MMC功率接口稳定性分析方法及改进措施

为了解决模块化多电平换流器(MMC)数模混合仿真功率接口稳定性问题,根据Routh判据推导出了基于电压型理想变压器算法功率连接技术的数模混合仿真系统接口稳定的必要条件。针对由功率放大器等接口设备带来的系统延时,提出了一种延时补偿技术。对工作于STATCOM模式下的MMC进行等效建模,并在PSCAD仿真软件中实现了基于电压型理想变压器算法的401电平MMC数模混合仿真。仿真结果表明了Routh判据用于数模混合仿真功率接口稳定条件的正确性以及延时补偿技术的有效性。     

MMC功率接口稳定性分析方法及改进措施

为了解决模块化多电平换流器（MMC）数模混合仿真功率接口稳定性问题,根据Routh判据推导出了基于电压型理想变压器算法功率连接技术的数模混合仿真系统接口稳定的必要条件。针对由功率放大器等接口设备带来的系统延时,提出了一种延时补偿技术。对工作于STATCOM模式下的MMC进行等效建模,并在PSCAD仿真软件中实现了基于电压型理想变压器算法的401电平MMC数模混合仿真。仿真结果表明了Routh判据用于数模混合仿真功率接口稳定条件的正确性以及延时补偿技术的有效性。     

电力系统功率连接装置接口稳定性问题及其改进措施

对于功率接口的安全性和可靠性而言,闭环稳定性是首先必须解决的问题。实际应用中,功率接口延时和接口中的直流偏移问题是影响仿真稳定性的2个重要因素。通过采取延时补偿解决延时带来的稳定性问题,针对接口中的直流偏移问题提出了一种直流控制环。现场实验证明,延时补偿方案有效消除了接口误差,直流控制环较好地抑制了功率接口中的直流分量,改进的混合接口方案具有较高的接口稳定性以及良好的动态性能。     

数字物理混合仿真系统的建模及理论分析（二）接口、稳定性与相移分析

基于混合仿真系统的离散动态模型,分析了混合仿真系统稳定的判据.在一个典型的一阶电路中,推导了混合仿真系统无直流稳态误差的条件,并设计了使混合仿真结果与真实解一致的接口算法.分析了步长和接口延时对混合仿真结果相移的影响,推导了相移的近似表达式.仿真步长等于接口延时的2倍时相移最小.通过仿真比较了不同接口算法和积分算法的效果,并验证了理论分析得到的结论.     

功率硬件在环仿真稳定性分析及功率接口研究

功率接口装置作为连接数字仿真与被测实物的重要环节,对于功率硬件在环(PHIL)仿真技术的稳定性与精度起到决定性作用。基于PHIL接口等效建模理论,建立PHIL的电路模型,分析其稳定性;基于重复控制理论,设计功率接口控制策略,保证仿真稳定性与精度;加入电压外环P控制,提高动态性能。搭建PHIL仿真试验平台,以380 V、50 k W功率接口装置实现了复杂系统的混合实时仿真,且稳态特性好、动态响应快、鲁棒性强。     

电力系统数字物理混合仿真接口算法综述

数字物理混合仿真结合了动态物理模拟仿真和实时数字仿真的优点,是进行复杂电力系统研究分析的有效手段;接口算法是保证其闭环稳定性和仿真精确性的关键。文中给出了数字物理混合仿真系统构建的总体结构;对已有接口算法的基本原理、建模方法、存在的问题及其改进方法进行了详细的分析;通过仿真验证了理想变压器模型法、输电线路模型法与阻尼阻抗法的稳定性和精确性性能,并对各类算法的适用领域进行了总结。最后,针对数字物理混合仿真接口算法存在的问题与不足,提出了今后的发展方向和需要解决的关键技术问题。     

一种改进功率硬件在环仿真稳定性与精度的接口算法

混合实时仿真技术又称为硬件在环(Hardware In the Loop,HIL)仿真技术作为新兴的仿真技术,受到广泛的关注,其突出的可靠性与准确性已被证明是电力系统规划、设计、装置测试及新能源并网测试等方面的有效手段,然而稳定性与精度问题是HIL仿真技术的关键指标,为了改变HIL仿真的稳定性与精度,提出了几种不同的HIL仿真接口算法,并建立HIL仿真系统模型,分析其稳定性与精度。并分析比较几种不同接口算法对原系统的稳定性与精度的改进,得出最佳的功率接口算法,最终通过仿真来验证所提出的功率接口算法的有效性与准确性。具有极强的工程使用价值,为硬件在环仿真技术的研究、发展提供了基本保障和良好的平台。     

基于时序分析的数字物理混合仿真技术:（三）稳定性分析

基于离散动态模型,对电力一次系统数字物理混合仿真的稳定性进行了研究。将混合仿真理解为一种数值方法,其稳定性由延时系统和离散动态模型的稳定性决定。基于延时微分方程组的理论,分析了延时系统的稳定性及离散动态模型的稳定性,并推导了接口稳定性的条件。通过LC二阶电路的混合仿真实验,验证了理论分析的结论。     

MMC-HVDC功率硬件在环仿真的SDIM-ITM接口算法与延时补偿

针对功率接口硬件延时影响MMC-HVDC功率硬件在环仿真精确性问题,设计了一个模拟一阶RC高通滤波器的相位超前校正单元进行延时补偿。MMC采用戴维南等效电路模型,以便于计算SDIM接口中的实时阻尼阻抗和降低数字仿真计算量。MMC-HVDC功率硬件在环仿真采用SDIM-ITM接口,其中ITM接口作为驱动环节,SDIM接口作为观测环节,在运行点变化和故障条件下呈现出较高的稳定性和精确性。但接口延时(或功放延时)对物理侧仿真精度影响较大。故通过所设计的相位超前校正单元对激励功放的交流电压信号进行相位补偿,以进一步提高物理侧仿真精度。仿真结果验证了该延时补偿方法的有效性。     

柔性直流输电系统数字物理混合仿真改进阻尼阻抗接口算法

针对功率接口引起的稳定性和精确性问题,提出了一种适用于基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统数字物理混合仿真的改进阻尼阻抗接口算法。根据MMC中功率器件断态电阻通常远大于通态电阻的特性,简化了阻抗计算过程,并采用绝对稳定且精度较高的梯形积分法对子模块电容进行离散化,实现了MMC正常运行工况下阻尼阻抗接口算法阻抗的高效匹配;结合MMC闭锁运行时的特点,提出了其闭锁时阻抗的实时匹配方法;基于傅里叶分解重构电压信号的方法实现了接口延时补偿控制,以提高系统的仿真精度。在PSCAD/EMTDC中建立了基于所提接口算法的双端MMC-HVDC数字仿真系统,对不同运行工况进行了仿真,结果表明改进阻尼阻抗接口算法可以保证混合仿真系统在不同扰动下稳定运行,且有功功率最大相对误差小于1.5%,具有优越的稳定性和精确性性能。     

含构网型MMC的受端电网暂态稳定解析分析方法

针对新型电力系统中,构网型非同步机电源和同步机电源之间可能发生的暂态失稳现象,提出了适用于含构网型模块化多电平换流器（MMC）的受端电网暂态稳定解析分析方法。在故障期间和故障清除后系统中分别采用电流源和电压源对构网型MMC进行建模,并据此模型提出了临界切除角和临界切除时间的解析计算方法。基于所提解析分析方法,研究了MMC故障期间注入电流幅值和相角、故障位置、同步机和MMC对负荷的供电占比等关键因素对系统暂态稳定的影响机理。基于PSCAD/EMTDC搭建的电磁暂态仿真模型验证了所提解析分析方法的有效性、准确性和鲁棒性。     

DMFC性能稳定性改善措施的探索

从物料性质变化的角度,结合交流阻抗谱和极化曲线,提出缓解直接甲醇燃料电池(DMFC)性能衰减的措施。采用阳极氢离子置换、建立无金属质阳极供料通道和更换甲醇储液瓶等措施,减缓电池性能衰减,机理是补充氢离子,使电池内离子的载流子浓度提高,解决电池内阻增大带来的性能衰减;同时,氢离子的浓度的提高,可向阴极提供更高浓度的反应物氢离子,进一步降低电池的性能衰减;更换无金属质的阳极供料通道,避免"阳离子效应";消除阳极副产物对甲醇电催化氧化的抑制作用。改善后,DMFC在稳定性运行中,功率密度衰减速度减小为初始状态的50%。     

含风电孤立中压微电网静态电压稳定性分析及改善策略

分析了孤立微电网中双馈异步风力发电机组(DFIG)的功率电压特性,针对微电网不同运行方式约束,为改善含DFIG微电网的静态电压稳定性,提出了基于就地层储能稳定控制、DFIG快速变桨控制的静态电压稳定增强控制策略。基于PSCAD/EMTDC建立了微电网系统和稳定控制策略模型,研究结果表明,在不同运行方式下风速扰动时,提出的增强控制策略能有效增强微电网的静态电压稳定性,确保微电网的安全稳定运行。     

500 kV交流长线路稳定性及其提高措施研究

着重研究了含500 kV交流长线路的电力系统稳定性,提出了一系列提高500 kV线路输电能力的措施.详细模拟了传输功率一定的情况下,采用不同措施时系统的稳定情况.仿真计算的结果表明:增加交流通道的回路数、增加中间开关站可改善网络结构,提高系统稳定性.静止无功补偿器的动态性能与其安装地点有关,单独使用效果不明显.采用串联补偿器或静止无功补偿器与串联补偿器结合的方式可以有效提高系统稳定性,扩大线路输送容量.     

500 kV交流长线路稳定性及其提高措施研究

着重研究了含500kV交流长线路的电力系统稳定性,提出了一系列提高500kV线路输电能力的措施。详细模拟了传输功率一定的情况下,采用不同措施时系统的稳定情况。仿真计算的结果表明:增加交流通道的回路数、增加中间开关站可改善网络结构,提高系统稳定性。静止无功补偿器的动态性能与其安装地点有关,单独使用效果不明显。采用串联补偿器或静止无功补偿器与串联补偿器结合的方式可以有效提高系统稳定性,扩大线路输送容量。     

用于提高电压稳定裕度的发电机无功出力管理

电力系统电压稳定裕度大小与系统无功储备相联系,研究了通过管理系统发电机的无功出力来提高系统的电压稳定裕度。把重新安排系统无功出力形成一个优化问题,采用伪梯度进化算法(PGEP)寻求全局的最优解,在搜索过程中利用模式分析技术指导寻优方向。对新英格兰10机39节点系统的仿真分析表明,与常规进化算法(SEP)相比,所提出的方法具有更快的收敛速度与更好的寻优能力,能够增加系统的无功储备,同时减少系统的有功及无功损耗,在不增加新设备及不改变系统有功分布的情况下使系统的电压稳定裕度得到明显提高。