基于PSO算法的直流近区光伏发电系统控制参数优化方法

针对直流近区光伏发电系统的小扰动和振荡问题,本文提出了一种基于P SO算法的直流近区光伏发电系统控制参数优化方法以提升系统小干扰稳定性.首先,建立包括光伏阵列、逆变器及其控制器、直流输电系统的直流近区光伏发电系统小信号模型.其次,建立了基于特征值的直流近区光伏发电系统控制参数优化问题,并提出了一种基于P SO算法的控制参数优化方法对优化问题进行求解.最后,在Matlab/Simulink仿真平台中采用所提出方法对直流近区光伏发电系统的控制参数进行优化,并施加不同类型的扰动,比较控制参数优化前后系统的动态响应.仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统的动态响应性能得到明显提升.     

基于二次型指标和蒙特卡洛方法的含STATCOM的LCC-HVDC系统的控制参数优化

在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,连接弱受端交流电网时,STATCOM与LCC控制系统之间的耦合作用会对整个系统的小扰动稳定性产生负面影响,甚至导致系统小信号失稳。该文采用小信号分析方法,将含STATCOM的LCC-HVDC非线性系统在稳定运行点处线性化,而后推导出能够定量衡量系统小扰动稳定性的二次型指标,并以此为目标函数,利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对多组关键控制参数进行优化。二次型指标、特征根分析及PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统在低短路比下能够稳定运行,小扰动稳定性明显增强。该文提出的控制参数优化思路,同样适用于其他系统,具有一定的学术研究和工程应用价值。     

提高LCC-HVDC在弱交流系统下的稳定性和动态性能的控制参数优化方法

基于电网换相换流器的高压直流（LCC-HVDC）系统在逆变侧连接弱交流系统时可能出现小信号失稳以及动态性能恶化的问题，需要同时关注系统的稳定性和动态性能。而现有的控制参数优化方法所用的目标函数往往仅描述系统的稳定性或动态性能，而不能同时兼顾。针对这一问题，该文提出一种利用能够同时衡量系统稳定性和动态性能的能量衰减指标作为目标函数的LCC-HVDC控制参数优化方法。首先，建立LCC-HVDC系统的小信号模型，通过根轨迹和灵敏度分析辨识影响系统稳定性的关键控制参数；然后，通过能量衰减指标计算适用于不同工况的优化可行域，在可行域内以能量衰减指标为目标函数用蒙特卡洛算法对关键控制参数进行优化；最后，通过不同运行点下的测试，证明经过参数优化的LCC-HVDC在弱交流系统下的稳定性和动态性能有明显提升，优化后的控制参数适用于传输功率不同的工况，证明了优化方法的有效性和适用性。     

逆变站稳定性影响分析及控制参数优化整定

VSC-HVDC(Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current)系统的稳定性分析方法是评价系统能否安全稳定运行的关键技术。柔性直流输电系统逆变站的控制参数对系统的控制器设计和稳定性分析都具有重要作用。通过建立VSC-HVDC单端系统小信号等效模型,分析逆变站的控制参数对系统小干扰稳定性的影响。利用PSCAD/EMTDC搭建VSC系统的仿真模型进行仿真验证,仿真结果验证了小信号模型的正确性,并根据逆变站稳定性分析提出了一套参数整定方法。     

基于小生境遗传算法的微电网控制与优化

提出一种基于小生境遗传算法的微电网控制策略及优化方法.建立整个微电网的小信号动态模型,分析得到影响微电网运行特性的主要控制参数及其优化取值域,有效提高了优化过程的计算效率.为构建准确的优化目标函数,采用PSCAD/EMTDC搭建微电网平台并进行各种工作模式及模式切换的时域仿真.针对传统遗传算法存在的非全局性收敛、收敛速度慢等问题,采用小生境技术和自适应技术改进的遗传算法优化微电网的运行特性.算例分析结果验证了所提微电网控制策略及优化方法的有效性和鲁棒性.     

基于Simplex算法的VSC-HVDC控制参数优化

以电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的稳态模型为基础,根据VSC功率传输方程的直角坐标形式,采用逆系统方法和PI控制相结合的方法设计了VSC的有功功率和无功功率独立调节的VSC-HVDC控制系统。基于非线性单纯形Simplex算法,对PI控制参数进行优化。PSCAD/EMTDC下的仿真结果表明,通过参数优化,VSC-HVDC控制目标的最大误差百分比低于1.5%;同时也证明所设计的控制系统能独立控制有功功率和无功功率。     

双主电源并联运行的微电网小信号稳定性分析与控制参数优化

在基于多主从电源控制的微电网系统中,主电源逆变器的控制参数对系统的稳定性和动态性能有着至关重要的影响。文中以含有两个主电源的双主电源为电网系统为例,首先介绍了系统的控制方式,然后对系统建立了详细的小信号模型,通过计算系统状态矩阵的特征值和参与因子,分析了系统的稳定性和动态性能。在此基础上提出了含有根轨迹法与粒子群算法的控制参数综合优化方案,对逆变器的控制参数进行了协调优化,仿真和实验结果验证了参数优化方案的有效性。     

双主电源并联运行的微电网小信号稳定性分析与控制参数优化北大核心

在基于多主从电源控制的微电网系统中,主电源逆变器的控制参数对系统的稳定性和动态性能有着至关重要的影响。文中以含有两个主电源的双主电源为电网系统为例,首先介绍了系统的控制方式,然后对系统建立了详细的小信号模型,通过计算系统状态矩阵的特征值和参与因子,分析了系统的稳定性和动态性能。在此基础上提出了含有根轨迹法与粒子群算法的控制参数综合优化方案,对逆变器的控制参数进行了协调优化,仿真和实验结果验证了参数优化方案的有效性。     

联接含惯量交流系统的VSC-HVDC系统特性分析EI北大核心CSCD

目前针对电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)系统控制特性的研究仅限于联接到等值交流系统的情形,建立VSC-HVDC系统联接到含惯量的交流系统的模型,研究弱系统条件下交流系统内部参数与VSC-HVDC系统的相互作用有重要意义。利用同步发电机(SG)模拟含惯量的交流系统,首先建立了连接到SG的VSC-HVDC系统的小信号模型,并验证了模型建立的正确性;利用参与因子法分析了特征根与状态变量的关联程度。采用特征根分析和仿真验证结合的方法,分别研究了线路阻抗、SG的惯性常数、阻尼系数的参数变化对系统特征根的影响规律;最后研究了VSC控制器参数对系统稳定性的影响作用。结果和结论证明,系统小信号稳定性随着系统线路阻抗角减小、短路比(SCR)的降低而降低;当惯性常数取值>1.2 s时系统小信号稳定性先增强后减弱但不会失稳,当阻尼系数D在0~0.5范围内变化时,系统小信号稳定性先增强后减弱,VSC控制器参数对系统小信号稳定性影响也较大,在一定范围内调整SG惯性常数、阻尼系数和VSC控制器内外环参数值可以提高系统小信号稳定性。     

联接含惯量交流系统的VSC-HVDC系统特性分析

目前针对电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)系统控制特性的研究仅限于联接到等值交流系统的情形,建立VSC-HVDC系统联接到含惯量的交流系统的模型,研究弱系统条件下交流系统内部参数与VSC-HVDC系统的相互作用有重要意义。利用同步发电机(SG)模拟含惯量的交流系统,首先建立了连接到SG的VSC-HVDC系统的小信号模型,并验证了模型建立的正确性;利用参与因子法分析了特征根与状态变量的关联程度。采用特征根分析和仿真验证结合的方法,分别研究了线路阻抗、SG的惯性常数、阻尼系数的参数变化对系统特征根的影响规律;最后研究了VSC控制器参数对系统稳定性的影响作用。结果和结论证明,系统小信号稳定性随着系统线路阻抗角减小、短路比(SCR)的降低而降低;当惯性常数取值1.2 s时系统小信号稳定性先增强后减弱但不会失稳,当阻尼系数D在0~0.5范围内变化时,系统小信号稳定性先增强后减弱,VSC控制器参数对系统小信号稳定性影响也较大,在一定范围内调整SG惯性常数、阻尼系数和VSC控制器内外环参数值可以提高系统小信号稳定性。     

基于电压源换流器的高压直流输电小信号动态建模及其阻尼控制器设计

基于电压源换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术的新型高压直流输电(VSC-HVDC)，具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力，能够改善系统的稳定性。文中建立了VSC-HVDC的小信号动态模型，该模型包括VSC与交流系统接口的线性化方程、VSC-HVDC内部直流系统动态过程的线性化方程以及控制系统线性化方程3个部分，具有一般性。以VSC的有功功率整定值为输入，VSC-HVDC并联交流输电线路的有功功率为输出，通过对系统频率响应的辨识，得到了两者间的开环传递函数。在此基础上，利用极点配置技术，设计了单输入单输出结构的VSC-HVDC附加阻尼控制器。对一VSC-HVDC/AC交直流并联输电系统特征根的分析及非线性仿真表明，配备该阻尼控制器的VSC- HVDC能有效地抑制系统低频振荡，增加系统阻尼。     

适用于风电并网的VSC-HVDC系统模型预测控制

针对风电并网的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统的传统双闭环控制策略存在控制结构复杂、PI参数较多且难以整定、响应速度慢等问题,提出适用于风电并网的VSC-HVDC系统模型预测控制策略。为了提高风电场母线交流电压的控制精度,风电场侧换流器(WFVSC)采用基于优化模型预测的定交流电压控制,提出滞后补偿两步预测法,并将模型预测控制与脉宽调制(PWM)技术相结合,求取2个控制周期内调制波的最优解,然后经过调制单元生成开关信号作用于WFVSC。网侧换流器(GSVSC)采用有限控制集模型预测功率控制,基于GSVSC的离散数学模型,利用代价函数遍历寻优找出使代价函数最小的开关状态组合作用于GSVSC。基于所提模型预测控制的VSC-HVDC系统具有良好的稳态性能、动态性能和故障恢复性能,能为风电场提供稳定的交流电压。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于PCHD模型的VSC-HVDC系统无源控制研究

基于端口受控耗散哈密顿系统（PCHD）模型,提出了一种针对基于电压源换流器的轻型高压直流（VSC—HVDC）输电系统的无源控制新方法。该方法就是将轻型高压直流输电的换流站模型等效成一个具有耗散性质的无源系统,并根据VSC—HVDC的4种不同控制方式,确定相应的dq坐标下的电流参考值。在此基础上,通过互联与阻尼配置的方法设计无源控制器,追踪参考电流,实现独立调节瞬时有功、无功功率。仿真结果表明了该控制策略具有良好的暂态控制性能和鲁棒性。     

换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略

为了抑制柔性直流与传统直流互联输电系统中传统直流换相失败导致的送端电网暂态低电压和过电压,充分发挥柔性直流为传统直流提供无功支撑的能力,提出一种基于触发角的暂态无功协调控制策略。传统直流换相失败时触发角与送端暂态电压关系密切,基于此,将暂态过程中根据触发角得出的无功补偿值附加到柔性直流逆变器外环无功环节中,调整柔性直流逆变器发出的无功功率,改善送端电网电压的暂态特性。对比分析所提控制策略与柔性直流定交流电压控制的控制性能。在PSCAD/EMTDC中搭建互联输电系统的仿真模型,结果验证了所提控制策略的适应性,且该控制策略的控制效果优于柔性直流定交流电压控制。     

含VSC- HVDC的交直流混合系统状态估计

针对以电压源换流器(VSC)为基础的新一代高压直流输电(HVDC),对含VSC-HVDC的交直流混合系统进行静态状态估计.介绍了VSC-HVDC的稳态模型.通过确定交直流混合系统的量测函数、状态变量和雅可比矩阵,建立了含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计模型;在基本加权最小二乘状态估计算法的基础上,提出了含VSC-HVDC的交直流混合状态估计同时迭代求解法:对经过修改的IEEE 14、IEEE30、IEEE 57节点系统算例进行仿真,从算法的估计误差、迭代次数和计算速度等方面验证了算法的有效性和实用性.     

DFIG风电场经交流/柔性直流并网系统最优潮流与灵敏度分析

针对经交流和柔性直流(AC/VSC-HVDC)并网的双馈感应发电机(DFIG)风电场,考虑风速波动和电压源型换流器控制方式切换,引入直流潮流控制器,以交直流网损和直流电压偏移指标最小为目标,建立计及DFIG详细结构的最优潮流(OPF)模型,从而优化DFIG和VSC-HVDC控制变量。根据OPF拉格朗日乘子,建立目标函数对DFIG与VSC-HVDC控制变量约束灵敏度的解析表达式,以量化DFIG与VSC-HVDC潮流控制能力。给出IEEE 14节点系统的计算结果,验证了所提优化模型及其灵敏度分析的有效性和应用价值。     

柔性直流和常规直流互联输电系统协调控制策略

对一种新型的柔性直流与常规直流互联输电系统进行了研究,针对常规直流送端可能出现的功率不平衡问题,提出了常规直流和柔性直流功率附加器的协调控制策略。该策略通过2种直流有功附加控制器来提高区域内有功功率平衡能力,针对常规直流进行有功功率调节时换流站无功不平衡引起的电压波动问题,设计了柔性直流无功附加控制器。最后,通过仿真验证了协调策略的有效性,结果表明所设计的有功-无功附加控制器能够相互配合,有效提升整个系统的功率平衡能力。     

混合多馈入直流系统VSC-HVDC和滤波器的无功协调控制

为了减少常规直流输电(LCC-HVDC)的滤波器投切,充分利用柔性直流输电(VSC-HVDC)的无功调节容量和其动态调节无功的优势,提出一种适用于LCC-HVDC和VSC-HVDC电气距离较近情况下的混合多馈入直流系统的无功协调控制策略.分别分析了LCC-HVDC和VSC-HVDC的无功控制原理及其控制特点,基于滤波器投切和VSC-HVDC两者的无功控制优势,设计了混合多馈入直流系统的无功协调两级控制模块,达到减少滤波器投切,抑制暂态低电压和过电压的目的.在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统模型并进行仿真验证,仿真结果表明所提协调控制策略的控制效果优于VSC-HVDC采用定无功功率控制和定交流电压控制.     

SG-OSS DTS中柔性直流输电系统仿真模型与算法的研究与实现

在智能电网调度控制系统调度员培训仿真应用基础上,提出了柔性直流输电（VSC-HVDC）仿真的总体设计,研究了多端VSC-HVDC稳态模型及交直流电网交替求解算法,主要包括VSC-HVDC一次系统与控制环节模型及基于牛顿-拉夫逊的联立求解算法以及交直流交替求解算法,最后给出仿真算例,算例结果验证了提出模型及算法的正确性和有效性。研究成果已在福建省电力调度控制中心得到应用,现场应用效果显示含VSC-HVDC仿真的调度员培训模拟系统为调控、监控等运行人员建立了高逼真度的培训环境,可以满足调控运行人员培训、演习、考核等需求。     

VSC-HVDC风电并网的自抗扰无源控制策略

针对风电并网的轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的变流器具有非线性强耦合的特点,单一的控制策略难以满足并网的需求。首先将VSC-HVDC的换流站模型等效成一个具有耗散性质的无源系统,采用端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型,设计了一种基于互联与阻尼配置的无源控制器来追踪参考电流,同时,为增强系统的鲁棒性,采用自抗扰控制来确定相应的外环电流参考值,最终实现风电的可靠并网。仿真结果表明了自抗扰无源控制为基于VSC-HVDC的风电并网控制提供了一种新的解决方案。