光伏发电系统暂态建模与等值

随着光伏并网电站的数量增多、容量增大,其对电网的保护与控制的影响不可忽略。建立光伏发电站的电磁暂态仿真和等值计算模型是研究其并网特性及对继电保护影响的基础。介绍了光伏电站接入电网的常见形式,建立了一种通过单级式逆变器并网的光伏发电单元模型,并利用在PSCAD/EMTDC上搭建的光伏发电系统电磁暂态仿真模型验证了其在稳态和暂态条件下的有效性。在此基础上,给出了一种由光伏发电单元组成的光伏电站的等值计算模型,并仿真验证了其有效性。     

大型风电场等值建模与仿真分析

在研究大型风电场动态特性时,对风电场进行等值建模是一个重要课题。根据风机位置和尾流效应的影响对风电场进行区域划分,将风力发电机组合并简化,在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立风电场整体简化模型,对不同的等值模型进行对比分析,给出了各种模型的优缺点和各自的实用性,并提出在动态仿真中风电场简化模型应用的建议。     

基于PSASP／UD光伏系统建模与并网仿真

在研究光伏并网系统的主要技术指标、控制策略、输出特性的基础上,利用电力系统分析综合程序PSASP／UD,开发、添加了适用于复杂网络环境下的系统模型,使模型具备光伏并网仿真的能力。将模型接入系统CEPRI-36算例,进行潮流稳态计算和短路暂态仿真。算例仿真证明了该模型能够准确地模拟光伏并网系统的输出特性,验证了理论方法的正确性。     

基于PSASP的光伏并网系统建模与稳定性研究

在PSASP仿真环境下,开发了光伏并网发电系统中的光伏电池、MPPT控制器、蓄电池组、逆变器及DC-DC升压器的机电暂态模型,研究了光伏并网保护系统中的过/欠电压保护、过/欠频保护、过电流及短路电流保护、电压不平衡保护模型,应用这些模型建立了可用于电力系统稳定性分析的光伏电站仿真模型。最后,以接入光伏电站的某西部孤立电网为例,研究了光伏电源不同容量、不同功率因数接入方式对电网潮流的影响,以及故障扰动下的暂态稳定影响,验证了模型的正确性。     

基于FPGA的光伏发电系统暂态实时仿真

介绍了分布式发电系统暂态实时仿真的主要难点,研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的电力电子设备和控制系统的实时仿真方法以及不同步长下电气系统与控制系统的仿真时序和交互方法。在此基础上,设计了具有高度并行性、内存分布性及流水线架构的多种典型分布式电源控制元件模块,搭建了光伏电池及其控制系统模型,并以单极光伏发电系统为例对所提的暂态实时仿真器在多个步长下进行了验证,通过与PSCAD和RTDS软件仿真结果的对比,验证了所提实时仿真器的正确性。     

计及高渗透率光伏的配电网广义负荷一体化等值建模

计及光伏等新能源电源的配电网广义负荷模型,通常是在传统综合负荷模型的基础上并联新能源电源的等值模型,其结构庞大,模型阶数较高,使得参数难以辨识。提出一种计及光伏的配电网广义负荷一体化等值建模方法,其简化了模型结构,且无需依赖光伏发电系统的出力数据。基于光伏发电系统动态特性的理论和仿真分析,提出光伏发电系统的多项式等值模型;建立光伏发电系统和配电网静态负荷的一体化模型,扩展参数取值范围,并采用改进遗传算法对模型参数进行辨识。基于DIgSILENT-MATLAB联合仿真平台的仿真结果表明,所提一体化等值模型能够较为准确地描述计及光伏发电系统的配电网广义负荷的动态特性。     

基于高频等值阻抗的机电-电磁暂态混合仿真接口模型

机电-电磁暂态混合仿真是当前研究大规模并网变流器与电网之间交互作用稳定性的有效手段,由于并网变流器的宽频带响应特性,使得传统以基频等值为目标的戴维南接口模型不再适用。针对于此,文中提出了一种基于高频等值阻抗的接口模型,该模型以受控源形式的戴维南等值电路为基础,既能体现机电-电磁侧交互的宽频特性,又具有较高的仿真精度。仿真算例验证了所提出模型的有效性。     

基于同调等值的多变流器系统聚合降阶建模

电网故障时,多锁相环同步型变流器系统面临严重的暂态同步失稳问题。然而多变流器系统模型阶数高,交互耦合复杂,给暂态同步稳定分析带来严峻挑战。为此,该文提出基于同调等值的多变流器系统聚合降阶方法。首先建立了多变流器系统等值摇摆方程,发现阻抗压降的差异是导致同母线与不同母线变流器同调特性差异的原因。在此基础上,提出基于阻抗压降的多变流器系统同调判据。接着,在功率约束条件下给出同调变流器群等值电路参数的计算方法,并借助惯性中心的概念通过聚合锁相环摇摆方程,得到等值控制参数的计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件与RT-LAB实验平台验证了所提同调等值方法的有效性。     

基于RBF神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法

针对广义负荷建模中的光伏并网系统模型难以适应不同逆变器控制和频率扰动的动态响应问题,提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法。首先,建立了光伏并网逆变器不同控制策略响应波形的检测判据。然后,构建了以电压-频率扰动为输入,有功功率和无功功率为输出的光伏并网系统RBF神经网络模型。最后,在Matlab/Simulink中搭建了光伏并网系统模型,并将其接入IEEE14节点配电网进行仿真验证。结果表明,构建的光伏并网自适应等效模型能够有效辨识电压频率给定控制、有功无功给定控制、下垂控制策略类型,能够准确反映光伏并网系统在不同电压、频率扰动下的有功功率、无功功率的动态响应特性。     

线路保护实时仿真自动测试平台设计

阐述了实时数字仿真的现状,分析了数字实时仿真器RTDS的优缺点,提出了一套线路保护设备实时仿真自动测试方法。利用实时数字仿真器、VB语言和数据库,设计开发了一个实时仿真自动测试平台。利用仿真平台的专业性、VB语言的兼容性以及数据库信息存储的准确性和规范性,考虑可靠性约束,建立了简明的人机界面,实现了线路保护设备测试流程自动化实现方法。通过线路保护设备测试验证了该系统的准确性、可靠性及实用性,具有推广价值。     

光伏虚拟同步发电机建模与仿真研究

为提高光伏虚拟同步发电机建模的准确性,给出了计及光伏输出最大功率点跟踪、储能、并网逆变器于一体的光伏虚拟同步发电机的建模方法。首先,考虑光伏阵列及蓄电池储能的输出特性,分直流和交流两部分建模,得到其各自的输出功率数学模型。其次,结合光伏输出最大功率点跟踪和储能的双环控制,提出一种分层协调的虚拟同步发电机控制策略,给出光伏虚拟同步发电机四种运行模式,并综合交直流输出特性,获得光伏虚拟同步发电机四模式运行的等效输出静态模型。最后,通过Matlab/Simulink平台搭建了光伏虚拟同步发电机的仿真模型。仿真结果验证了所建模型的准确性及控制策略的有效性。     

基于FPGA的直流变压器实时仿真研究

随着高频电力电子开关器件技术的逐渐成熟,直流变压器的研究和应用得到了越来越多的关注。由于直流变压器的高频特性,现有的基于CPU的实时仿真技术,其计算步长一般是10 μs级别的,无法精确地实时反应直流变压器的高频特性。鉴于此,提出了采用FPGA技术来进行直流变压器的实时仿真,由于FPGA的并行计算特点,其计算步长可以达到纳秒级别,可以精确地反应直流变压器的高频特性。给出了直流变压器的拓扑结构,建立了相应的直流变压器FPGA模型,并设计了相应的控制算法。经过实时仿真研究,验证了基于FPGA的直流变压器实时仿真模型及所设计控制算法的可行性和有效性。     

A new converter equivalent circuit for fast digital simulation of multiterminal HVDC systems

Contents A new converter equivalent circuit suitable for dynamic simulation of multiterminal HVDC systems with multibridge converters is presented. Using this circuit all possible operating modes of the converter can be analyzed by means of one topological matrix only. It is shown that the proposed converter equivalent circuit increases the flexibility of the simulation and considerably reduces the computations required to obtain the state equations of the converter as a function of the conduction state of the valves. Computer results of selected abnormal operating conditions are also presented to demonstrate the inherent accuracy and the capability of the proposed converter equivalent circuit.

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Ein neues Stromrichterersatzschaltbild für schnelle digitale Simulation eines HGÜ Systems mit mehreren Unterwerken

Übersicht Ein neues Stromrichterersatzschaltbild geeignet für die Simulation dynamischer Vorgänge von HGÜ Systemen mit mehreren Unterwerken und vielen Drehstrombrückenschaltungen wird beschrieben. Die Anwendung dieses Ersatzschaltbildes ermöglicht die Analyse aller möglichen Funktionsarten des Stromrichters mit Hilfe nur einer topologischen Matrix. Es beweist sich noch, daß durch das vorgeschlagene Ersatzschaltbild eine höhere Simulationsflexibilität erreicht werden kann. Der Rechenaufwand zur Bildung der Zustandsgleichungen des Stromrichters abhängig vom momentanen Leitungszustand der Ventile wird wesentlich reduziert. Rechenergebnisse für speziell gewählte nicht normale Betriebszustände werden dargestellt, um die existierende genauigkeit und die Fähigkeiten des vorgeschlagenen Ersatzschaltbildes zu demonstrieren.

     

基于高精度数字温度传感器测试系统及建模仿真

本文针对高精度温度传感器测温效率低,提出了一种高精度批量测温系统及其测试方法,且具有多芯测试能力。 针对 铂电阻 PT100 测试精度低,提出了分类法、二分扫描法、逐次逼近法对铂电阻 PT100 进行校准,校准后在-65 ℃ ~ 145 ℃ 温度区 间最大测温误差值由 0. 412 ℃ 变为 0. 021 ℃ ,测温精度提升 94. 9%。 同时建模仿真了系统的稳定性、测温时间和测温精度,首 先对恒温装置外壁到内壁和内部腔体冷流体的对流换热进行传热学建模,仿真结果表明恒温装置只需 75. 2 s 便能够达到热平 衡;接着对待测电路发热、基座散热、校准后铂电阻进行综合热仿真建模,仿真结果表明系统测温精度可达 0. 016 ℃ ;最后对几 款经典高精度温度传感器的外温和内温进行测试验证,结果表明系统能够对 0. 031 ℃测温精度的温度传感器进行测试,系统能 够很好满足测温需求。     

基于Matlab的改进光伏模块仿真模型研究

建立准确高效的光伏模块电气模型是进行光伏发电技术研究的重要基础。在单二极管电池模型的基础上,推导了光伏模块模型。分析了二极管排放系数和串联电阻对光伏模块输出特性的影响,并对其进行改进,提高了模型的精确性。在Matlab/Simulink平台下,结合S函数构建了实用光伏模块的仿真模型,并在不同辐照强度和温度下进行了测试。结果表明所提模型准确反映了光伏模块输出特性的影响,具有精度高、通用性强的优点。为光伏发电系统最大功率跟踪的研究提供了基础。     

基于参数测量的风力发电场等值建模方法研究

风电场的动态等值建模已成为分析大型风电场并网特征的重要研究手段,目前对单个双馈感应发电机(DFIG)的特性研究已经非常广泛,但是对风电场的整体特性还鲜有研究。由于风力发电机之间运行的巨大差异,多机等值模型更能充分反映风电场的动态特性。为确定多机等值模型的发电机参数,文中基于公共耦合点(PCC)测量的数据,详细解释了对数据的处理方式,在充分考虑对外特性的基础上,利用改进粒子群算法(MPSO)对等值风力发电机的参数进行识别。建立了基于DFIG的风力发电场(WPP)的多机等值模型,与风电场精细化模型对比,表明采用文中方法建立的风力发电场等值模型能够比较准确的反映风力发电场的动态特性,验证了该方法的有效性。     

基于ARM的数字式光伏电池模拟器

详细分析了光伏电池阵列的电气特性,提出了光伏电池模拟器数字式控制的理论依据。设计了基于ARM控制的主电路为BUCK电路的数字式光伏阵列模拟器,并采用电压、电流双环PI调节对BUCK电路进行控制,以提高系统的动态响应能力及稳定性。对光伏电池特性曲线进行分段多项式拟合,基于ARM控制单元完成采样、计算和PWM输出,实现对光伏电池模拟器的数字式控制。在Matlab中建立了数字式光伏电池模拟器仿真模型,实现了不同负荷下的输出特性仿真,验证了设计的合理性。     

基于NACS-PSO算法的光伏系统 MPPT控制研究

对于局部遮阴下的光伏阵列,传统的最大功率点跟踪算法收敛速度慢、精度差、功率波动大且容易陷入局部最优。为此,提出一种基于新型自适应布谷鸟算法与粒子群算法相结合的复合算法。该方法在布谷鸟算法中引入自适应发现概率和自适应莱维飞行步长控制因子,同时加入对立种群策略,以提高算法收敛速度和全局寻优能力。在算法前期,用粒子群算法全局搜索快速找到全局最大功率点附近,后期用新型自适应布谷鸟算法在局部范围内精准寻优,以快速、准确和稳定地跟踪到全局最大功率点。仿真结果表明,本文提出的算法在四种光照模式下的收敛时间和跟踪误差分别为0.106 s和0.012%、0.108 s和0.034%、0.110 s和0.059%、0.106 s和0.031%,均优于其他算法,验证了本文算法在六种对比算法中,收敛速度最快、跟踪精度最高、功率波动最小、陷入局部最优的可能性最小。