计及电抗器支路电阻的TCSC动态相量法模型

为研究含TCSC的电力系统的稳定性和动态特性及设计TCSC的实用化控制策略,提出了计及电抗器支路电阻影响并结合动态相量法的TCSC建模方法。动态相量模型是随时间缓慢变化的非线性、大信号模型,适合暂态过程快速而又精确地仿真,但传统动态相量法存在状态空间方程阶数随着计及频率成分增加而迅速增长的问题。故在分析模型的状态变量特性,忽略快速变量的动态变化过程后,由动态相量与傅立叶系数间的关系建立了计及电抗器支路电阻影响的TCSC动态相量法模型。仿真算例验证了所提出模型的精确性和有效性。     

结合谐波特征的可控串补动态相量法建模与特性分析

该文引入动态相量法建立可控串补TCSC的系统化的大信号模型,TCSC的动态相量模型是以时变傅里叶级数中的主导项为状态变量建立的状态空间模型,可以考虑晶闸管开关的非线性动态和谐波特性。通过对时域模型和不同精细程度的动态相量模型的仿真,揭示了TCSC在容性工作区时电容电压的谐波分量主要是三次谐波和五次谐波的特征,同时表明考虑开关的动态特性、根据需要的精度建立的动态相量模型适于电力系统的快速动态分析和与频谱相关的机理研究。     

不对称运行条件下VSC-HVDC动态相量建模

为了提高仿真精度和减少计算量,采用动态相量法,针对不对称运行条件下的基于电压源型换流器的直流输电系统(VSC-HVDC)进行建模。动态相量法基于时变傅立叶级数,所建模型为近似时不变的大信号模型。该模型比准稳态模型精确,同时与详细电磁暂态模型相比,能够显著提高计算效率。使用动态相量模型对不对称条件下的VSC-HVDC响应特性进行了仿真,并与电磁暂态程序的计算结果对比表明,此模型是精确有效的。     

TCSC采样-数据模型在次同步振荡分析中的适用性研究

由于电力系统次同步振荡(SSO)问题要分析的是既非工频又非低频的成分,故不能采用工频准稳态模型或认为工频电量上有低频调制来进行分析,使用的TCSC动态数学模型必须在整个次同步振荡范围内都有效,因此TCSC动态模型适用性验证的工作非常重要。提出通过对比含TCSC系统在整个次同步频域内的阻尼特性来验证TCSC动态模型的适用性。一方面,TCSC采用采样-数据模型,运用小扰动分析法建立系统的状态空间矩阵,并通过矩阵变换直接求取系统的电气阻尼特性;另一方面,在PSCAD中搭建系统时域仿真模型,TCSC模型精确到器件级,然后采用测试信号法获取系统的电气阻尼特性;最后,将两种方法获得的电气阻尼进行对比。结果表明：基于TCSC采样-数据模型较为精确,适用于次同步振荡问题的分析。     

基于动态相量法的逆变型分布式电源微电网建模与仿真

微电网中变流器的电磁暂态过程加剧了微电网的动态特性分析难度,为了快速准确地分析微电网的动态特性,文中采用动态相量法建立了逆变型分布式电源微电网的动态相量模型。通过MATLAB/Simulink分别用动态相量模型和电磁暂态模型对含2个逆变型分布式电源的微电网进行仿真分析,仿真结果表明,动态相量模型在较高精度范围内近似电磁暂态模型,验证了模型的正确性和有效性。而且,所提出的动态相量模型在保证较高精度的同时,提高了仿真速度,节省了仿真时间,为复杂微电网的建模提供了一种新方法。     

电压源型直流输电的动态相量建模与仿真

为适应电力系统快速精确仿真和分析控制的需要,采用了一种新的建模方法—基于时变傅立叶级数的动态相量法,对电压源型直流输电(VSC-HVDC)进行建模和仿真。该方法通过保留与系统状态变量相对应的时变傅立叶级数中的重要项对原系统进行简化,首先建立用开关函数描述的VSC-HVDC换流站详细时域模型,在此基础上,给出VSC-HVDC动态相量模型的详细推导过程。在对VSC-HVDC进行动态相量建模的过程中,换流站的开关函数考虑直流分量和基频分量,直流传输线路只考虑直流分量,从而大大简化高频开关过程,在保证仿真精度的同时,大大缩短了仿真时间。通过MATLAB仿真软件用动态相量模型与详细时域电磁暂态(EMT)模型分别对VSC-HVDC进行仿真比较的结果表明,动态相量模型精确而有效,不仅可以精确描述VSC-HVDC的暂态变化过程,而且可以大大节省仿真计算时间。     

基于晶闸管控制电抗器的FACTS动态相量模型

利用电力系统变量的时变傅里叶系数得到晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR)的动态相量模型,该模型忽略了对TCR动态特性影响较小的谐波分量,并通过对TCR时域模型的平均运算获得动态相量状态空间模型。应用该模型对含柔性交流输电装置的电力系统进行仿真,能在保证一定精度的同时获得较快的速度。基于TCR的动态相量模型提出了静止无功补偿器和晶闸管控制串联电容器的动态相量模型。通过与商业软件DCG/EMTP在简单测试系统上的全时域仿真结果相比较,证明了该动态相量模型的有效性和正确性。     

基于动态相量法的电力电子变换器的模型与仿真分析

电力电子装置在电力系统中得到广泛应用,忽略这类快速控制器件内部动态特性的准稳态模型在进行动态分析时缺乏准确性,而基于时域模型的电磁暂态仿真的仿真规模又受到限制。本文引入动态相量法,用来建立电力电子变换器的非线性、大信号、时不变的模型。仿真结果表明,动态相量模型比传统的稳态相量模型精确,非常接近于时域模型的结果,适合于快速数值仿真。     

基于多频段动态相量法的MMC换流器建模方法

大规模交直流电网中,为了提高仿真速度,换流器通常采用外特性建模。动态相量法和频率偏移法是两种常用的外特性建模方法。传统的动态相量法能够增大仿真步长,但由于存在较大的谐波截断误差导致精度较差。频率偏移法仅用于以工频为主导频率的窄带信号,当信号含有较高频率成份时,无法适用。该文应用提出的多频段动态相量法,进行模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的外特性建模,实现仿真精度和速度的兼顾。该文首先建立MMC的开关函数模型,给出开关函数的高阶解析式,以此为基础,建立MMC换流器多频段动态相量频段耦合模型。然后,面向CPU的多核芯特点,分析MMC的运行特性,建立MMC多频段动态相量频段解耦模型,实现频段间的并行大步长仿真。最后通过仿真算例,与MMC详细模型进行对比,验证模型的有效性。     

一种基于多频段动态相量的LCC换流器电磁暂态建模方法研究

为了提高仿真速度,在大规模交直流电网仿真中通常忽略换流器内部电力电子开关动作细节,重点关注换流器外部特性,动态相量法和频率偏移法常用来对换流器外特性进行建模。动态相量法通对信号进行时变傅里叶频率分解和移频变换,降低信号频率,能够增大仿真步长,但由于存在谐波截断误差,导致模型精度较低。频率偏移法一般适用于窄带信号,用于宽频域仿真时,无法采用大步长提高仿真速度。为了解决仿真精度和速度的矛盾。基于此该文建立换相换流器(line-commuted converter,LCC)的多频段动态相量模型,实现提高精度和增大仿真步长的目的。首先引入能够反映交流系统不对称的换流器改进开关函数模型,在此基础上,以六脉动为例推导LCC多频段动态相量耦合模型。然后,根据LCC的运行特性对上述模型进行频段解耦,得到多频段解耦模型,使其可应用于多核CPU的并行仿真。最后通过算例,验证该文多频段LCC动态相量模型的有效性。     

横向磁场永磁同步电动机直接转矩控制系统建模与仿真

横向磁场电机具有高功率密度、控制灵活的特点,在电气传动领域具有广阔的应用前景。在分析横向磁场永磁同步电动机工作原理及数学模型的基础上,提出了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)直接转矩控制的横向磁场永磁同步电动机控制系统,并使用Matlab/Simulink仿真软件建立了系统模型。对一台横向磁场永磁同步电动机样机的仿真结果表明,电动机模型设计正确,所选用的控制方法具有良好的控制性能。     

基于不精确模型的同步电机非线性励磁控制

基于输电系统中同步电机的不精确励磁非线性模型，采用非线性控制 理论中的全局线性化方法和滑动模态控制方法，导出一个非线性切换控制律， 并用它设计出电力系统新型的非线性励磁控制器。针对单机无穷大系统进行数 字仿真实验，结果表明，该励磁控制器能良好地改善系统的动态响应特性，且 具有良好的鲁棒性。     

互联系统长期动态仿真的结构保留建模

为了研究互联电力系统在级联事件下的频率和电压长期动态特性及其控制,提出了一种网络结构保留的多区域互联系统长期动态仿真模型和算法.与动态潮流计算相似,模型假定系统已渡过初始的暂态稳定阶段且有足够阻尼,从而忽略同一控制区域的机组间相对摇摆,即假定每个控制区域具有统一的频率动态,即区域内惯量中心动态,以便仿真几分钟及更长时间的长期动态.IEEE 30节点3区域系统的仿真结果表明了文中建议的仿真模型的可行性和计算方法的有效性;与详细机电暂态仿真软件仿真结果的比较表明,"区域统一频率动态"假定引起的系统长期动态仿真误差在工程上可以接受.从而为进一步开展级联事件下的频率和电压长期动态的稳定控制和协调提供了仿真工具.     

风电变流器网侧SVPWM变换器的控制研究

分析了三相电压型网侧变换器的数学模型,在网侧变换器的d-q坐标模型的基础上对其矢量控制策略进行了研究.提出了一种网侧变换器的控制策略,介绍了其基本原理与实现方案.最后进行了仿真分析,仿真结果表明,其控制策略具有良好的动态响应.     

An adaptive feedback linearized model predictive controller design for a nonlinear multi-input multi-output system

In this work, an adaptive feedback linearized model predictive control (AFLMPC) scheme is proposed to compensate system uncertainty for a class of nonlinear multi-input multi-output system. Initially, a feedback linearization technique is used to transform the nonlinear dynamics into an exact linear model, thereafter, a model predictive control scheme is designed to obtain the desired tracking performance. A suitable constraint mapping algorithm has been developed to map input constraints to the new virtual input of the proposed control scheme. The proposed control scheme utilizes multiple estimation model and the concept of second-level adaptation technique Pandey et al. (2014) to handle the parametric uncertainty in real-time. Hence, the adaptive term in the control scheme is used to counteract the effect of model uncertainties and parameter adaptation errors. The effectiveness of the proposed AFLMPC control algorithm has been verified successfully in simulation as well as the experimental setup of the TRMS model. The unavailable states of the nonlinear system have been estimated using an extended Kalman filter based state observer. The performance of the proposed control algorithm has been compared with other existing nonlinear control techniques in simulation and experimental validation.     

基于双有源桥式DC-DC变换器的电力电子牵引变压器的电压平衡控制

提出一种基于双有源桥式(DAB)DC-DC变换器的电力电子牵引变压器(PETT)的电压平衡控制策略,分析这种控制策略的作用机理,并提出一种PETT的起动控制方法。建立单个DAB的数学模型、DAB并联系统的整体模型以及DAB并联系统的电压平衡控制模型,以方便、有效地进行输出电压控制器、输入电压平衡控制器的设计。基于两单元PETT实验平台,开展仿真和实验研究,仿真和实验结果一致,变换器的稳态和动态控制性能良好。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于电流反馈的直流无刷风扇电机无传感器控制

针对无传感器直流无刷风扇电机开环控制的不稳定性和转速闭环控制的相位偏差,首先从直流无刷风扇电机的数学模型及反电势过零点检测方法出发,阐述了由外部PWM驱动的开环控制和转速闭环控制方法的不足,提出了一种新型的基于电流反馈的无传感器直流无刷风扇电机控制系统。最后借助MATLAB/Simulink软件进行了建模与仿真,验证了新型控制系统的可行性。仿真结果表明,提出的控制系统具有良好的稳定性并有效消除了相位偏差。     

基于开关函数的无刷直流电动机系统新型建模方法

在分析无刷直流电动机数学模型及换相过程的基础上,在S imu link中,建立了无刷直流电动机系统的模型。其中,重点采用开关函数对逆变器进行了建模,加快模型仿真速度。同时该模型可以实现电机性能、故障保护、以及PID速度闭环控制的综合仿真。仿真实验结果表明,该模型对电流的动态模拟准确,计算效率高,为无刷直流电动机系统仿真提供了一种新方法。     

木琴演奏机械手的仿真分析与设计

利用SolidWorks软件对一种单槌击键演奏模式的木琴演奏机械手进行了仿真设计,给出了木琴、移槌装置、击槌装置和机械手支架等部分的三维造型、虚拟装配和运动仿真结果,提出了一种基于DSP芯片的机械手运动控制方案。仿真结果表明:这种机械手结构简单,运动灵活,演奏时能够快速而准确地定位击键位置,为木琴演奏机械手的设计提供理论依据。     

双电机驱动关节的线性化控制研究

本文基于齿轮传动系统存在的齿隙非线性问题,提出了一种双电机驱动双主动齿轮啮合同一从动齿轮的驱动方案。设计了双电机协调控制算法,包括力矩线性化控制算法与单速度环速度反馈线性化控制算法,解决了电机齿轮传动系统运动过程中的齿隙非线性问题。本文首先介绍了双电机消隙原理与控制方案,然后建立双电机系统控制模型进行分析,最后搭建仿真模型进行控制方案的验证。仿真结果表明,本文所提出的双电机控制方案可以有效地解决齿轮传动中的齿隙非线性问题。