基于复系数Routh判据的自励异步发电机自激建压分析

针对自励异步发电机(self-excited induction generator,SEIG)自治系统,采用复系数状态方程变换方法与复系数劳斯(Routh)判据对自激建压过程进行分析。基于两相静止坐标系下复系数SEIG的3×3阶状态方程,大幅简化其特征方程行列式的求解过程,并采用复系数Routh稳定判据分析和计算系统稳定的充要条件,完整求解SEIG从静止至额定转速状态系统空载稳定自激建压的临界值,并做出其稳定边界曲线,算例计算、仿真和样机实验结果验证了方法的有效性与准确性。该文通过对SEIG自激建压稳定边界的分析与计算,验证复系数Routh稳定判据在自治系统稳定自激建压分析上的可行性。所得结论为复系数系统状态方程和复系数Routh稳定性判据在进一步分析SEIG稳定自激建压过程的幅相动力学特征提供了基础。     

基于Routh判据的自激感应发电机空载建压分析

针对自激感应发电机(SEIG)独立系统,采用判别系统稳定性的Routh判据进行空载建压分析。基于两相静止坐标系下SEIG暂态等效电路,写出系统的状态方程,得到状态矩阵的特征多项式。依据Routh稳定性判据,列出SEIG的递推Routh表,计算出了SEIG空载建压的临界最小电容值与最大电容值,样机实验数据验证了计算结果的准确性。该文首次将Routh判据应用于SEIG的稳定性分析,以SEIG的空载建压过程为例,说明了所用方法的有效性。基于Routh判据的稳定性分析方法理论清晰,编程简单,易于实现。所得结论为Routh稳定性判据进一步用于分析SEIG系统奠定了基础。     

以特征值为判据的异步发电机自激建压过程分析

为研究自激电容对异步发电机空载暂态建压过程的影响并确定最小建压电容值,采用了以状态方程矩阵特征值计算为基础的分析方法。从自激异步发电机ab坐标系下的等值电路出发,推导了异步发电机空载建压时的状态方程,通过对状态方程进行局部线性化,进而计算出线性状态矩阵的特征值。根据不同自激电容值所对应特征值实部的符号并应用系统稳定性理论,以此判断电容为该值时电压是否得以建立,空载暂态建压过程的仿真波形与实验波形较为一致,说明了分析方法的有效性。把特征值实部绝对值选为目标函数并结合一维优化方法计算了异步发电机空载最小建压电容值,此值与传统方法计算结果相吻合,进一步证实了分析方法的正确性。     

异步发电机自激建压临界值的计算

以自激异步发电机ab轴等值电路为基础,结合系统稳定性理论说明了异步发电机自激建压的条件。对系统的特征值进行分类,定义特征值实部函数,并对不同自激电容和转速下的函数值进行计算。以特征值实部函数绝对值作为目标函数,采用一维搜索优化方法对样机的建压临界电容和临界转速进行计算。新方法与传统方法计算结果一致,验证了新方法的正确性。     

复励直流发电机无法自激建压原因分析

复励直流发电机性能好,用途广但在使用中不注意就会出现无法自激建压的现象。文章详细分析了其无法自激建压的原因,并提出了处理意见。     

基于节点导纳法的感应发电机不对称稳态性能分析

针对带不对称负载的三角形接法自激感应发电机(SEIG),通过电路方法对其稳态运行状态进行分析。从对称分量法与等值电路出发搭建出数学模型,以一相为准推导了系统的输入导纳,基于节点导纳法求解模型中的关键变量。分析过程中考虑了三种不同负载下不对称运行情况,通用性强。利用一台2.2kW的感应电机进行理论计算与实验验证,计算值与实际值吻合较好,说明了本文论述方法求解SEIG独立电力系统稳态运行指标的可行性。     

自励异步发电机带载建压励磁电容值的解析计算

为了解析计算出自励异步发电机带载建压励磁电容值,首先,建立其基于静止两相正交参考坐标系下的空间矢量暂态等效电路及其数学模型。然后,提出一种系统稳定性的等价转换分析方法,得到表征系统能量平衡和运动稳定的准极限环临界条件。再次,计算准极限环临界条件,得到给定转子转速和电阻情况下带载建压励磁电容临界值解析解,进一步得到给定励磁电容和电阻情况下带载建压转子转速临界值解析解,以及确保自励的必要条件:电阻和励磁电容限值的解析解。最后,与其他方法和模型仿真对不同工况进行比较,验证该文方法的正确性、高效性和通用性,并证明该文方法适于更复杂系统的分析,解析式具有工程参考价值,有助于系统优化配置和性能评估。     

柔性直流输电系统阻抗稳定性分析

采用基于ESAC(energy system analysis consortium)标准的阻抗分析方法分析了柔性直流输电系统(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)的阻抗特性和稳定性。首先建立了柔性直流输电系统的等效电路,进而通过其复频域等效电路分析了VSC-HVDC柔直系统的阻抗特性,并由ESAC标准的阻抗分析法提出了判断VSC-HVDC柔直系统稳定性的实用判据。然后在复频域中得到了柔直换流站在不同PI控制参数下的Nyquist曲线以确定柔直系统的稳定性。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中进行了时域电磁暂态仿真,其稳定性结果与在复频域中的计算结果一致,进一步验证了所提出的稳定判据的正确性。     

轴承在不同铅垂安装位置时转子—轴承系统的稳定性分析

介绍了轴承在不同铅垂安装位置时转子—轴承系统的稳定性分析。首先根据系统安装时,在轴颈处无弯矩的条件,给出轴承的理想铅垂安装位置,然后把轴承刚性支撑反力作为初载荷,以迭代的方式求解稳态运行下转子和轴承之间相互作用力的非线性问题,进而得到轴承油膜力的动力特性系数。最后利用模态综合法在状态空间中计算转子—轴承系统运动的复特征值,也就是系统稳定性的判据。     

异步电机故障自激的一体化阻尼抑制策略

针对异步电机故障自激现象,提出了一种异步电机故障自激的阻尼抑制策略。在对自激原理及阻尼抑制策略进行分析的基础上,推导了变频器-电机一体化系统的传递函数,通过奈奎斯特判据对其幅频特性和稳定性进行了分析,论述了等效电路模型及状态矩阵方程,研究了自激频率点与滤波电容之间的关系曲线,得到了故障自激发生概率较大时的滤波电容取值范围;通过状态矩阵方程和根轨迹法推导出有效抑制故障自激的阻尼电阻取值范围。以MTA A4-200型异步电机为研究对象,通过仿真针对异步电机的故障自激现象及阻尼抑制策略进行了验证,结果表明：阻尼抑制策略对故障自激拥有比较好的抑制效果。仿真结果与分析结果一致,验证了阻尼抑制策略的正确性。     

三角形接法三相异步发电机单相稳态建压分析

给出三角形接法三相自激异步发电机单相稳态建压时各参数满足的关系式,研究自激电容值对所建端电压的影响。基于对称分量法,通过矩阵分析推导发电机单相空载稳态运行时的回路阻抗,以回路阻抗为零作为异步发电机稳态运行的条件,采用坐标轮换优化方法求解方程并计算出空载电压值,所采用的方法编程简单且稳定性好。计算了不同自激电容下所建立的空载电压值,计算值与实验值吻合较好,证明了文中分析方法的有效性和准确性。     

南方电网潜在自激现象的研究

分析了电力系统自激的产生条件及励磁调节器对自激的影响,研究了自激发生后系统的动态过程．提出了以发电机机端电压、发电机转子角速度以及励磁电流这3个量的变化规律作为判断复杂电力系统发生自激的依据,并以一个典型的双机系统的仿真结果验证了判据的有效性。最后,使用所提出的自激判据．分析了我国南方电网在2005年的两种典型运行方式下发生自激的可能性。     

基于改进下垂控制的直流微电网大扰动稳定性分析

针对含恒功率负荷的改进下垂控制直流微电网系统大扰动稳定问题，本文基于混合势函数理论，提出一种适用于改进下垂控制的直流微电网系统稳定性判据推导方法。通过推导得到稳定性判据，给出恒功率负荷稳定运行边界和储能变换器下垂系数及幂指数的取值上界。该判据能够良好地反映改进下垂控制的直流微电网系统大扰动稳定性与储能变换器下垂系数及幂指数取值间的关联，为系统控制参数的选取提供了重要参考。仿真验证了所提方法和稳定性判据的正确性。     

直流电压时间尺度下光伏并网控制系统稳定性分析

随着光伏发电并网规模的扩大,由其换流器控制系统动态特性所引起的小干扰稳定性问题愈加突出。由于单台光伏发电单元容量较小,并网光伏发电系统中往往包含大量光伏发电单元,系统模型阶数较高,极大地增加了稳定性分析的复杂程度。因此,为提出一种较为简单有效的稳定性判别方法,本文首先通过时间尺度分解的方法建立了并网光伏发电系统在直流电压时间尺度下的小干扰稳定分析降阶模型,随后在该模型的基础上由劳斯-赫尔维茨判据推导得出了系统的小干扰稳定判据,并结合判据分析了直流电压控制时间尺度下影响系统小干扰稳定性的关键因素,辨识出三个影响稳定性的不利因素：重负荷、弱连接、不恰当的控制参数设置。通过仿真算例验证了所提出稳定性判据的正确性和有效性。结果表明：所得出的稳定性判据能有效地对并网光伏发电系统在直流电压时间控制尺度下的小干扰稳定性进行评估,并且该评估方法不需要对系统建立复杂高阶的模型,极大地简化了计算和分析过程。     

下垂控制对直流电网动态电压稳定性的影响分析

直流电网的协调控制策略包括主从控制、直流电压裕度控制及直流电压下垂控制等。下垂控制可以实现直流电网的多点直流电压控制,但下垂系数的大小会对系统直流侧电压的稳定性产生一定的影响。以基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的直流电网为研究对象,首先建立了下垂控制作用下MMC直流电压控制系统模型及其传递函数,并在此基础上,采用劳斯判据得到了能够保持系统直流电压稳定的下垂系数取值范围。然后,分别在时域和频域中分析了在不同取值区间内选取下垂系数对系统直流侧电压控制特性和稳定性的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了基于MMC的4端直流电网仿真模型,验证了理论分析的正确性,为工程应用时合理选择下垂系数提供了理论依据。     

自激异步发电机单相空载建压电容的计算

对Y接三相自激异步发电机单相空载稳态运行性能进行分析,通过计算来着重说明平衡电容值和自激建压电容值之间的不同组合对所建端电压的影响。分析过程中用对称分量法推导发电机单相空载稳态运行时的回路阻抗,令回路阻抗的实部与虚部分别为零,作为异步发电机稳态运行的条件和性能计算的基础。采用直接搜索优化方法求解二维方程并计算出单相空载电压值,针对单变量函数用数值法确定给定端电压下的电容组合和最小建压电容值。单相空载电压计算值与实测值相互吻合,验证了该分析方法的有效性和准确性。     

基于阻抗匹配方法的放射形配电系统电压稳定性分析方法

在电力系统电压稳定性分析中,基于单负荷、单支路简单电路所导出的"阻抗模判据"具有计算简单、判定结果准确等优点,但经典的"阻抗模判据"很难直接应用于多负荷系统的电压稳定性分析,这也是基于戴维南等值的"阻抗匹配"类方法所面临的主要问题。受"阻抗模判据"的吸引,尝试将其应用于放射形配电系统,由此发现:基于放射形配电系统的结构特征,通过简单的网络解耦变换,可以直接应用经典的"阻抗模判据"来分析各个节点的电压稳定性,因而导出了一种新的电压稳定性分析方法。为验证所提方法的有效性,对该方法进行了严格的数学证明,并给出了几个具体的算例结果。对放射性配电系统,所提方法具有计算简单、评估准确的优点,可应用于配电网工程实际。     

基于G-范数和sum-范数的三相交流级联系统稳定性判据

在三相交流级联系统中,源模块以及负载模块之间的相互作用将导致整个系统性能下降,甚至有可能导致系统不稳定,尤其是在含有恒功率负载的系统中表现尤为明显。通过分析系统的小信号模型可以看出,模块之间由于相互耦合而产生的稳定性问题和子模块的端口阻抗以及导纳有着直接关系。因此,基于子模块端口阻抗以及导纳的稳定性判据是分析系统级稳定性问题的有效方法。目前,基于子模块阻抗以及导纳的稳定性判据已经广泛应用于直流系统。但是,由于交流系统和直流系统在系统特性上的内在差异,目前广泛应用于直流系统的稳定性判据无法直接使用于交流系统。根据交流系统的系统特性,提出一种基于端口阻抗以及导纳矩阵的G-范数和sum-范数的稳定性判据。且根据矩阵计算的特点,对所提出的稳定性判据做进一步改进,以减少判据的保守性。最终,将所提判据和现有的范数判据进行保守性的比较,可以看出,所提判据的保守性最小,更利于实际应用。     

输入串联输出并联变换器的输入均压稳定性分析

输入均压是输入串联输出并联(input-series output- parallel, ISOP)变换器稳定工作的保障。通过分析ISOP系统的输入电压与等效电阻及输入电压与输入功率的关系,提出实现输入均压稳定的必要条件,并给出两个输入均压稳定判据,判断ISOP系统的输入均压稳定性。分析ISOP逆变器输出有功功率和无功功率的传输过程以及对输入均压稳定性的影响,并用所提出的稳定判据证明ISOP逆变器的输出均流控制策略不能实现输入均压稳定,而输入均压控制策略可以实现输入均压稳定。通过实验验证了稳定判据及分析的正确性。     

自激推挽式无线电能传输系统研究

基于对推挽式自激振荡电路原理的详细分析,通过研究发射线圈电压电流的特性,建立了系统的电路等效模型,并采用理论计算和仿真分析验证了系统的性能。同时将自激推挽式无线电能传输系统应用于传感器节点的锂电池变距离无线充电中。最后搭建两线圈系统验证了自激推挽式无线电能传输系统具有频率自适应的能力;在一定范围内变耦合系数时能够输出稳定的功率并保持稳定的效率。当线圈间轴向距离在1-4cm变化时,自激推挽式无线充电系统可为锂电池提供500mA的稳定充电电流。