电力系统稳定器实现于调速系统之研究 第二部分：多机系统中特性分析

本文利用MIMO频域理论,通过引入附加阻尼比矩阵,论证了调速侧电力系统稳定器GPSS具有多机解耦特性,给出了多机电力系统中GPSS的设计方法和一个三机系统设计示例。理论分析和仿真结果均表明,基于相位补偿原理的单机系统GPSS设计方法可以推广于多机系统,从而,避免了多机PSS参数协调的难题,有效地抑制了系统中的增幅低频振荡和弱阻尼振荡。     

电力系统稳定器实现于调速系统之研究 第二部分：多机系统中特性分析

本文利用MIMO频域理论，通过引入附加阻尼比矩阵，论证了调速侧电力系统稳定器GPSS具有 多机解耦特性，给出了多机电力系统中GPSS的设计方法和一个三机系统设计示例。理论分析 和仿真结果均表明，基于相位补偿原理的单机系统GPSS设计方法可以推广于多机系统，从而 ，避免了多机PSS参数协调的难题，有效地抑制了系统中的增幅低频振荡和弱阻尼振荡。     

计及阻尼特性与调频特性的调速侧电力系统稳定器优化策略

配置调速侧电力系统稳定器（GPSS）是汽轮机侧抑制电网低频振荡的有效方法,现有研 究多以单一阻尼指标提出GPSS优化策略,未考虑GPSS与调速系统固有参数耦合作用对机组一次调频性能造成的影响。选取与低频振荡强相关的状态变量,兼顾状态变量输出误差与最终稳态误差构建动态稳定性指标,以GPSS安装前后阶跃扰动下一次调频上升曲线各时间响应差值加权和构建调频特性指标,区别于将多指标通过人工赋权整合为单目标优化的主观性,使用基于非支配排序思想的带精英策略的非支配排序遗传（NSGA-II）算法将具有博弈关系的阻尼指标和调频特性指标权衡考虑。并采取基于理想均衡点的兼容解法从Pareto解集中得到最佳兼容方案,在一次调频考核允许范围内将机组振荡曲线平息时间缩短了4.936 s,使得系统的综合性能更加合理。     

调速侧电力系统稳定器优化设计方法

针对由调速系统引起的弱阻尼低频振荡问题,提出调速侧电力系统稳定器（governor power system stabilizer, GPSS）优化设计方法,在抑制低频振荡的同时确保系统调节速度满足一次调频性能要求。首先,构建GPSS优化模型,该模型以阻尼比裕度与系统达到90%出力时间加权和最大为目标函数,以系统一次调频所要求的速度、稳定时间和稳定性为约束条件;进而,基于粒子群优化算法（particle swarm optimization,PSO）构建该优化模型的求解方法。算例验证了所提模型及算法的有效性及可行性。     

一种基于网侧四象限控制的无转速传感器双馈电机调速系统

通过研究双馈电机的调速原理,分别对双馈电机调速系统网侧和电机侧进行了分析,并从网侧的四象限控制着手,加以无转速传感器矢量控制在电机侧的应用,实现了一种基于网侧四象限控制的无转速传感器的双馈电机调速系统。     

水电机组调速器附加阻尼控制仿真试验

西南电网异步运行后带来的频率稳定问题突出,其中对超低频振荡的抑制的研究成果有待在实际电网中近一步实践。本文首先对超低频振荡问题进行了概述,指出了超低频振荡根源在于水电机组原动机控制系统,随后分析了现有振荡抑制措施的局限性并提出了基于调速器附加阻尼控制(GPSS)的超低频振荡抑制方法。基于时频分析的方法对控制参数进行了整定并在Simulink中搭建了单机带负荷水电机组调速系统模型验证了GPSS的抑制效果。最后,搭建了半实物化仿真试验平台并验证了GPSS的超低频振荡抑制效果,为GPSS在实际电网中的应用提供了实践支撑。     

一种宽转速范围的双馈电机调速系统

针对传统双馈电机调速系统调速范围较窄和起动过程存在冲击电流等不足,提出一种双馈电机混合调速系统.该系统在起动和低速段将定子绕组短路,转子侧采用变频调速运行方式,在中高速段则采用双馈调速运行方式,从而实现了双馈系统在宽转速范围内的平滑调速.理论分析和试验结果表明,该系统能够平稳起动,具有良好的调速性能,特别适用于风机水泵类负载.     

矩阵变换器—永磁同步电机调速系统研究

针对矩阵变换器双电压合成控制策略和永磁同步电机磁场定向控制的特点,以网侧输入性能和电机调速性能为控制目标,给出了永磁同步电机的交一交直接控制.分析双电压合成控制策略的原理并构建了基于dSPACE为主控单元的矩阵变换器-永磁同步电机调速系统的实验系统.仿真及试验结果表明,采用双电压合成控制策略的矩阵变换器-永磁同步电机调速系统达到了良好的控制效果,实现了较好的网侧输入性能.     

基于重复控制的单相整流驱动系统高功率因数实现方法

针对传统单相不控整流供电的调速系统存在的网侧功率因数低、畸变严重以及电机转矩脉动问题,本文提出一种基础重复控制的永磁同步电机(PMSM)驱动系统高功率因数实现方法,该方法拟实现以下目标:1)调节PMSM转速;2)优化网侧电流品质;3)提高网侧功率因数。分析了母线电压波动有效值与网侧功率因数之间的关系,得出降低母线支撑电容与网侧电流的内在联系,进而推导出整流侧功率、支撑电容功率和逆变侧功率的关系函数。此外,为了满足逆变侧功率随网侧电压二倍频周期性波动,引入重复控制器实现对正弦周期性内环q轴电流的高精度跟踪。最后,基于双15 kW的PMSM对拖调速系统实验平台进行实验验证与分析。结果表明,所提方法可实现驱动系统的三大控制目标,同时降低母线支撑电容可降低驱动系统成本和压缩体积。     

水电机组引起的超低频振荡特性及抑制措施研究

近年来,直流孤岛送出系统中陆续出现了振荡频率低于0.1Hz的超低频振荡现象,严重危害电网的安全稳定运行。研究表明,由于水电机组中存在水锤效应,若调速器控制参数设置不合理,系统的阻尼和稳定性会恶化,水电机组比例过高会使得系统中出现超低频振荡。针对此问题,首先建立含PID型水电机组调速器的多机系统线性化状态空间模型,求解出超低频振荡模式。然后,采用阻尼转矩分析法分析调速器控制系统的阻尼特性,并提出一种基于相位补偿原理的调速器侧电力系统稳定器(governorpowersystem stabilizer,GPSS)设计方法,可以通过GPSS来增加调速器控制系统阻尼,从而抑制系统的超低频振荡。最后,在3机9节点系统中,采用特征分析法,根据参与因子和根轨迹对超低频振荡特性进行分析得出:调速器控制系统确实深度参与了超低频振荡现象,通过合理设置调速器控制参数可以增大超低频振荡模式的阻尼比。同时,在单机单负荷和4机2区域仿真系统中验证了该文所设计的GPSS抑制超低频振荡的有效性。     

一种高功率因数的串级调速系统

介绍了一种串级调速系统，由普通三相全控桥逆变器加转子侧短路开关组成。用改变转子侧短路时间的控制方法，实现高功率因数运行。     

调速侧电力系统稳定器优化设计方法

为抑制由调速系统引起的弱阻尼低频振荡,提出调速侧电力系统稳定器优化设计方法.这一设计方法分为三步,依次为带通滤波器设计、调速侧电力系统稳定器相角补偿环节设计、调速侧电力系统稳定器增益设计.采用这一优化设计方法,在抑制低频振荡的同时可以确保调速系统调节速度满足一次调频性能要求.通过搭建电厂单机无穷大系统仿真模型,验证了这...     

基于矢量控制的双PWM调速系统仿真分析

针对传统变频器采用二极管整流供电的不足,用脉宽调制(PWM)整流器取而代之,构成双PWM调速系统。在PWM整流器和异步电机数学模型的基础上,分别设计了相应的解耦矢量控制系统,进而搭建了双PWM调速系统的Simulink仿真模型。仿真结果表明,该系统具有良好的动、静态性能,并且实现了网侧单位功率因数及能量的双向流动,从而验证了矢量控制系统设计的有效性。     

专家解疑

问1:变频调速运行频率为50Hz时,输入侧的电流小于输出侧的电流,为什么?答:根据能量守恒的原理,当变频调速系统的运行频率为50Hz时,变频器输入侧的电流理应不低于输出侧的电流。但在容量较大的变频调速系统中,实测的结果往往并非如此。这是由于输入侧的非正弦电流     

绕线式异步电机双馈调速系统控制分析

将SVPWM控制技术应用到双馈电机调速控制系统,转子回路采用双PWM变换器控制,实现了绕线异步电机功率因数高、谐波污染小等高性能的调速指标。首先推导了网侧PWM变换器的数学模型,设计出基于电网电压定向的电压、电流双闭环控制策略;其次推导了绕线异步电机双馈运行时的数学模型,提出了基于定子电压定向的转速、电流双闭环转子侧PWM变换器的控制策略;最后搭建了基于英飞凌XC2785X的双馈调速系统实验平台,实验结果验证了控制策略的可行性和有效性。     

单位功率因数的内馈斩波串调系统研究

提出一种基于PWM整流技术的内馈斩波串级调速系统。它采用IGBT代替晶闸管,并利用PWM整流技术,使网侧电流接近于正弦波,甚至可向网侧提供容性无功,以补偿串级调速系统产生的感性无功,因此可大大提高系统的功率因数,减少网侧谐波含量。文中介绍了PWM整流技术的工作原理和控制策略。通过仿真和实验进行了验证。     

切换型异步电动机双馈调速系统

常规双馈调速系统(DFM)用接于转子侧的小功率低电压变频器调节大功率高电压绕线异步电动机转速,但调速范围窄。介绍的切换型双馈调速系统(SDFM)保留了DFM所有优点,且可扩宽调速范围,实现零至最高速的恒转矩调速。它把整个调速范围分成高速和低速两段,高速段定子接电网,按DFM工作,低速段定子离网,改接直流励磁电源或三相短接,电机变成一台定、转子功能互换的同步电动机或异步电动机。由于技术相近,已掌握双馈风力发电技术的企业开发该系统很容易。     

利用PSS4B和GPSS附加阻尼控制抑制云南电网超低频振荡的对比分析

针对云南电网超低频振荡问题,对电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)(型号PSS4B)和调速器侧电力系统稳定器(governor PSS,GPSS)附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果进行对比分析。首先建立基于单机带负荷无穷大系统的小干扰分析模型,然后以云南电网某大型水电机组为算例,得到机组低频振荡和超低频振荡模式间的同源关系,最后通过特征根轨迹对比分析PSS4B和GPSS2种附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果差异。所得的结论对云南电网采取哪种附加阻尼控制用于优化一次调频和抑制超低频振荡具有参考价值。     

变频供电异步电动机转子断条状态下变频器一次侧特征电流分析

异步电动机变频调速系统已经广泛应用于工业生产之中。实现变频调速异步电动机转子断条故障的诊断,对保障安全生产、提高生产效率有十分重要的意义。目前,已经提出的转子断条故障诊断方法多是针对定子电流信号做频谱分析。然而,在变频调速异步电动机运行过程中易于测取的多是开关柜二次侧电流信号,即供电电流(变频器输入侧电流)信号。该文分析了异步电动机转子断条故障特征分量穿越变频器对供电电流信号的影响,基于定子电流频谱分析方法,分别对定子电流(变频器输出侧电流)和供电电流做频谱分析。仿真和实验结果显示,在供电电流信号中存在转子断条故障特征分量,进而可以据此实现变频供电异步电动机转子断条故障诊断。     

三相电压型PWM整流器在内馈斩波串级调速中的应用研究

把PWM整流技术引入到内馈斩波串级调速系统中,这样不仅可以提高串级调速系统的功率因数和减少交流侧的谐波含量,还可以有效地防止系统的逆变颠覆故障。建立了应用于串级调速系统的电压型PWM整流器的静态解耦模型,以此为基础进行了系统设计,并通过仿真验证了该方案的可行性。