VLSI仿真下的单机无穷大电力系统暂态稳定分析

鉴于电力系统仿真的重要性,首先介绍了使用模拟VLSI进行电力系统暂态稳定仿真在国内外的研究状况及优点.其次通过一系列的公式推导,将E'恒定的单机无穷大电力系统映射到线路板上,并在Pspice下进行建模.最后分别在不考虑阻尼和考虑阻尼情况下进行仿真.Pspice仿真工具下与其他仿真工具所得结果基本一致,但有一定误差,该文分析了误差存在的原因和解决方法.Pspice仿真速度是ns级的,大大提高了仿真速度.     

基于迭代辨识方法的含风电多干扰电力系统阻尼控制

风电接入电力系统后的低频振荡控制是保证电网稳定运行的关键。随着风电场联网规模的不断扩大,当风电接入由于电网结构、负荷潮流、发电机励磁控制等因素导致的阻尼不足形成的多干扰环境下电力系统后,模型辨识误差因素给电力系统的辨识与阻尼控制带来了很大的难题,常常会恶化阻尼控制效果。针对此问题,首先以风电功率波动信号作为辨识信号,建立风电接入多干扰环境下电力系统闭环模型;然后基于递推最小二乘法和Vinnicombe距离理论,提出一种迭代辨识方法,并给出方法实现的整个步骤,该方法充分考虑辨识误差因素,可以实时辨识出电力系统最优电力系统模型和最优阻尼控制器模型;最后,以风电接入四机两区域间降阶模型为例,采用提出的方法进行仿真,并与传统迭代辨识方法进行了对比。仿真结果表明,所提方法可以有效抑制风电接入下多干扰电力系统的低频振荡,实现稳定的阻尼控制。     

TCSC自适应Terminal滑模稳定控制器设计

该文设计了一种TCSC自适应Terminal滑模稳定控制器,以提高互联电力系统的稳定性。文中建立了含TCSC的两机电力系统的数学模型;控制器设计应用了Terminal滑模控制理论,使误差能够快速收敛,从而取得良好的控制效果;设计中考虑了阻尼参数的不确定以及外扰动的影响;利用MATLAB进行了两机系统的仿真。仿真结果表明,所设计的TCSC自适应Terminal稳定控制器能够快速阻尼功率振荡,提高互联电力系统的稳定性,且效果优于基于逆推法设计的TCSC稳定控制器。     

考虑机网协调的阻尼优化控制系统研究

随着电力系统规模的不断扩大,小干扰稳定已经成为影响电力系统安全稳定的重要因素之一。为了有效地阻尼电力系统的小扰动振荡,提出了基于机网协调优化的阻尼控制方法。借鉴混成控制系统的思想与理念,考虑自动发电控制和自动电压控制系统之间的协调,建立了分层控制的阻尼协调优化控制系统。该系统将电力系统的阻尼强弱作为事件形成的指标,并以事件驱动作为系统调节的触发机制。该阻尼协调优化控制系统不仅能消除系统的弱阻尼模式,而且有效解决了传统自动发电控制和自动电压控制系统之间相互作用而导致的负面影响,实现了2套自动控制系统的控制指令的优化协调。在IEEE 5机14节点系统上进行多种运行方式下的仿真研究,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

电力系统阻尼控制机理与特性

基于单机-无穷大电力系统,采用等面积定则分析电力系统阻尼控制机理。对电力系统稳定器（PSS）、静止无功补偿器（SVC）、晶闸管控制的串联电容器（TCSC）和高压直流（HVDC）的附加阻尼控制器的运行特性进行总结。对如何利用电网中各种阻尼资源以提高抑制系统区间振荡的能力进行讨论。当系统中已安装的PSS不能有效阻尼区间振荡时,可优先考虑利用HVDC的附加阻尼调制来增强阻尼。此外,可考虑柔性交流输电系统（FACTS）的附加阻尼控制,并认为TCSC抑制区间振荡的效果一般优于SVC。在四机两区域电力系统中的仿真分析结果验证了结论的合理性。     

多运行方式下DFIG-PSS输入信号选取的探讨

为考虑系统运行方式的随机不确定性,采用概率方法研究含风电场的电力系统的小干扰稳定性。在双馈风电机组转子侧变频器有功控制环加装电力系统稳定器,以改善风电并网系统小干扰概率稳定性。通过在五机两区域系统中进行仿真,比较了不同输入信号在多运行方式下的阻尼特性。仿真结果表明,双馈风电机组的转差和终端电压是最为合适的输入信号,二者的阻尼效果相同。     

电力系统类噪声闭环可辨识性分析

基于广域测量类噪声信号辨识被控电力系统模型,可有效解决因仿真模型及参数误差造成的系统特性分析及控制器设计可信度等问题。电力系统中多处负荷变化等随机性质小扰动和广域阻尼控制器的投运,导致系统闭环辨识难度大为增加。提出对类噪声环境下电力系统闭环可辨识性问题进行理论研究,重点分析了反馈控制器和参考信号对系统闭环可辨识性的影响,并结合电力系统实际情况,总结类噪声环境下实现电力系统闭环可辨识所需满足条件,并对其进行仿真验证。     

基于参量Lyapunov理论的广域时滞阻尼控制器设计

针对联络线可能存在的功率低频振荡,采用广域测量数据并选择合适的反馈信号实现快速的广域时滞阻尼控制。在建立的电力系统线性化模型中考虑广域测量信号时滞,并基于参量Lyapunov理论设计得到了一种新型的广域时滞阻尼控制器,控制器控制律和参数值可以通过参量Lyapunov方程直接得到。基于4机2区仿真模型建立了互联电力系统研究模型,时域仿真表明,所提的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼互联系统区间振荡。     

含传输线功率信号的双馈风电场附加阻尼控制策略

从抑制电力系统区域间低频振荡以及减少风电机组传动链轴系扭振方面,提出双馈风电场附加阻尼控制策略。首先,建立了考虑传动链柔性的风电机组暂态模型及控制策略。其次,提出了考虑电力系统传输线功率信号的双馈风电机组无功功率环的附加阻尼控制策略。最后,以双馈风电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机有功功率小扰动2种情况,分别对不同阻尼信号增益下的有功功率环和无功功率环附加阻尼控制策略的系统动态性能进行仿真。比较结果表明,与无附加阻尼控制相比,基于有功功率环或无功功率环的附加阻尼控制能够更好地抑制传输线功率振荡,且无功功率环附加阻尼控制不会导致风电机组传动链轴系扭矩振荡幅值增加。     

电力系统阻尼特性分析与研究

分别从单机、多机电力系统线性化状态空间模型出发,证明了线性反馈励磁条件下,开环和闭环系统的总阻尼相等、轻载和重载工况下总阻尼相等,即一般电力系统具有阻尼守恒性。通过分析影响总阻尼的诸多因素,得出快速励磁是提供系统强阻尼主要保证,特征值计算和动态仿真证实了快速励磁可以显著改善电力系统小干扰稳定性。由于在不同负荷水平下,系统的总阻尼保持不变,所以只要励磁校正恰当,重负荷不会恶化系统阻尼。最后基于阻尼守恒性,指出在电力系统尤其是多控制器复杂电力系统中存在阻尼竞争现象,阻尼协调既非常必要又有较大难度。     

小型电磁发射系统初级能源与Pspice仿真

针对脉冲电源的初级能源充电慢、体积大、效率低,不适合应用于小型电磁发射系统的问题,采用了理论论证与仿真验证相结合的方法,设计了具有恒流充电特性的小型电磁发射系统的初级能源,从理论上推导了具有变压器的串联谐振电路的恒流特性.设计了该电路的Pspice仿真模型,得出了仿真结果,在此基础上对电路的恒流特性及软开关实现做了详细分析和论证.结果表明该系统具有充电快、效率高、可实现软开关等优点.理论推导和仿真结论可作为进一步研究小型电磁发射系统初级能源的依据,对今后的工作具有指导意义.     

高压点火电源的Pspice仿真技术

高压点火电源是直列式引信爆炸箔起爆系统(EFIs)的关键部分.传统设计主要依赖于经验的积累和大量重复试验,如果利用计算机辅助分析则可大大提高其设计水平.这里基于Pspice仿真平台建立了高压点火电源的计算机仿真模型,解决了高压变压器、逻辑控制模块等关键部分的建模问题,并对其充电特性进行了计算机仿真分析.通过实验监测了实...     

全桥移相PWM开关电源的数字化控制方案

提出全桥移相PWM开关电源的DSP实现方案框图,对其主电路和控制电路的硬件电路及参数估算进行了详细设计,并对其数字控制系统的软件设计方法进行了研究,全面介绍了一种全桥移相PWM开关电源的数字化控制方案.经软件仿真和实验验证,通过DSP实现数字控制,输入电压在较宽范围内变化时都能获得满意的控制效果,表明该数字化控制方案是...     

一种中电压大功率IGBT模块行为模型

目前已有场终止型绝缘栅双极性晶体管(IGBT)行为模型以及仿真软件中的IGBT模型未专门针对中电压大功率IGBT模块搭建,不能准确模拟其区别于中小功率IGBT的行为特性。在已有行为模型基础上,提出引入IGBT基区存储电荷造成的等效电容及模块封装键合丝带来的寄生电感,考虑反并联PIN二极管行为模型,从而有针对性地实现了完整中电压大功率IGBT模块行为模型。同时提出了新的米勒电容函数拟合方法,量化分析行为模型完整开关过程中典型行为与模型参数的关系,通过较简便的方法实现了模型参数的提取。最后在Pspice环境下实现了一种3.3k V/1.5k A等级IGBT行为模型,并通过在Buck电路下仿真与实验波形对比证明了该行为模型的可行性和有效性。     

基于MATLAB的高压直流输电系统的建模与仿真

介绍了高压直流输电 (HVDC)系统的基本结构和工作原理。利用MATLAB的电力系统模块库 (PSB)建立了一典型 6脉冲桥HVDC系统的仿真模型 ;并利用MATLAB/Simulink仿真了该系统直流线路对地短路时的暂态过程。结果证实该模型和仿真方法有效、直观、省时     

Use of the homotopy method for excitation control of generators for multimachine power system

It is important to consider the stabilization problem for a large-scale power system. This paper uses a dynamic compensator based on observer theory such that desired poles are placed for a closed-loop multimachine power system. Since the system dimension is large, it is difficult to apply a conventional dynamic compensator method to an excitation control problem for a multimachine power system. The homotopy method is introduced to solve fundamental nonlinear equations which are required for observer synthesis. To show the effectiveness of the proposed method an excitation control of generators for a multimachine power system is considered. From the simulation result, it is shown that the present method is useful in stabilizing a multimachine power system.     

高功率激光电源系统故障与保护仿真的研究

高功率激光电源系统母排接地、单台电容器内部击穿故障将造成系统结构和电容器的损坏 ,故用Psoice软件对这些故障进行了仿真 ,并分析了电容器保护元件参数选取原则并给出了保护元件参数的优化值 ,其结果表明 ,在所实验的条件下 ,取熔断器过载倍数为 5 ,保护电阻 5 0mΩ ,保护电感 5 0 μH时 ,可限制故障电流至 9kA ,电容器反向残压为 2 .5kV ,符合预定要求     

基于Hypersim的差动保护实时仿真测试研究

针对目前电力系统保护装置难以进行系统级实验的情况,采用实时仿真系统Hypersim构建了闭环测试平台。在Hypersim中建立了舰船环形供电网络的仿真系统,将仿真电流输出至差动保护装置,将装置的控制信号引入Hypersim实时仿真系统中进行闭环实验。对环形网络中典型短路故障进行了实验研究,差动保护装置动作正确。该实时仿真系统可用于其他复杂网络的保护测试。     

电力系统暂态稳定自调节模拟VLSI模型的研究

电力系统暂态稳定模拟VLS I仿真方法中发电机摇摆方程的求解已有多种实现电路,但是精度问题限制了一些电路模型的使用。文中提出一种可以改善电路精度的方法,即附加峰值检波器和电压放大器电路,通过控制积分电路中压控电阻值的方式保持积分常数恒定,实现了电路参数的自调节,使得在电容有误差时RC积分电路仍能具有较准确的积分时间常数。仿真结果表明用这种方法可以把误差限制在3%左右。     

新型全数字电力系统仿真与教学实验平台的研制

数字仿真具有安全、经济、方便灵活的优点,在很多方面已逐渐替代物理模拟装置,成为电力系统仿真、实验和培训的主流选择。本文工作涉及一种新型的、具有完全自主知识产权的全数字电力系统仿真与教学实验平台的研制。平台的开放性、扩展性好,系统实验安全,不但可以计算电力系统的电磁和机电暂态过程,实时模拟电网的各种运行状态,而且还能够连接真实的物理装置,进行保护装置、安全自动装置以及测量和控制装置的实时闭环测试。一方面是学员熟悉电力系统及一、二次设备运行状况,完成实验课和毕业设计的仿真平台,另一方面,也为教师进行科研课题研究、技术产品开发提供了理想的试验工具。