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并网变换器的多频率耦合等幅振荡分析

电网技术 2023年第3期47卷 950-958页

作者：王玉芝王亮姜齐荣清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 北京理工大学自动化学院北京市海淀区100081

电压源型并网变换器与交流电网相互作用会引发新型电磁振荡现象。受控制器非线性环节的影响,该振荡不能持续发散,最终将形成等幅振荡。目前,已有研究多利用描述函数法对系统的限幅环节进行建模,从而计算振荡的幅值和频率。但是这些模型... 详细信息

电压源型并网变换器与交流电网相互作用会引发新型电磁振荡现象。受控制器非线性环节的影响,该振荡不能持续发散,最终将形成等幅振荡。目前,已有研究多利用描述函数法对系统的限幅环节进行建模,从而计算振荡的幅值和频率。但是这些模型都忽略了非线性环节导致的高阶振荡分量。对现有方法进行了改进,提出了一种计及高阶振荡分量的并网变换器等幅振荡分析方法,推导了考虑高阶振荡分量后非对称限幅的描述函数,及考虑高阶分量后等幅振荡频率和幅值的计算方法,并将该方法应用于单轴限幅和双轴限幅的振荡分析。最后,利用仿真验证了所提改进方法的准确性。理论分析和仿真验证表明,所提方法提高了并网变换器等幅振荡的分析精度,并且能够计算高阶振荡分量的幅值。

关键词：电压源型并网变换器限幅环节等幅振荡高阶振荡分量描述函数

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风电并网系统次同步等幅振荡机理与特性分析

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期 45-51页

作者：王玉鹏严干贵杨成岳霖东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室

针对直驱风电并网系统次同步等幅振荡形成机理以及限幅环节动作对振荡特性的影响问题，基于时域模型复现了因直流电压外环PI调节器输出限幅饱和引起的次同步等幅振荡现象，重点分析了限幅环节对系统动态特性的影响。基于特征值分析法，... 详细信息

针对直驱风电并网系统次同步等幅振荡形成机理以及限幅环节动作对振荡特性的影响问题，基于时域模型复现了因直流电压外环PI调节器输出限幅饱和引起的次同步等幅振荡现象，重点分析了限幅环节对系统动态特性的影响。基于特征值分析法，从限幅饱和后直流电压环失效所获得的物理降阶系统的角度，解释了限幅环节动作后直驱风电并网系统发生次同步等幅振荡原理。结果表明：直流电压外环PI调节器输出限幅环节周期性陷入饱和会显著影响系统的动态行为；限幅环节周期性陷入饱和过程中伴随系统周期切换，主导次同步振荡模态随着切换，次同步等幅振荡特性表现为发散振荡和衰减振荡的耦合，而并不是传统意义上阻尼比为零的等幅振荡。

关键词：次同步振荡等幅振荡限幅环节小信号建模时域模型

抽水蓄能机组小波动等幅振荡特性与工况点的关联规律

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大电机技术 2023年第1期 37-43页

作者：邵子轩杨威嘉廖溢文李旭东水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学) 武汉430072

抽水蓄能机组的动态调节稳定性是电站参与电网调峰调频、支撑新能源消纳的关键,而机组在小波动过渡过程工况中的等幅振荡特性,是研究系统稳定性及稳定临界工况的要点。本文采用抽水蓄能机组调节系统的小波动数学模型,运用MATLAB仿真分... 详细信息

抽水蓄能机组的动态调节稳定性是电站参与电网调峰调频、支撑新能源消纳的关键,而机组在小波动过渡过程工况中的等幅振荡特性,是研究系统稳定性及稳定临界工况的要点。本文采用抽水蓄能机组调节系统的小波动数学模型,运用MATLAB仿真分析工况点的稳定余量,阐释了系统关键时间常数对等幅振荡工况点的影响,揭示了等幅振荡特性与工况点的关联规律。结果表明:水流惯性时间常数Tw的增大使系统等幅振荡工况点的位置向单位转速增大方向移动,机组惯性时间常数Ta的增大使系统等幅振荡工况点的位置向单位转速减小方向移动;随着工况点单位转速的增大,等幅振荡的幅值减小,频率增大;随着工况点开度的增大,等幅振荡的幅值增大,频率减小;Tw对频率的影响呈负相关;Ta对振幅的影响呈负相关。

关键词：抽水蓄能机组工况点关键时间常数等幅振荡小波动数学模型 MATLAB仿真分析

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锁相环动态影响下双馈风机等幅振荡现象研究

锁相环动态影响下双馈风机等幅振荡现象研究

作者：张恩博华中科技大学

学位级别：硕士

能源危机和环境污染的不断加剧,推动着以风力发电为代表的可再生清洁能源的大规模开发利用。在源源不断为社会的可持续发展提供可再生清洁电力的同时,风力发电机组也因显著区别于传统同步发电机的运行特性为电力系统的安全稳定运行带来... 详细信息

能源危机和环境污染的不断加剧,推动着以风力发电为代表的可再生清洁能源的大规模开发利用。在源源不断为社会的可持续发展提供可再生清洁电力的同时,风力发电机组也因显著区别于传统同步发电机的运行特性为电力系统的安全稳定运行带来了新的威胁与挑战。由于风机控制器参数设置不合理或风机与电网内其他装备之间的相互作用将会引发新型振荡问题,如等幅振荡等。虽然等幅振荡期间风机系统并没有不断发散至失稳而是维持在稳定的振荡运行状态,但这种振荡仍然对电力系统的安全稳定运行构成重大威胁,是电力系统正常运行所不能接受的,应加以预防与抑制。以现有的文献来看,国内外针对电压源型并网变换器以及直驱风机并网系统的等幅振荡问题已开展相关研究工作,但鲜有针对双馈风机等幅振荡问题的研究成果。目前风电装机容量中占比最高的为双馈型风力发电机,因此,为更全面的认识双馈风机等幅振荡问题,以提高大规模风电并网的安全稳定性,本文从双馈风机控制器内部重要的非线性环节——锁相环入手,研究了锁相环动态影响下双馈风机等幅振荡发生的原因、演变规律以及系统在等幅振荡期间的行为特征等。本文的主要内容如下:首先,对双馈风机的工作原理及控制策略进行分析概括,基于此在电流时间尺度下搭建了考虑锁相环动态的适用于分析双馈风机等幅振荡问题的数学模型,并在MATLAB/Simulink环境中搭建了对应的时域仿真模型,为后续章节进行时域仿真分析奠定基础。其次,对电力系统中传统次同步振荡问题研究时常用的几种分析方法及工具的优缺点进行归纳、对比,选择了模态分析法、时域仿真法、希尔伯特-黄变换等作为双馈风机等幅振荡问题分析的主要方法及工具。根据对双馈风机模态分析后所得结果预测了等幅振荡的发生,通过时域仿真结果对预测进行了验证,这一预测-验证过程证明了所选用的分析方法在双馈风机等幅振荡问题中的适用性。最后,结合傅里叶分析和希尔伯特-黄变换初步探索了等幅振荡期间的频率特征。再者,分析出在考虑非线性环节锁相环的动态时,双馈风机等幅振荡的规律为:随着锁相环带宽的增加,振荡频率不断增加、从稳态演变为等幅振荡所用时间减小、振荡期间的最大/最小值也小幅降低。发现了在锁相环带宽发生变化时系统的锁相环角度有两种发散形式,即振荡幅值单调不减的由稳态演变为等幅振荡和振荡幅值先增加后减小的演变为等幅振荡。进一步的,研究了这两种形式下等幅振荡产生的原因、振荡发散阶段的演化规律及等幅振荡阶段的特征,发现等幅振荡阶段的振荡规律为:1、开始发散时,瞬时幅值的振荡频率为模态分析所得的主导模态的振荡频率,随着系统不断发散,振荡频率平滑下降,最终的振荡频率将会围绕着略低于初始振荡频率的值进行周期振荡;2、各状态量频率的频率也不断变化,由稳态下的工频值演变为周期变化,变化的周期与等幅振荡阶段幅值的变化周期相同,而且随着带宽的不断增加,瞬时频率围绕着稳态值浮动的范围也不断增加。

关键词：双馈风机等幅振荡锁相环模态分析希尔伯特-黄变换

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机翼尖外挂导弹等幅振荡现象研究

机翼尖外挂导弹等幅振荡现象研究

第十一届全国空气弹性学术交流会

作者：卢晓东孙勇军左益宏中国飞行试验研究院飞机所

针对某型飞机在颤振试飞过程中外挂导弹出现的等幅振荡现象,对该机的颤振理论计算、全机地面共振试验以及试飞数据进行了分析,提出了出现故障后的试飞方案。分析结果表明,该机所出现的等幅振荡是由于结构非线性引起的极限环振荡现象。

关键词：颤振试飞等幅振荡极限环振荡

来源： cnki会议评论

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等幅振荡型洛毕达极限判别法

江苏师范大学学报（自然科学版） 1995年第3期25卷 19-25页

作者：鲍幼强马根芝淮北煤师院数学系徐州师范学院教务处

给出　为等幅振荡型的洛毕达法则　。

关键词：洛毕达法则洛毕达极限等幅振荡

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二阶电路等幅振荡及其角频率测定

四川师范大学学报（自然科学版） 1994年第4期17卷 69-74页

作者：黄修四川师范大学物理系

从理论和实验上进一步讨论，如何利用连续可调标准电感器实现二阶电路的等幅振荡，并通过ＨＰ３５６２Ａ动态信号分析仪精确定量测试等幅振荡的幅值和角频率。

关键词：电子电路二阶电路等幅振荡角频率

考虑锁相环动态的电压源型并网变换器振荡模态分析

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考虑锁相环动态的电压源型并网变换器振荡模态分析

作者：王睿之华中科技大学

学位级别：硕士

随着电力系统的发展与变革,从发电到输、配电等各个环节,电力电子变换装备的渗透率越来越高,并呈现出多时间尺度控制特性,即转子转速控制、直流电压控制和交流电流控制时间尺度动态。目前,传统电力系统分析中对交流电流控制时间尺度的... 详细信息

随着电力系统的发展与变革,从发电到输、配电等各个环节,电力电子变换装备的渗透率越来越高,并呈现出多时间尺度控制特性,即转子转速控制、直流电压控制和交流电流控制时间尺度动态。目前,传统电力系统分析中对交流电流控制时间尺度的动态稳定性并未重视,而随着电力系统电力电子化程度日益加深,由装备控制参数引发的交流电流控制时间尺度的新型振荡问题,对电力系统的稳定、安全运行将造成越来越严重和广泛的影响。因此,弱电网环境下并网变换器的小干扰稳定性分析,对控制器设计和故障抑制策略的提出以保障电网安全运行具有重要的研究意义与价值。本文以典型电力电子装备三相电压源型并网变换器为研究对象,采用模态分析方法结合仿真验证对变换器交流电流控制时间尺度下系统振荡模态与稳定性的变化规律展开探究,同时详细分析了影响并网变换器非线性振荡行为的关键参数并提出了抑制系统非线性振荡的措施与建议。全文研究内容包含三个方面:(1)分析了电力电子化并网装备多时间尺度控制的动态特征,阐述了不同控制尺度下振荡问题对电力系统稳定性的威胁与挑战。以考虑锁相环动态特性的交流电流控制时间尺度下并网变换器为研究对象,完成了变换器控制原理的详细分析以及系统的原始建模,并对其在稳态工作点附近进行线性化处理,最后得到了交流电流控制时间尺度下电压源型并网变换器的小扰动模型。(2)介绍了电力系统模态分析的基本概念与分析方法。对并网变换器小扰动模型进行了特征根结构分析,通过系统模态分析结果判断分析了装备的小干扰稳定性以及不同振荡模式的主导参数特征,重点讨论了电流控制参数与锁相控制参数变化下系统特征根与模态的变化规律,并通过时域仿真对模态分析的结论进行了验证。(3)对仿真模型调试过程中发现的由锁相环动态引发的并网变换器等幅振荡现象,结合振荡初期模态分析的结论和振荡后仿真波形的演化规律进行了讨论与分析,并阐述了等幅振荡行为对电力系统稳定性不可忽视的威胁。针对并网变换器这一非线性振荡现象,对非线性振荡模态中参与度较高的相关参数进行了仿真调试分析,发现电网强弱、前馈滤波截止频率、电流环增益系数、锁相环控制参数对等幅振荡行为具有较大影响。随后结合对系统非线性振荡行为的模态分析与仿真波形分析的结果从参数设计和振荡后系统控制策略两个方面提出了抑制变换器非线性振荡行为的措施,以避免对装备和网络持续造成威胁和损害。

关键词：电压源型并网变换器电流控制时间尺度模态分析等幅振荡

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滑模变结构在矿井监测机器人中的应用与研究

中国金属通报 2019年第5期 231-232页

作者：朱晓克抚顺矿务局职工工学院

在矿井中,瓦斯的监测对于安全显得尤为重要。因为成煤中,物理和化学作用,使瓦斯的浓度急剧增加。本文对井下监测机器人的控制进行了新的运算,建立了数学模型。仿真图像结果显示该模型具有很好的匹配性和拟合能力,并对机器人的轨迹跟踪... 详细信息

在矿井中,瓦斯的监测对于安全显得尤为重要。因为成煤中,物理和化学作用,使瓦斯的浓度急剧增加。本文对井下监测机器人的控制进行了新的运算,建立了数学模型。仿真图像结果显示该模型具有很好的匹配性和拟合能力,并对机器人的轨迹跟踪显示出很好的动态能力。由于传统的滑模变结构采用的是sgn函数,所以监测机器人在进行瓦斯监测时的行进路线出现一个等幅振荡,从数学的角度,用饱和函数sat代替sgn函数应运于机器人的轨迹跟踪,等幅振荡变得很弱。这种控制方法可以使机器人适合各种复杂的地形,因而具有实际的推广价值。

关键词：瓦斯数学模型轨迹跟踪等幅振荡