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基于MMC主动限流的VSC-HVDC双极短路故障控保协同策略

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 192-202页

作者：刘思奇胡鹏飞王栋江道灼浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一,利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值,易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接... 详细信息

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一,利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值,易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接线的柔性直流系统为研究对象,采用控保协同思想,将主动限流控制与故障识别相结合,提出了基于主动限流因子的故障区域识别与区分方法实现双极短路故障的区域识别与切除。首先,通过在MMC电流内环控制器中附加故障电流目标预设控制器,在故障发生后可快速跟踪故障电流的变化,自适应地调整MMC输出的直流电压将故障电流控制在预设目标参考值附近;其次,根据不同故障位置时故障电流目标预设控制器输出的限流因子快速确定故障区域。最后,在PSCAD/EMTDC中对四端柔性直流输电系统的不同故障场景进行了仿真分析,验证了所提控保协同策略的可行性和有效性。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器故障电流限制控保协同短路故障

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基于物理信息神经网络的同步发电机建模

中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4924-4932,I0027页

作者：杨珂王鑫凌佳杰耿光超江全元浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

采用物理机理建立的同步发电机模型在表达发电机真实的非线性特性方面存在不足,电力系统正在不断研究和采纳新的同步发电机模型以增强模型的准确性。数据驱动模型具有更强的非线性表达能力,但在同步发电机建模实际应用中面临着模型泛化... 详细信息

采用物理机理建立的同步发电机模型在表达发电机真实的非线性特性方面存在不足,电力系统正在不断研究和采纳新的同步发电机模型以增强模型的准确性。数据驱动模型具有更强的非线性表达能力,但在同步发电机建模实际应用中面临着模型泛化性不强和所需数据量大等问题。为克服上述问题,该文结合神经元建模原理,以循环神经网络为基本框架,在同步发电机物理机理的引导下,提出基于物理信息神经网络的同步发电机模型。经过算例验证,所提模型可准确表达同步发电机磁饱和特性,并且具有较强的泛化性。该模型可在小规模数据下对同步发电机各阶模型达到更高的拟合准确度,并可应用于现有机电暂态仿真算法。

关键词：物理信息神经网络数据驱动同步发电机磁饱和效应

低载波比下基于状态反馈和大林算法的永磁同步电机高性能电流控制策略

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5725-5735,I0024页

作者：宋志豪姚文熙李成敏杨欢李武华何湘宁浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低... 详细信息

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低阻尼比极点,使系统抗干扰能力差,尤其是负基波频率附近的扰动。因此,文中提出状态反馈大林控制算法。首先,利用延时环节电压进行反馈来使系统完全解耦;然后,通过输出电流反馈提升系统阻尼来抑制扰动;最后,对解耦且阻尼后的系统设计大林控制器来提升稳定裕度。实验结果表明,相较于复矢量PI控制器,所提出的状态反馈大林控制器dq轴解耦性能好,电流超调小,系统振荡小,且抗扰能力显著提升。

关键词：高速永磁同步电机低载波比状态反馈大林控制抗扰能力

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基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位策略

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电力系统自动化 2024年第14期48卷 147-156页

作者：白志红蒋守赞郭咏春浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

作为柔性直流输电系统的核心设备,模块化多电平换流器(MMC)由于子模块数量多,发生故障的概率也较高。文中分析了基于子模块电容电压滑模观测器的MMC开关管开路故障检测及定位时间问题,通过对所有子模块电容电压进行分组形成新的观测子单... 详细信息

作为柔性直流输电系统的核心设备,模块化多电平换流器(MMC)由于子模块数量多,发生故障的概率也较高。文中分析了基于子模块电容电压滑模观测器的MMC开关管开路故障检测及定位时间问题,通过对所有子模块电容电压进行分组形成新的观测子单元,提出了一种基于子单元电压滑模观测器与桥臂电流滑模观测器的故障交叉诊断与定位方法,实现了单子模块故障时的精确定位。在此基础上,通过对观测子单元进行重构进一步实现了多管开路故障诊断以及故障开关管的精确定位。最后,通过在MATLAB/Simulink中搭建相关仿真模型,验证了所提方法的可行性。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器故障诊断故障定位滑模观测器

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考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度

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电力系统自动化 2024年第9期48卷 11-20页

作者：刘睿捷包哲静林振智浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的... 详细信息

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的低碳调度模型,综合能源供应商直接参与外部奖惩型阶梯碳交易市场,园区通过向综合能源供应商支付碳费用或获取碳收益间接参与碳市场,从而激发各主体积极参与节能减排。其次,建立奖惩型阶梯碳价格模型,并提出奖惩型阶梯碳价格机制下综合能源供应商-多园区的碳成本/收益分摊方法,保证了碳成本/收益分摊的有效性与合理性。再次,分别构建综合能源供应商与多园区低碳调度模型,并基于纳什协商刻画园区间的合作博弈,通过各园区间功率互济降低碳排放并提高社会效益。然后,提出了基于自适应调节机制的嵌套交替方向乘子法的双层分布式求解方法。最后,以IEEE 14节点配电网与12线路热管网组成的源网荷综合能源系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：综合能源系统奖惩型阶梯碳价低碳经济调度分布式协同纳什协商

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嵌入式能量管理系统研制与工程实践

电力系统自动化 2024年第19期48卷 129-138页

作者：董树锋郑欣怡吴振冲葛明阳练润哲徐成司浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

传统能量管理系统硬件组成复杂、设备接入成本高、扩展性及通用性弱,难以适配中小规模新兴场景的多能自主管控需求。为此,文中提出一种嵌入式能量管理系统。首先,基于混成控制理论提出控制组态技术,实现策略的通用开发;其次,基于自动微... 详细信息

传统能量管理系统硬件组成复杂、设备接入成本高、扩展性及通用性弱,难以适配中小规模新兴场景的多能自主管控需求。为此,文中提出一种嵌入式能量管理系统。首先,基于混成控制理论提出控制组态技术,实现策略的通用开发;其次,基于自动微分开发边缘优化求解器,并结合嵌入式数据库、异步非阻塞通信技术构建轻量Web应用;最后,结合Simulink开展半实物仿真测试以验证控制的有效性。文中提出的嵌入式能量管理系统已在杭州亚运村世纪变电站和多个工业园区投入实际应用,交付周期显著缩短,部署成本降低50%以上,性能表现良好。

关键词：综合能源系统能量管理系统混成控制控制组态异步非阻塞半实物仿真

计及阻尼和角速度的锁相环暂态同步稳定性分析与提升方法

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电力系统自动化 2024年第13期48卷 130-137页

作者：占领胡彬王垚鑫年珩浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

电力电子装置在电网中渗透率的不断提高导致电网强度和惯量降低,电网故障下暂态同步稳定问题日益突出。针对弱电网故障下并网逆变器的暂态失步问题,建立了计及锁相环阻尼和故障瞬间初始角速度的并网逆变器暂态同步模型,分析了锁相环阻... 详细信息

电力电子装置在电网中渗透率的不断提高导致电网强度和惯量降低,电网故障下暂态同步稳定问题日益突出。针对弱电网故障下并网逆变器的暂态失步问题,建立了计及锁相环阻尼和故障瞬间初始角速度的并网逆变器暂态同步模型,分析了锁相环阻尼和初始角速度变化对暂态同步稳定性的影响规律。提出了基于频率偏差反馈矫正的锁相环附加阻尼控制方法,以提升并网逆变器的暂态同步稳定性。针对不存在稳定平衡点的严重电网故障带来的暂态失步问题,提出了锁相环输出角速度动态补偿方法,实现了故障恢复后系统的稳定运行。最后,搭建硬件在环实验平台,对理论分析和控制方法进行了验证。

关键词：暂态同步稳定性锁相环并网逆变器附加阻尼

基于开关瞬态高频振荡特征的寄生参数提取原理与实现方法研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4869-4877,I0022页

作者：胡斯登陈瑞文杨麒筹杨仕友浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

寄生参数是影响电力电子系统安全运行与效率优化的重要因素。该文提出一种基于开关瞬态高频振荡特征的寄生参数提取方法。与利用开关瞬态中电压、电流变化斜率的现有方法相比,基于振荡特征的参数提取方法对开关瞬态波形幅值测量准确度... 详细信息

寄生参数是影响电力电子系统安全运行与效率优化的重要因素。该文提出一种基于开关瞬态高频振荡特征的寄生参数提取方法。与利用开关瞬态中电压、电流变化斜率的现有方法相比,基于振荡特征的参数提取方法对开关瞬态波形幅值测量准确度以及通道采样同步等方面的要求低,因此对信号衰减与延迟等问题具有较高的鲁棒性。该文首先对器件关断激发的漏源极之间的瞬态振荡进行详细数学推导。然后,讨论由寄生电感、寄生电容与器件共同构成的二阶以及四阶电路的振荡行为,归纳出参数提取方法并详细讨论对应的硬件与算法设计。为验证所提方法的通用性与有效性,以电力电子全换流回路中各组成部件为对象进行验证。在铜片、叠层母排、母线支撑电容、汇流铜条以及半导体功率模块等部件进行寄生参数提取,实际效果表明该方法能提取10 nH数量级的微量寄生参数,且参数辨识的一致性高,具有操作简明、提取误差小等优势。

关键词：寄生参数瞬态特征振荡频谱分析

考虑多能耦合共享储能的微网多智能体混合博弈协调优化

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电力系统自动化 2024年第4期48卷 132-141页

作者：林墨涵刘佳唐早曾平良蒋标马公瑾杭州电子科技大学自动化学院浙江省杭州市310018

冷热电耦合的共享储能可以更显著地提高微网多种能源的利用效率与消纳水平。然而,多能耦合的共享储能进一步增加了多微网之间协调运行的难度,故而提出了一种考虑多能耦合共享储能的微网多智能体混合博弈协调优化模型。首先,围绕多能耦... 详细信息

冷热电耦合的共享储能可以更显著地提高微网多种能源的利用效率与消纳水平。然而,多能耦合的共享储能进一步增加了多微网之间协调运行的难度,故而提出了一种考虑多能耦合共享储能的微网多智能体混合博弈协调优化模型。首先,围绕多能耦合共享储能进行建模,从冷、热、电3个维度构建元件的运行模型。其次,提出了一种计及多能耦合共享储能协作的微网混合博弈双层协调调度模型。上层部分为基于主从博弈的微网运营商日内电价优化模型,以微网运营商的日内收益最大化为目标,综合考虑电价上下限约束和购售电价平均值约束,为下层协作运行提供响应电价;下层部分为基于合作博弈的微网间协作运行策略模型,以产消者和共享储能电站的合作成本为目标,综合考虑机组出力上下限约束和功率平衡约束,为上层反馈合作成本用于指导电价优化调整。然后,在混合博弈模型求解时,以电价变动率为收敛判据,同时采用二分法处理电价约束以加速模型求解。最后,采用多智能体协调优化的微网系统验证了所提方法的有效性。

关键词：共享储能冷热电联产混合博弈定价机制综合能源系统