填充型高导热复合材料的有限元仿真研究

为研究微米颗粒填料对填充型高导热复合材料导热性能的影响,本研究构建了填料颗粒随机分布的复合材料有限元模型,分别计算、分析了填料的填充比例、粒径、导热系数、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响.结果表明:随着填料填充比例提高、填料颗粒长径比增大,复合材料的导热系数明显提高;在不考虑界面热阻和颗粒团聚的情况下填料粒径对导热系数的影响很小;填料自身的导热系数对复合物的导热性能影响很小;在不考虑界面热阻的情况下,能否有效地形成导热通道是决定填充型复合材料导热系数的关键.     

具备重合闸判断能力的电容换流型直流断路器

为解决直流电网故障隔离及重合闸判断问题,提出了一种具备重合闸判断能力的电容换流型直流断路器。该方案利用电容换流支路取代了传统混合型直流断路器的电力电子转移支路,与混合型直流断路器相比,其绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)数量降低了96.1%,大大降低投资成本。通过增加引流支路来降低避雷器耗能容量并有效缩短故障隔离时间,利用故障类型判别支路来判断故障类型是瞬时性故障还是永久性故障,避免重合闸于永久性故障线路,防止电力系统再次遭受故障冲击。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证所提方案的有效性,并与目前已有方案在器件使用量和器件吸收能量等方面进行详细对比分析,体现了所提方案具备较优的综合性能优势。     

含储能型虚拟同步发电机的直驱风机并网系统自适应协调阻尼控制策略

储能型虚拟同步发电机(VSG)的灵活控制特性能够为风电并网系统提供有效的频率和电压支撑,然而系统振荡特性会受到一定程度的影响,同时风电时变出力特性导致的运行点变化也将使得定参数阻尼控制表现出适应性不足的问题.为此,提出了适应风电出力时变特性的自适应协调阻尼控制策略.首先,在风电并网系统状态空间模型的基础上推导线性变参数模型,以直驱风机的有功功率为调度变量,根据稳定域确定运行空间范围;然后,利用间隙度量对运行空间进行划分,确定各子运行空间的典型运行点并将其作为多胞形顶点,建立调度增益与系统运行工况以及控制器的映射关系;最后,针对不同频率振荡模式协调设计自适应控制器.测试系统的仿真结果表明,所设计的自适应协调阻尼控制器不仅能够同时阻尼含储能型VSG并网系统中的次同步振荡和低频振荡,也能在风电出力大范围时变工况下保持良好的阻尼水平.     

基于模型预测控制算法的多风储直流微电网分布式电压二次控制策略

针对含多组风储单元的直流微电网中蓄电池的电压优化控制问题,提出了一种基于模型预测控制算法的分布式电压二次控制策略.设计了一种多步长预测一致性模型作为电压预测模型,通过目标函数最小化求解预测系数,得到最优电压二次控制补偿量加入一次控制中,将传统一致性算法中比例积分控制器下的偏差调节问题转化为模型预测控制器下的电压跟踪问题进行求解,从而实现对直流母线电压动态响应的滚动优化.该方法有效解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题,并通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了不同工况下所提策略的有效性和优越性.     

基于线性插值函数的二维异构网格数据插值方法研究

在多物理场耦合仿真中,由于各个物理场对网格类型、疏密的要求有很大差异,不同物理场仿真时往往使用不同剖分网格,即异构网格。针对异构网格单元和节点不匹配的情况,提出基于线性插值函数映射的方法来解决二维多物理场耦合仿真时的数据传递问题。同时对位于曲线边界上待插值节点不在三角形内部的问题,提出了反距离加权插值的解决方案。分析了网格粗细对插值精度的影响,验证了基于线性插值函数的方法在二维异构网格数据映射时的有效性。同时利用该算法,将换流变压器阀侧绕组端部温度结果映射到电场仿真模型中,为研究温度分布不均匀条件下的二维复合电场奠定了基础。     

基于三点估计法的含风电场电力系统无功优化

针对电力系统无功优化时风电出力及负荷的不确定性和相关性,建立一种综合考虑多种不确定因素的无功优化模型。采用三点估计法处理该模型中的不确定因素,将不确定潮流计算转化为较少采样点处的确定潮流计算。为克服花朵授粉算法易陷入局部最优、寻优精度低等不足,将拉丁超立方采样技术、自适应调整转换概率及邻域策略应用于花朵授粉算法,提出一种改进花朵授粉算法求解所建优化模型。在含风电场的IEEE30节点系统上进行仿真测试,结果表明所提无功优化模型和求解方法在不确定环境下能够有效降低系统网损并减小系统状态变量发生越限的风险,从而保证系统的安全经济运行。     

虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号建模及分析

现有的虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号稳定性分析中,对于线路和负载通常采用稳态方程,且忽略了电压电流内环控制器的动态特性,导致分析结果产生一定误差。为了更准确地分析其动态特性,首先建立了虚拟同步发电机特性的三相逆变系统的小信号模型;与Matlab/Simulink中实际虚拟同步发电机三相逆变系统的仿真模型对比分析了负载扰动下的过渡过程,验证了所建小信号模型的准确性。然后通过计算参与因子表,分析了状态变量和特征根的关联程度。进而研究了负载参数、线路参数、虚拟机参数以及调节器PI参数对系统特征根的影响规律,并对距虚轴较近的一对共轭特征根进行特征根灵敏度分析,揭示了负载、线路、虚拟机以及调节器等参数对该特征根对应模态的贡献度。最后,通过Matlab/Simulink模型和小信号模型在多组参数下的扰动测试,结果表明特征根对应的响应特性与两种模型仿真的过渡过程吻合,验证了各参数对系统主特征根的影响规律。该小信号模型可以作为虚拟同步发电机特性的三相逆变器动态特性分析的有效工具。     

一种降维求解机组组合问题的双重粒子群优化算法

考虑机组组合的电力系统动态经济调度是一个高维复杂的非线性优化问题。提出了一种采用降维思想解决大规模机组组合问题的新方法,降维的方式是将对整个调度周期的优化转化为对每个调度时刻依次、分别优化,即将对矩阵的优化转化为对行向量的优化,降低求解维数。结合离散与连续粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法,分别得到当前调度时刻最优的机组组合状态及对应的最优负荷分配。采用初始化策略提高初始解质量,并对机组启停、爬坡等约束条件处理,使寻优都在可行域中进行,结合优先次序法及智能调整策略避免算法早熟。算例表明本文方法在经济性上具有很大的优越性,且可明显减少开机机组数目,对于求解机组数较多的大规模系统更具优势。     

供热机组协调控制对象非线性特性分析

供热机组参与电网调峰调频是大势所趋。现有的供热机组协调控制系统难以同时满足供热和纯凝两种工况下AGC的控制品质要求,需要分析供热机组特性以找出造成控制品质差异的原因。首先将某抽汽式供热机组的通用简化非线性动态模型小偏差线性化得到传递函数矩阵模型,然后通过分析几个典型工作点的非线性测度和传递函数系数数值总结出机组非线性特性变化规律。研究表明,供热工况下机组控制品质变差主要由供热调节蝶阀对发电负荷这一传递函数在纯凝和供热工况下结构差异造成。这种非线性很难通过整定调节器参数克服,因此需要考虑供热侧对发电的影响,为供热工况重新设计协调控制方案。等供热抽汽流量下机组非线性随发电负荷均匀变化,其规律与纯凝工况相似,可通过DEB等非线性方案克服。     

对称双极柔性直流输电系统的运行特性研究

随着柔性直流输电系统输送容量的扩大和电网对其可靠性要求的不断提升,柔性直流输电系统逐渐由单极或伪双极结构发展到了双极甚至多极的运行结构。基于单极不对称VSC-HVDC系统搭建了双端双极对称对称VSC-HVDC系统,建立了系统数学模型,设计了系统运行控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对系统稳态运行特性和暂态运行特性进行了研究分析,并对正极直流线路断线故障实施了闭锁措施。结果表明:系统具有良好的启动特性和稳态运行特性,验证了系统模型的有效性;在故障条件下,由于控制器的调节控制作用,系统能保持较好的暂态运行特性,在正极直流闭锁情况下,负极依然能维持正常运行状态,验证了正负极的相互独立性。