基于逆系统内模算法的交流励磁发电机

在建立交流励磁发电机空间状态方程的基础上,运用逆系统方法将交流励磁发电机精确线性化成有功功率和无功功率两个一阶线性子系统,并运用内模控制算法对其进行优化以提高系统的稳定性。提出了交流励磁发电机的基于逆系统内模控制策略,并进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法能够实现对发电输出功率的解耦控制,并具有更高的控制精确度和稳定性。     

基于反馈线性化的非线性鲁棒协调励磁控制

提出了结合直接反馈线性化(DFL)和非线性鲁棒控制理论的协调励磁控制器设计方法。DFL从系统的输出方程出发,直接指定含输入量的方程为虚拟控制量,实现系统的线性化。非线性鲁棒协调控制在考虑了系统存在非线性、模型误差、不确定干扰等特点的同时,还考虑了由于负载或调速变化等因素影响时出现的发电机端电压偏移的问题,在以功角为控制目标的控制律中引入了发电机端电压反馈,从而解决了端电压可能存在的偏移问题。仿真分析显示,该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度,又能有效地提高发电机组的运行稳定性,并能对干扰进行有效地抑制。     

基于根轨迹法的高压直流输电附加控制器设计

针对高压直流输电系统受扰动故障出现振荡的问题,提出一种基于根轨迹校正方法的附加阻尼控制器设计方法。首先通过采用最小二乘—旋转不变算法辨识出系统的低阶线性化模型,再根据根轨迹校正方案设计直流附加控制器。为进一步提高控制效果,基于该方法设计发电机励磁附加控制器,进行机网协调控制。在PSCAD/EMTDC中搭建四机两区域仿真模型,并分别对比传统控制器和根轨迹控制器在系统发生扰动故障时的振荡控制效果,结果表明轨迹控制器可有效控制系统振荡,具有较强的鲁棒性,提高了系统稳定性。研究成果可应用于工程实际。     

电力系统鲁棒励磁控制器的设计

较系统地介绍了电力系统鲁棒励磁控制器的设计方法。给出单机无穷大系统中水轮发电机组的线性化模型,在此基础上推导出了所研究系统的状态空间描述,并按鲁棒控制理论设计了鲁棒励磁控制器。最后,用计算机仿真的方法对该控制器进行了研究,结果表明线性鲁棒励磁控制器在稳定系统方面优于线性最优励磁控制器。     

交流励磁风力发电系统的控制策略与仿真研究

详细阐述了交流励磁风力发电系统变速恒频发电的基本原理.在讨论了交流励磁发电机两相旋转坐标系下的数学模型后,引入以定子磁链矢量定向的方案,将该数学模型简化为交流励磁发电机的矢量控制方程.根据矢量控制方程给出了交流励磁发电机矢量控制系统的控制框图.在Matlad/Simulink环境下,构建了整个交流励磁风力发电系统的仿真模型,并进行了发电机有功、无功独立调节的仿真研究,验证了矢量控制方案的有效性.     

电厂发电机励磁系统的节能控制模型仿真分析

摘要： 电厂发电机励磁系统具有非线性、强耦合的特点,能耗较大。提出基于模糊自适应算法的电厂发电机励磁系统节能控制模型,给出节能控制模型输入输出变量的确定过程和相应的模糊控制规则的设计步骤,把经模糊推理得到的输出模糊变量通过反模糊化过程变成精确量,设计模糊隶属度函数。采用模糊自适应算法设计电厂发电机励磁系统节能控制模型并搭建仿真环境,对存在干扰时2种模型节能控制效果和电厂发电机励磁系统出力情况分别进行了实验仿真和实验结果的比较分析。由实验分析结果可知,文中构建的模型较PID模型具有更强的抗干扰能力,能更有效地降低节能控制模型的超调量;该励磁系统模型的负荷率较低,基本能维持全天最低出力。     

非线性励磁控制器的研究

同步发电机励磁控制器是电厂中十分重要的控制设备,结合传统PID控制对非线性励磁控制方式进行有效的改进.DSP控制器与可编程逻辑器件CPLD为核心组成的微机励磁控制器,具有很好的应用前景.     

基于Simulink的电力系统稳定器(PSS)应用仿真

通过建立同步发电机的励磁系统模型,介绍了Matlab/Simulink仿真工具在电力系统仿真中的应用方法.针对不同故障类型,对发电机暂态参数在AVR控制和PSS控制下的暂态过程进行了仿真和比较.仿真结果证实,双输入PSS具有明显的抗故障干扰、抑制低频振荡能力,有助于提高电力系统的稳定性.     

交流励磁发电机定子磁场定向的矢量控制研究

论述了交流励磁发电机基于定子磁场定向的控制原理,推导了发电机有功功率、无功功率与转子励磁电流的关系,搭建了交流励磁发电机双闭环控制模型,讨论了定子磁链幅值和位置的确定,进行了采用PID调节器双闭环控制的仿真研究,结果表明定子磁场定向的矢量控制原理能够实现对交流励磁发电机有功和无功功率的快速、解耦控制。     

交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

通过分析交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理,将定子磁链定向控制技术引入并网控制中来,提出了交流励磁发电机的双闭环并网控制策略。采用分开建模、分时仿真的思路,以Matlab／Simulink为工具,建立了完整系统的仿真模型,进行了发电机的并网调节、过渡过程和最大风能追踪控制的仿真研究。仿真结果验证了所提策略的正确性。     

Multivariable adaptive control for a thermal generator

A digital control system using the optimal control has been developed for a thermal power generator. In order to increase the generator control performance for improving the power system stability, this system supplies the excitation system directly with control signals and provides the governor system with control signals and supplemental control signals for a conventional governor. The system utilizes adaptive control for changes in generator nonlinear characteristics, as well as in power system characteristics. The principles and application of this system are described and results of simulation tests using a 1000 MVA thermal power plant model on a high-reliability AC/DC electric power system simulator are presented. The results verify the performance of this system, as well as the applicability of the system to actual plants     

AC/DC power conversion interface for self-excited induction generator

A new AC/DC power conversion interface for the self-excited induction generator (SEIG) is proposed here. The proposed AC/DC conversion interface includes an excitation systemand a diode rectifier connected in parallel.The variable frequency AC power generated by the SEIG is converted into DC power by the diode rectifier.The DC power of the diode rectifier can charge a battery set and supply DC loads or be further converted into fixed-frequency AC power by an inverter for AC loads.The DC voltage is expected to be regulated in the above applications.The excitation system supplies an exciting reactive current to maintain the amplitude of the SEIG output voltage to be a constant value. Moreover, it can also serve as an active power filter to suppress the harmonic current generated by the diode rectifier. The excitation system is composed of an AC power capacitor and a power converter connected in series. The AC power capacitor is adapted to provide a basic reactive power, and it can also reduce the voltage rating and the capacity of the power converter. The salient point of the proposed AC/DC power conversion interface is that the capacity of the power converter in the AC/DC power conversion interface can be minimised, and the power loss of the AC/DC power conversion interface can also be reduced. A prototype is developed and tested to verify the performance of the proposed AC/DC power conversion interface.     

双馈感应式风力发电系统低电压运行特性研究

双馈感应发电机（DFIG）具有有功、无功功率独立调节能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。但正是励磁变频器的过流能力限制使得其对电网故障非常敏感,电网故障下DFIG风电机组的控制能力受到限制。当前国外大多数风电并网标准都要求风力发电机在电网电压跌落的情况下不能从电网中解列,以便在故障后电网恢复过程中提供功率支持,避免发生后续更为严重的电网故障,这即是对风电机组低电压穿越能力的要求。为了保护变流器和对电网提供支撑,需要研制一种能够在电网故障发生时为故障电流进行旁路的设备——Crowbar电路。针对Crowbar的电流旁路装置进行了研究,说明Crowbar电路具有抑制转子浪涌电流和保护直流母线的作用,并在小功率平台上进行了试验,证明了这种设备对于提高DFIG系统的LVRT能力具有重要的作用。     

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

基于SIMULND技术,利用双馈感应发电机、风力机、电压型变流器、电压型逆变器的数学模型建立了相应的仿真模型;并对定子侧直接与50Hz电网连接,转子侧连接AC/DC/AC变流器的典型变速恒频风力发电系统进行了仿真验证.几个单独的风力发电系统子系统可以通过级联的方式构成大型风力发电场来模拟整个电网的运行情况.仿真结果表明,DFIG仿真模型的正确性和验证大型风电场的有效性.     

Modeling and control of photovoltaic energy conversion connected to the grid

This paper presents modeling and control of a photovoltaic generator (PVG) connected to the grid. The parameters of the PVG have been identified in previous work (series and parallel resistance, reverse saturation current and thermal voltage) using Newton-Raphston and the gradient algorithm. The electrical energy from a PVG is transferred to the grid via two static converters (DC/DC and DC/AC). The objective of the proposed control strategy is to maximize energy captured from the PVG. The adapted control law for extracting maximum power from the PVG is based on the incremental conductance algorithm. The developed algorithm has the capability of searching the maximum photovoltaic power under variable irradiation and temperature. To control the DC/AC inverter, an intelligent system based on two structures is constructed: a current source control structure and a voltage source control structure. The system has been validated by numerical simulation using data obtained from the PVG installed in the laboratory research (INSAT, Tunisia).     

Stressing of turbine-generator-exciter shafts by variable-frequencycurrents superimposed on DC currents in asynchronous HVDC links andfollowing disturbances at converter stations

Ripple currents on the DC side of both HVDC synchronous and asynchronous links together with cleared HVDC and AC system disturbances can excite in some circumstances onerous torsional vibrations in large steam generator shafts. The problem has assumed importance in recent months on account of the HVDC link between Scotland and Northern Ireland going ahead, on account of the proposed Eire/Wales link, and because AC/DC/AC couplers are to be installed extensively to interconnect the East and West European grid systems. This paper discusses and analyses excitation of shaft torsional vibrations in steam turbine-generator-exciter shafts in close proximity to HVDC power converter substations by: (i) variable-frequency ripple currents superimposed on the DC currents in asynchronous links; and (ii) disturbances at bi-polar converter stations. Detailed simulation of the HVDC converter and generator is necessary for precise assessments of shaft torsional response following HVDC converter station faults. 500 MW, 660 MW, 1000 MW and 1300 MW machines are considered in the analyses that are made     

稳定风电输出功率的控制策略研究

为稳定风电系统输出功率,提出一种在变流器的直流侧加入超级电容器(EDLC)储能的新拓扑结构,通过分析全功率双脉宽调制交-直-交变流器的控制策略,基于永磁直驱风电机组与电网连接的拓扑结构,提出超级电容器储能系统稳定风电系统输出功率的控制策略和输出功率的解耦控制方法,分析了风电系统输出功率初始值和超级电容器容量对输出功率稳定性的影响,并针对典型风速变化给出了输出功率初始值与超级电容器容量的整定范围。     

双馈风力发电机无速度传感器矢量控制

针对风力发电系统中的双馈电机提出一种转子感应电势定向矢量控制方法。通过调节双馈电机转子侧的瞬时有功电流和无功电流，实现对电机力矩和转子侧励磁电流的调节，进而实现双馈电机无功功率调节。在控制过程中只需检测交流侧电流电压，不需要位置传感器，所以可以应用无速度传感器。最终通过仿真试验证明该方法的正确性和实用性。     

基于风能和太阳能互补的微电网建模与仿真分析

根据光伏电池的数学模型在MATLAB上建立了仿真模块,同时利用MATLAB里已有的异步风力发电机模型及蓄电池模型构建了风光互补的微电网系统。采用直流微电网与交流微电网混合的方式对直流负荷和交流负荷供电,在交流侧,仅采用一个独立的公共DC/AC变换器,在满足了负荷需求的同时节约了变换器资源。针对微电网的并网运行模式,建立了PQ控制模型;针对微电网的孤岛运行模式,采用了V/f控制方法,在电感电流内环电压外环的基础上,加入了负载扰动前馈补偿,同时,对逆变器连续状态空间表达式进行离散化,建立了控制模型。最后,通过对微电网并网运行和孤岛运行时的实例仿真,验证了控制方法的可行性及有效性。     

一种交直流混合输电系统直流侧双极故障保护策略

为进一步分析含柔性直流输电(MMC-HVDC)的交直流混合输电系统的故障特征,基于交直流混合输电系统和模块化多电平换流器(MMC)的拓扑结构,推导了MMC的数学模型,研究了直流系统双极短路的故障机理和故障特征,针对含MMC-HVDC的交直流混合输电系统的双极短路故障,设计了限流电路及闭锁换流站与交流断路器跳闸相结合的故障保护方案。以厦门市柔性直流输电系统为例,在PSCAD/EMTDC中搭建了交直流混合系统,并对保护方案进行了仿真验证。结果表明,提出的保护策略能有效地降低故障电流,提高系统稳定性。