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基于分离源的高增益矩阵变换器特性分析

电力自动化设备 2024年第4期44卷 67-73页

作者：程启明张昕程尹曼赖宇生沈章平上海电力大学自动化工程学院上海200090 国网上海市电力公司市北供电分公司上海200041

针对矩阵变换器(MC)存在的电压传输比限制以及现有升压型MC结构元件多、调制复杂的问题,提出了一种新型的分离源型矩阵变换器(SS-MC)。该结构采用电感、电容和3个二极管替代了双级MC中间的直流链路部件,从而构成分离源升压网络,避免了... 详细信息

针对矩阵变换器(MC)存在的电压传输比限制以及现有升压型MC结构元件多、调制复杂的问题,提出了一种新型的分离源型矩阵变换器(SS-MC)。该结构采用电感、电容和3个二极管替代了双级MC中间的直流链路部件,从而构成分离源升压网络,避免了配置额外的直通占空比。对SS-MC的拓扑结构和分离源网络升压的工作原理进行了分析,阐述了其采用的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并针对SVPWM的缺点提出了基于充电预测的模型预测控制(CPB-MPC)策略。仿真和实验结果表明:所提出的SS-MC结构使用常规的SVPWM即可达到较高的电压传输比,但无源元件会存在较大的纹波;使用CPB-MPC策略可以有效抑制纹波,提高MC的输出电能质量。

关键词：矩阵变换器电压传输比分离源空间矢量脉宽调制模型预测控制

基于线性自抗扰控制的双馈风机次同步振荡抑制研究

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电力建设 2024年第4期45卷 134-146页

作者：程启明周伟成程尹曼张磊上海电力大学自动化工程学院上海市200090 国网上海市电力公司市北供电分公司上海市200041

双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)并网时的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,严重威胁系统的平稳运行。系统运行工况发生变化时,现有的传统控制策略可能效果不佳。为了解决这个问题,提出了基于线... 详细信息

双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)并网时的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,严重威胁系统的平稳运行。系统运行工况发生变化时,现有的传统控制策略可能效果不佳。为了解决这个问题,提出了基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的SSO抑制策略,在转子侧传统双环PI控制的基础上,原有功内环的PI控制部分替换为线性ADRC,其中线性扩张状态观测器实时估计补偿次同步控制相互作用(sub-synchronous control interaction,SSCI)分量,该方法参数整定简单且鲁棒性较强。通过搭建DFIG并网模型,并与PI控制对比,验证该控制策略在稳态和暂态拥有良好的控制性能;通过与附加阻尼控制和非线性ADRC对比,得出线性ADRC可以在多工况下抑制次同步振荡,相比于现有控制,在参数整定更简单的情况下能更有效地使畸变电流收敛,进而稳定DFIG风机系统的输出功率,最后在RT-LAB实验平台进一步验证其有效性。

关键词：串补线路双馈风电场次同步振荡(SSO) 转子侧变换器线性自抗扰控制(LADRC)

基于调制系数最优法的TLDMC-PMSM新型直接转矩控制

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 158-165页

作者：程启明刘科程尹曼张昕岳秉言上海电力大学自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室上海200090 上海电力公司市北供电分公司上海200041

针对矩阵变换器永磁同步电机系统(MC-PMSM)直接转矩控制方法出现的转矩磁链脉动大、幅值失调、系统鲁棒性弱等问题,提出了一种基于调制系数最优法的三电平直接矩阵变换器永磁同步电机(TLDMCPMSM)新型直接转矩控制方法。首先描述了MC-PMS... 详细信息

针对矩阵变换器永磁同步电机系统(MC-PMSM)直接转矩控制方法出现的转矩磁链脉动大、幅值失调、系统鲁棒性弱等问题,提出了一种基于调制系数最优法的三电平直接矩阵变换器永磁同步电机(TLDMCPMSM)新型直接转矩控制方法。首先描述了MC-PMSM直接转矩控制系统的原理;其次用三电平直接矩阵变换器替换两电平矩阵变换器,转速环通过复叠式螺旋滑模控制、转矩磁链环通过超螺旋滑模直接转矩控制替换传统的比例积分控制,并且引入调制系数最优法来抑制电机转矩波动逐渐增大,进而实现对永磁同步电机的精确控制;最后通过MATLAB/Simulink仿真软件和硬件实验验证所提方法的可行性与优越性。

关键词：调制系数最优法三电平直接矩阵变换器永磁同步电机复叠式螺旋滑模控制超螺旋滑模直接转矩控制

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抑制多馈入系统后续换相失败的协调控制策略

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：高毅赵逸帆赵学伟秦海杰国网上海市电力公司市区供电公司

为解决多馈入直流输电系统中因故障恢复阶段各直流恢复次序不当而导致的后续换相失败问题，提出一种能动态适应系统运行方式变化的协调控制策略。首先，基于多馈入系统的整体恢复原则，提出多馈入动态恢复灵敏因子(MIDRSF)以量化各直流... 详细信息

为解决多馈入直流输电系统中因故障恢复阶段各直流恢复次序不当而导致的后续换相失败问题，提出一种能动态适应系统运行方式变化的协调控制策略。首先，基于多馈入系统的整体恢复原则，提出多馈入动态恢复灵敏因子(MIDRSF)以量化各直流子系统的恢复强度；其次将多馈入模型等值为单馈入模型，并提出能充分调用系统无功储备的多馈入系统自适应直流电流控制策略；最后以多馈入动态恢复灵敏因子量化修正各直流电流的恢复速率，从而实现各直流的有序恢复。在PSCAD/EMTDC中搭建双馈入模型进行仿真分析，结果验证了本文所提协调控制策略可以有效改善系统的恢复性能，抑制后续换相失败的发生。

关键词：多馈入直流输电系统电压稳定后续换相失败动态恢复灵敏因子协调控制策略

基于DPC-MND和多元状态估计的磨煤机故障预警研究

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控制工程 2024年第5期31卷 928-937页

作者：姚天杨茅大钧韩万里上海电力大学自动化工程学院上海200090 国网上海市电力公司青浦供电公司上海201700

火电机组磨煤机存在运行条件恶劣、故障频发等问题,对磨煤机进行故障预警,可以有效防止一些常见故障的发生,从而保证火电机组的安全运行。为此,提出一种基于相互邻近度的密度峰值聚类和多元状态估计的磨煤机故障预警方法。首先,采用核... 详细信息

火电机组磨煤机存在运行条件恶劣、故障频发等问题,对磨煤机进行故障预警,可以有效防止一些常见故障的发生,从而保证火电机组的安全运行。为此,提出一种基于相互邻近度的密度峰值聚类和多元状态估计的磨煤机故障预警方法。首先,采用核主元分析选取磨煤机的主要状态参数,同时采用集合经验模态分解对历史运行数据进行去噪,进一步优化数据质量;然后,采用基于相互邻近度的密度峰值聚类(density peaks clustering based on mutual neighborhood degrees,DPC-MND)方法构建动态记忆矩阵,利用多元状态估计技术(multivariate state estimation techniques,MSET)对磨煤机正常运行工况下的历史数据进行建模,并确定磨煤机的运行状态。最后,以安徽某电厂ZGM113G型中速磨煤机为例进行验证,结果表明该方法可以实现对磨煤机故障的有效预警。

关键词：中速磨煤机核主元分析 DPC-MND 多元状态估计技术故障预警

九边形模块化多电平变换器的解耦模型与控制策略

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4037-4051页

作者：程启明杜婷伟程尹曼赖宇生上海市电站自动化技术重点实验室(上海电力大学自动化工程学院) 上海200090 上海电力公司市北供电分公司上海200041

九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根... 详细信息

九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根据九边形变换器的拓扑结构,分析了其桥臂电压、电流的关系,建立了九边形变换器的解耦模型;然后,在此基础上推导了PI控制策略和非线性的无源控制(PBC)策略;最后,在Matlab仿真平台和RT-Lab半物理平台上进行了多种工况的仿真和实验验证,对比了解耦后采用PBC控制、PI控制、未解耦直接采用准比例谐振(QPR)控制的效果,验证了所提解耦模型与PBC控制的可行性与优越性。

关键词：海上风电九边形模块化多电平变换器多端口变换器解耦模型无源控制

大规模变频空调的可信聚合优化与自适应分散协调方法

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电力系统自动化 2024年第16期48卷 109-122页

作者：董联鑫范帅王治华郏琨琪何光宇电力传输与功率变换教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市200240 上海非碳基能源转换与利用研究院上海市200240 国网上海市电力公司电力调度控制中心上海市200122 国网上海市区供电公司上海市200080

变频空调(IAC)可观的调节潜力使其成为电力系统的重要灵活性资源,但其海量、异质和隐私敏感的特点使得集中式调控实施性不佳。现有的弱中心化方法较为关注计算效率的提高,对结果的可行性和解聚合的自适应性考虑不足,极易导致实际负荷分... 详细信息

变频空调(IAC)可观的调节潜力使其成为电力系统的重要灵活性资源,但其海量、异质和隐私敏感的特点使得集中式调控实施性不佳。现有的弱中心化方法较为关注计算效率的提高,对结果的可行性和解聚合的自适应性考虑不足,极易导致实际负荷分配越界且收敛困难。因此,首先基于IAC物理模型,通过构建保守能量场景得到个体可信边界,以保证集群调度曲线始终处于可调范围内。然后,为了敏捷地分配负荷,提出基于分层分散式架构的自适应解聚合策略,使集群在各时段精确跟踪调度目标并最小化效用损失。其控制过程轻量、无参数化,且仅需极少迭代即可快速得到可行次优解;数据经分层汇总后实现降维,避免了个体隐私泄露,更具实施性。最后,为进一步挖掘实时调节潜力,利用IAC集群进行三相负载均衡,开创了应用场景,并通过“迭代即调整”方式平抑负荷与光伏波动,实现能量优化、分配、平衡的完整统一。算例结果验证了所提方法的高效性,为海量IAC的灵活性挖掘提供了新思路。

关键词：变频空调负荷集群聚合优化自适应分散控制需求响应虚拟电厂

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基于MAS的多电力弹簧分布式协同控制策略

电力自动化设备 2024年第1期44卷 111-118页

作者：程启明沈章平张家领吴浩强程尹曼上海电力大学自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室上海200090 上海电力公司浦东供电公司上海200120 上海电力公司市北供电公司上海200072

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/S... 详细信息

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/Simulink仿真结果表明,当电网电压波动和非关键负荷变化时,采用所提分布式协同控制策略能够实现关键负荷电压稳定及系统频率快速整定,验证了所提分布式协同控制策略的正确性和有效性。并将所提调制模型预测控制策略与模型预测控制、比例积分控制策略进行仿真对比,验证了所提分布式协同控制策略的优越性。

关键词：多电力弹簧分布式协同控制多智能体系统离散一致性算法调制模型预测控制

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绿色低碳智慧变电站建设标准体系研究

电力与能源 2024年第3期45卷 281-286,354页

作者：瞿殿桂周知张树欣王辉陈轩国网上海市电力公司青浦供电公司上海201700

构建可持续的电网基础设施,规范绿色低碳智慧变电站建设,建立建设标准体系是当前电网建设的重点任务之一。通过系统梳理国内外智能变电站技术标准及绿色变电站标准建设现状,分析了对绿色低碳智慧变电站建设标准体系的需求,设计了新的标... 详细信息

构建可持续的电网基础设施,规范绿色低碳智慧变电站建设,建立建设标准体系是当前电网建设的重点任务之一。通过系统梳理国内外智能变电站技术标准及绿色变电站标准建设现状,分析了对绿色低碳智慧变电站建设标准体系的需求,设计了新的标准体系层级结构,构建了绿色低碳智能变电站标准体系的总体框架。首次将绿色、低碳、智能、数字化等理念融入标准,指出了当前标准体系建设亟待制定的标准,并提出了标准化工作的重点行动计划。

关键词：绿色变电站智能变电站需求分析标准体系