动时域仿真结果验证了机理分析的正确性以及控制策略的有效性。

关键词：电压源换流器柔性直流弱交流电网混联系统大扰动受扰行为机理稳定控制策略

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大扰动下船舶柴油发电机组非线性建模与仿真

舰船科学技术 2018年第4期40卷 77-81页

作者：马川李迪阳刘彦呈姜萌大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 青岛远洋船员职业学院机电系山东青岛266071

针对目前船舶柴油发电机组普遍采用低阶数学模型,在大扰动下分析计算时会造成误差偏大的缺陷。在分析船舶柴油发电机组系统构成的基础上,建立同步发电机、柴油机及调速系统和励磁系统的七阶非线性数学模型,采用隐式梯形积分法并用C#编... 详细信息

针对目前船舶柴油发电机组普遍采用低阶数学模型,在大扰动下分析计算时会造成误差偏大的缺陷。在分析船舶柴油发电机组系统构成的基础上,建立同步发电机、柴油机及调速系统和励磁系统的七阶非线性数学模型,采用隐式梯形积分法并用C#编程求解发电机组的非线性数学模型。在求解模型的基础上,画出船舶柴油发电机组在大扰动下的转速和电压变化仿真曲线,分析比较该曲线的各项指标,结果表明各项性能指标均在规范要求范围内,进一步验证了该数学模型的有效性。

关键词：船舶柴油发电机组大扰动非线性数学模型隐式梯形积分法

同步发电机不同实用模型的大扰动特性对比研究

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中国电机工程学报 2012年第24期32卷 67-73,12页

作者：许国瑞王红宇刘晓芳罗应立康锦萍华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

为了研究同步发电机3种实用模型对电力系统大扰动特性和暂态稳定极限的影响,采用dq0坐标系下的实用模型与abc坐标系下的电网模型联立求解的方法,推导了发电机与电网接口关系的方程,建立了以实用模型为基础的单机双回线无穷大系统,并以... 详细信息

为了研究同步发电机3种实用模型对电力系统大扰动特性和暂态稳定极限的影响,采用dq0坐标系下的实用模型与abc坐标系下的电网模型联立求解的方法,推导了发电机与电网接口关系的方程,建立了以实用模型为基础的单机双回线无穷大系统,并以经过试验验证的场路网耦合时步有限元模型作为标准响应,对各实用模型进行校验。采用上述模型对300 MW同步发电机进行仿真计算表明:3种实用模型的大扰动特性存在明显差异,且暂态稳定极限都较为保守;额定励磁下,实用模型与时步有限元的暂态稳定极限最大相差8.8%。研究结果为电力系统仿真中合理选择发电机模型提供了重要参考。

关键词：同步发电机实用模型时步有限元大扰动暂态稳定极限