同步发电机参数在线辩识研究

提出一种同步电机在线参数辨识新方法：同步发电机状态空间离散模型的非线性规划辨识方法。该方法利用在线测量的同步发电机动态过程的离散采样数据进行计算，直接得出同步电机的待求参数。数值仿真表明：此算法计算速度快，辨识精度高，数值稳定性好。在一台ＭＴＦ－５－１５００型模拟同步发电机组上进行了所研制的硬、软件动模试验，结果表明：新方法测得的参数更符合实际工况。     

基于多新息最小二乘法的同步发电机一次性抛载试验参数辨识

针对同步发电机d、q轴抛载试验的不足,提出了任意工况下一次性抛载试验参数辨识方法.通过分析同步发电机抛载试验动态过程,建立了任意工况下一次性抛载试验d、q轴传递函数模型.考虑到传递函数输入/输出均可测量,通过积分变换将微分方程转化为积分方程,将同步发电机任意工况抛载试验传递函数模型转化为线性回归模型,在此基础上通过分析参数可辨识性和引入多新息最小二乘辨识算法,解决了同步发电机物理参数辨识问题.算例结果验证了该方法的有效性.     

基于电网扰动PMU数据的同步发电机参数辨识方法

同步发电机参数的准确性关系到电力系统分析计算的正确与否。首先利用电网扰动下PMU的实测数据,将发电机与励磁控制器及电力网络进行解耦;然后将同步发电机参数的辨识问题等效为一个动态输入输出系统的优化问题;最后利用遗传算法对发电机参数进行辨识。基于实际电网的仿真结果验证了该方法的有效性。     

磁悬浮电励磁三相直线同步电机离线参数辨识

建立磁悬浮电励磁三相直线同步电机(MSEE-TPLSM)的连续时间参数型状态空间方程数学模型,利用前向一阶差分方法将连续时间数学模型离散化成离散时间参数型状态空间方程数学模型,再利用z变换写成递推最小二乘算法标准形式的数学模型。利用递推最小二乘算法在初级转子静止状态下辨识出MSEE-TPLSM的电阻及自感参数。利用计算机数值仿真软件仿真MSEE-TPLSM参数的离线辨识算法,得到MSEE-TPLSM的初级与次级电阻与电感时域辨识曲线,仿真曲线收敛速度较快且辨识精度较高。仿真结果验证了该参数离线辨识算法的有效性。     

基于数据驱动的永磁同步直线电机阻尼系数解算方法

针对永磁同步直线电机难以直接测量其阻尼系数的问题，论文提出一种基于数据驱动的永磁同步直线电机阻尼系数解算方法。建立了以电流为输入、位置为输出的永磁同步直线电机的连续传递函数模型，分别利用阶跃响应不变法和双线性变换方法对连续传递函数进行离散化，得到离散传递函数的参数与阻尼系数、运动平台质量及采样时间的数学关系，基于该数学关系推导得到阻尼系数解算模型，采用递推最小二乘法对得到的两种离散传递函数进行参数辨识，通过辨识的参数并结合阻尼系数解算模型，计算得到永磁同步直线电机的阻尼系数，并对所提出的方法进行了实验研究。实验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于PMU数据和时间序列模型的发电机参数识别

电力系统动态仿真的精度往往由同步发电机等元件模型及参数的精度所决定。在对同步发电机模型进行时间序列分析的基础上,提出了一套依靠同步相量测量单元对惯性时间常数、发电机转速调节常数以及涡轮调速器的时间常数等发电机动态参数进行识别的方法。该方法首先将发电机的经典模型和摇摆方程统一转换为一个时间序列模型,并利用线形参数辨识方法对此时间序列模型的参数予以辨识;最后通过求解发电机模型参数与时间序列模型参数的等式关系得到发电机的模型参数。对不同功率变化波形进行了仿真试验,按照本文方法计算得出的发电机参数与实际参数一致,验证了本文提出方法的有效性。     

同步发电机非线性模型的期望最大辨识

为实现在噪声干扰下的同步发电机非线性模型在线辨识,提出了同步发电机非线性模型的期望最大的辨识方法。首先,构建了考虑励磁调压器的同步发电机离散非线性状态空间模型,并将同步发电机参数辨识问题转化为期望最大的优化问题;然后提出量化评价系数比较实际系统量测值与参数变化的输出值的差异,并给出参数灵敏度筛选主导参数;同时,利用粒子滤波器和粒子平滑器构造同步发电机条件数据期望,并使用梯度搜索方法得到同步发电机的参数辨识算法。最后用仿真进行参数辨识实验,仿真结果验证所提方法的有效性。     

同步水轮发电机组的机械参数辨识

选取特定的数学模型进行同步水轮发电机组机械参数可辨识性分析，得出该模型下可惟一辨识的结论。通过辨识算例有效地辨识出了同步水轮发电机组的机械参数，验证了数学模型选择的可用性，为水轮机机械参数的辨识奠定了理论基础。     

同步发电机参数在线辩识系统

提出一种同步电机在线参数辨识新方法：同步发电机状态空间离散模型的非线性规划辩识方法。该方法利用在线测量的同步发电机动态过程的离散采样数据进行计算，直接得出同步电机的待求参数。     

基于递推最小二乘法的永磁伺服系统参数辨识

为使永磁同步电机(PMSM)控制系统在复杂环境中具有较好的动态性能,伺服系统必须具有参数辨识和参数自整定的功能,而转动惯量与负载转矩辨识是其首要解决的问题。采用零阶保持器对电机运动方程进行离散化建模,考虑了摩擦系数对辨识结果的影响,将基于遗忘因子递推最小二乘辨识算法应用于该离散模型可以同时辨识出系统转动惯量、负载转矩和摩擦系数。同时,针对Matlab/Simulink中库模型参数不能在线动态修改的缺点,提出改进型PMSM模型,以此搭建了伺服系统的仿真控制模型,完成了定参数与变参数的动态仿真。最后,在stm32微控制器上进行了实验验证。仿真和实验表明该文提出的电机离散化模型和参数辨识方法具有一定的准确性和实时性,仿真结果验证了改进型PMSM模型在变参数仿真研究中的实用性。     

Estimating parameters of synchronous generators using square-root unscented Kalman filter

A new method to estimate the parameters of a synchronous generator using the square-root unscented Kalman filter (SRUKF) is presented in the paper. A third-order model for the parameter estimation of both round rotor and salient generators is developed first and then the SRUKF method is applied to the third-order model to perform the joint estimation of state variables and unknown generator parameters. The simulation results on a test system demonstrated the effectiveness of the proposed method in parameter recognition of a synchronous generator. The estimation processes of generator parameters steadily converge to the estimated values whereas the estimation processes of state variables are consistent with the dynamic responses in the numerical simulations.     

动态最优潮流的预测/校正解耦内点法

从动态最优潮流中动静态变量的弱耦合关系出发,深入分析了原对偶内点法的解耦思想及其产生的根本原因,然后将该解耦策略推广应用于预测/校正环节的线性方程求解,提出动态最优潮流的预测/校正解耦内点法.该算法利用预测/校正原对偶内点法的优势,提高了动态最优潮流的迭代计算效率.同时,针对线性修正方程组常数项的特点,进一步提出了一种分组解耦同步迭代策略,使动态变量和各时段静态变量在预测/校正环节中实现同步解耦计算,从而进一步提高了动态最优潮流的解耦计算效率.通过典型算例的仿真分析与对比,验证了该算法的有效性.     

基于扩展滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制

针对传统滑模观测器在估计电机转速时存在的抖动问题,本文通过永磁同步电机扩展状态方程以及扩展滑模观测器,将滑模控制和模型参考自适应结合在一起,来提取电机转速。从仿真和实验两方面,对新方法与传统滑模观测器方法作了详细的比较,结果验证了新方法可以避免传统滑模参数估计时存在的抖动问题,同时具有良好的动静态性能以及更高的估计精度。     

A nonlinear term selection method for improving synchronous machine parameters estimation

Reliable synchronous machine modeling is key to accurate power system planning, operation and post-event analysis, especially in the emerging smart grids. In the literature, various models of a synchronous machine with different number of parameters have been used while little attention has been paid to the significance of each parameter in an originally nonlinear model. In this paper, first, a shrinkage and term selection method is extended to the identification of nonlinear systems. Then, the extended method is applied to the synchronous machine identification problem in order to determine which parameters have more substantial impacts on the machine response, i.e., the model parameters are partitioned into well- and ill-conditioned sets. It is shown that the ill-conditioned parameters can be set to typical values to allow for significant improvements in the identifiability and speed of convergence of the estimated parameters without loosing the capability to characterize the system. As a result, the parameter estimation is done for a reduced-order optimization problem, which leads to a more reliable estimation with lower variances and faster convergence, especially in on-line measurements. The performance and effectiveness of the proposed nonlinear term selection method is demonstrated using numerical simulations and compared to the results of two existing approaches.     

同步发电机励磁与STATCOM非线性协调控制

提出同步发电机励磁与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)非线性协调控制方案。在研究同步发电机励磁与静止同步补偿器协调控制问题的基础上,以系统重要物理量建立多目标控制方程,并运用目标全息反馈法进行非线性协调控制设计。所提出的非线性控制方案充分考虑了同步发电机端电压、有功功率和角速度以及STATCOM接入点电压,并确保它们在非线性反馈中得到惩罚与控制,从而具有良好的动、静态性能。最后,建立系统仿真模型,进一步验证所提出方法的有效性。     

基于等式方程直接求解的支路参数抗差估计方法

提出了一种基于等式方程直接求解的支路参数抗差估计方法.首先基于输电线路和双绕组变压器两端相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)或监控与数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)装置的单时段量测信息,推导了直接求解支路参数的等式方程.然后借鉴文献[18]三绕组变压器参数的抗差估计方法,计算支路参数的多时段均值并以其作为最终的参数估计值.由于采用等式方程直接求解支路参数,计算公式简单直观且避免了传统方法的数值稳定性问题,因此该方法更加实用有效.基于 IEEE 39系统的算例验证了文中方法的有效性     

Robust State Estimation for an Electricity-GasHeat Integrated Energy System Considering Dynamic Characteristics

The data for an energy management system (EMS) in an integrated energy system (IES) is obtained through state estimation. This is then the basis for optimal scheduling, protection and control. At present, the dynamic models of gas and heat networks are rarely considered in such state estimation, and the method lacks robustness. This paper develops dynamic state estimation models for gas and heat networks, and proposes a unified method for the electricity-gas-heat network, one which takes into account robustness while ensuring accuracy. First, the state transition equations in matrix form are formulated according to finite difference models considering the dynamic characteristics of the gas and heat networks. Then, combined with a quasi-steady state model of the electric power system, a unified state estimation method and multi-time-scale measurement strategy in the Kalman filter framework are proposed. In addition, the prediction accuracies of the electric power and gas systems are improved through adaptive adjustment. The kernel density estimation method is used to adjust the measurement weights and filter out bad data to ensure robust state estimation. Finally, simulation results show that the proposed method not only can improve the estimation accu-racy by improving prediction accuracy, but also is robust to various types of bad data.     

解耦混合坐标系并网逆变器电网同步方法

针对电网电压直流分量扰动影响电网同步精度的问题,提出一种解耦混合坐标系电网电压同步方法。首先分析了传统旋转坐标系锁相环的原理及存在的问题,在此基础上,将直流分量视为频率为"0Hz交流量谐波",并结合多旋转坐标系锁相环,提出静止坐标系结合多旋转坐标系的解耦同步方法。文中从系统稳定裕度、抗扰特性和动态性能等方面对锁相环参数进行了设计。最后在电网电压畸变不平衡且存在直流分量扰动情况下进行了仿真和实验研究。实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。     

基于最优阻尼比虚拟同步发电机的优化控制策略

针对微电网中可再生能源渗透率越来越高,微电网惯性和阻尼不足等问题越来越突出,随即一种新的控制方式即虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术被提出。区别于传统同步电机,虚拟同步发电机可以实时的控制电机参数获得系统稳定。文章从传统同步发电机有功控制环出发,结合功角特性曲线和频率振荡曲线分析惯性参数和阻尼系数对系统稳定性的影响。在现有控制方式的基础上提出一种基于最优阻尼比的惯性参数和阻尼系数共同自适应的控制策略。最后在Matlab/Simlink中通过离网和并网仿真分析验证所提策略的正确性和有效性,结果证明能够有效抑制系统的系统波动并具有很好的动态性能。     

一种虚拟同步发电机自适应阻尼补偿方法

针对系统电感对虚拟同步发电机控制系统存在等效负阻尼效应的问题,提出了一种自适应阻尼补偿方法。首先,基于虚拟同步发电机控制技术,通过dq变换和小信号分析建立系统的动态电磁方程和动态小信号模型。然后利用电磁转矩偏差分解出同步力矩系数和等效阻尼系数。最后根据等效负阻尼的产生机制,在有功-频率调节器中加入以系统频率、虚拟阻抗为自适应控制变量的阻尼补偿模块,实现对虚拟同步发电机阻尼的自适应补偿。通过Matlab/Simulink仿真,并与基于传统的虚拟同步发电机控制方法及基于虚拟阻抗补偿方法等方法所获得的结果进行比较,表明文章所提出的自适应阻尼补偿方法具有更强的稳定性和更快的响应速度,验证了方法的有效性。