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。     

飞机同步发电机的建模仿真方法研究

飞机上的交流电源多采用三级式无刷交流同步发电机,它由永磁副励磁机、交流励磁机和主发电机组成。针对飞机发电系统的稳态响应以及动态性能的仿真需求,和制造商提供的数据不能直接带入同步发电机数学模型的问题,通过研究同步发电机的运行原理,提出了在dq0坐标系下建立飞机同步发电机的动态数学模型的方法,通过对仿真模型所需参数与制造商提供的数据的具体意义与相互关系的研究,提出了由制造商所提供的数据向仿真模型所需参数的换算方法。利用SABER仿真软件建立飞机三级同步发电机的动态数学模型,填入由制造商所提供的数据计算出的仿真模型所需参数,结合调压器模型得到三级发电机的部分动态仿真结果,结果与理论分析具有很好的一致性,为飞机电源系统的设计提供了一个有效的工具。     

用支持矢量机建立电励磁双凸极发电机的非线性模型

作为一种新型的交流无刷电机,电励磁双凸极发电机输出经过桥式整流即可输出直流电,结构简单,可靠性高.但它是高度非线性、时变的对象,其磁链和电感均为励磁电流、相电流、转子位置的非线性函数,无法采用解析方法建立精确数学模型.支持矢量机(SVM)摒弃经验风险最小化(ERM)原则,而采用结构风险最小化(SRM)原则,可有效地应用于非线性建模.本文采用SVM建立了电励磁双凸极发电机磁链ψ(θ,if,ia,ib,ic)的非线性模型,所建模型拟合精度较高,其推广泛化能力也较强.所建模型为飞机高压直流发电系统的设计、动静态特性分析奠定了良好的基础.     

基于空间电压矢量调制的定子双绕组感应发电机系统电压控制技术

将空间电压矢量调制(space vector modulation, SVM)策略应用于定子双绕组感应发电机(dual stator-winding induction generator, DWIG)系统,不仅提高了直流母线利用率、降低了控制绕组侧静止励磁控制器(static excitation controller, SEC)的直流母线电压,而且有效降低了控制绕组电流谐波。该文在分析SEC数学模型的基础上,提出基于SVM的DWIG发电系统电压解耦控制策略,并对DWIG系统建压、突加突卸负载进行了仿真和实验研究,结果证明该控制策略具有良好的动静态性能。该文进一步拓展了SVM控制下的发电机转速运行范围,并用节点导纳法对该变速运行过程中的电压和电流关系进行了定量分析,实验结果验证了该方法的正确性。     

空间矢量调制技术频域调制模型的建立与验证

在对空间矢量调制(SVM)技术相电压调制波进行显化的基础上,利用双重傅里叶变换,建立了常规SVM的频域调制模型。该模型给出了SVM的频谱分布,有助于研究其谐波特性和传输带宽,对系统控制参数的优化和滤波器的设计有重要的理论指导意义。对该频域调制模型进行了实验验证。     

突风气象条件下电动飞机电推进系统 PI控制参数的设定方法

电动飞机电推进系统采用高效永磁同步电机作为主驱动,配备矢量控制器。飞机在巡航过程中不可避免地会遭遇突风,影响飞机的稳定飞行。通过建立电动飞机在巡航阶段遭遇突风时的空气动力学模型和电推进系统的动态响应数学模型,并对模型进行求解,给出了突风气象条件下电推进系统速度PI控制参数的设定方法。以某双座电动飞机的电推进系统为研究对象,采用MATLAB仿真和样机地面试验对速度PI控制进行了仿真分析和试验测试,对比了未考虑和考虑突风气象条件下的速度PI控制器的动态特性。仿真和样机试验结果表明:当飞机遭遇突风时,采用考虑突风气象条件的速度PI控制参数可以有效地降低螺旋桨的转速波动范围。     

双馈感应发电机的线性化动态模型及运行特性分析

对建立在定子旋转磁场坐标系中,以转子绕组励磁电压为控制变量的双馈感应发电机的3阶动态模型进行了线性化处理,得到了适用于小干扰稳定分析的双馈感应发电机状态方程和相应的传递函数.进而利用开环传递函数和根轨迹方法分析了发电机运行点与发电机动态品质的关系,并利用MATLAB软件对双馈感应发电机的控制变量在发生幅值不同的扰动变化时的动态响应做了对比仿真.该仿真分析将有利于了解双馈感应发电机的运行特性及掌握它的控制特性.文中提出的双馈感应发电机线性化模型适用于变速恒频双馈风力发电系统的相关研究.     

双凸极电励磁发电机非线性建模方法

在有限元分析所得磁链特性y(q, if, ia, ib, ic)的基础上,尝试分别采用自适应模糊神经网络(adaptive-network-based fuzzy inference system, ANFIS)、支持向量机(support vector machine,SVM)和3次样条插值法(Spline)建立60 kW 12/8极双凸极电励磁(doubly salient electromagnetic,DSEM)直流发电机非线性模型,并将基于3种模型的电机的静态特性与有限元分析结果相比较,以验证所建模型的逼近精度、推广预测能力及建模方法的有效性。根据3种非线性建模方法分别建立发电机非线性仿真模型,并用此模型对双凸极无刷直流发电机的空载和带载电压波形进行仿真,分析电机的空载特性和外特性,并与实验测试结果比较,进一步验证3种建模方法的性能,给出选用原则。     

基于EMD近似熵和SVM的电力线路故障类型识别

提出了一种基于经验模式分解(EMD)的近似熵和支持向量机(SVM)的电力故障类型识别的新方法.利用EMD良好的局域化特性和近似熵来量化故障特征.再与SVM结合进行故障类型识别.首先,对故障线路的三相电压信号进行EMD分解得到若干个能反映故障信息的本征模式分量(IMF);其次,选取三相电压的前4个IMF的近似熵值作为信号的特征向量.最后将构造的特征向量输入到SVM分类器进行故障类型识别.仿真表明,该方法能有效地提取故障特征,不同的故障类型,其三相近似熵变化明显不同,同一种故障类型,在不同故障位置、过渡电阻和初始相角情况下,其三相近似熵变化规律相似;与传统的BP网络相比,SVM网络具有训练样本少、训练时间短、识别率高的特点.     

基于EMD和相关向量机的短期负荷预测

为提高电力负荷预测的准确性,提出一种基于经验模态分解EMD(empirical mode decomposition)与相关向量机RVM(relevant vector machine)的短期负荷预测方法。该方法利用EMD将目标负荷序列分解为若干个不同频率的固有模态分量I MF(intrinsic mode function),通过分析各个分量的特征规律,构造不同的RVM模型对各分量分别进行预测,再将各分量预测值通过RVM组合得到最终预测值。仿真结果表明,通过EMD分解,预测效果有显著改善,而RVM模型较之BP神经网络模型与SVM模型具有更高的预测精度。     

船舶电站同步发电机状态反馈H∞调压器

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的响应特性.船舶电站同步发电机调压系统是一个非线性控制系统,为了分析系统的动态特性,首先建立同步发电机调压系统的非线性数学模型,然后以此为基础设计状态反馈H∞调压器.将H∞控制理论应用于同步发电机调压器的设计,把系统的性能要求转化为标准H∞控制问题,通过解Ri...     

基于Simulink的多电飞机电气系统运行特性研究

针对多电飞机电气系统结构日益复杂,其稳定性也愈加重要的现状,研究了电气系统中主电源、应急电源和负载模型的控制方法以及相互之间的影响。首先,详细介绍了基于SVPWM的双闭环控制下永磁同步发电机和电动机的运行策略;其次,分析了28 V航空蓄电池适配的双向DC/DC变换器的设计方法,并基于半桥拓扑设计和改进了电压电流双闭环控制方法;接着以恒功率负载为切入点,使用李雅普诺夫第一法和变换器的小信号模型分析,分别讨论了在不同运行状况下的系统稳定性。在Matlab/Simulink平台上搭建了电气系统仿真模型,仿真结果表明：恒功率负载对多电飞机电气系统的稳定性有较大的影响,而并网电气系统的抗干扰能力较强,且在运行状况切换时动态响应快,从而验证了模型的可靠性。     

具有阻尼和惯性的电流下垂控制研究

针对虚拟同步发电机控制策略的优良特性,研究了其在电流下垂控制中的应用。采用电流下垂控制算法取代虚拟同步发电机的有功/频率调节和无功/电压调节控制策略,保留其机械转动所具有的惯性和阻尼特性,舍弃其定子电气模块,使逆变器不仅具有电流下垂控制的优越性能,而且具备虚拟同步发电机的阻尼和惯性特征,增强电网频率和电压幅值的稳定性。通过在电压/电流双闭环控制器中引入虚拟阻抗,提升并网逆变器的鲁棒性。仿真实验结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计

动态状态估计是监测同步发电机动态行为的重要手段,准确的动态状态估计结果对于指导电力系统安全运行与高效控制具有重要意义。从数据驱动的角度出发,提出了基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计方法。该方法首先利用汉克尔动态模态分解算法从发电机动态响应数据中提取Koopman算子,进而以提取的Koopman算子为基础构建同步发电机状态空间模型,并利用卡尔曼滤波对同步发电机状态变量进行动态估计。该方法无须事先构建发电机模型及参数,实现了完全数据驱动的动态状态估计。仿真实验结果表明,在发电机模型及参数失配的情况下该方法估计精度明显高于传统以模型为基础的估计结果,具有较好的自适应性和鲁棒性。     

静止同步补偿器的建模与控制方法研究

介绍了静止同步补偿器的基本结构与工作原理.通过引入单极性二值逻辑开关函数,建立了基于变换器物理特性和拓扑结构的开关函数模型;同时根据瞬时无功功率理论建立了STATCOM系统的指令电流运算系统与直接电流控制方法.基于数学模型与直接电流控制在MATLAB中建立了STATCOM的仿真系统,对其静态、动态性能进行了仿真分析.仿...     

30kW 防尘涉水稀土永磁发电机的研制

采用稀土永磁材料设计的实用型同步发电机,具有体积小、质量轻、电性能指标优良、防尘涉水、免维护、效率高、节能效果显著等优点,可广泛用于航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。     

Linear and nonlinear excitation of a synchronous generator using a thyristor—magnetic amplifier regulator

This work introduces a new form of exciter—regulator for the dynamic control of a synchronous generator connected to a thyristor-controlled load. The method, called ‘linear and nonlinear excitation’, uses a combination of a thyristor bridge and a magnetic amplifier. The magnetic amplifier operates in either a linear or a nonlinear mode, associated with steady-state and dynamic generator operation, respectively. The linear mode of operation corresponds closely to operation of the conventional Goldington form of exciter system. The unique, nonlinear mode of operation of the proposed regulator gives greatly improved transient performance.     

基于降阶模型的多电源微电网小干扰分析

与传统大电网不同,微电网中电源种类较多,典型的微电源接口包括同步发电机、逆变器等,这使得微电网小干扰机电暂态分析时电网模型复杂,分析难度大。本文提出了含同步发电机和逆变器接口的微电网小干扰分析降阶模型,同步发电机采用三阶模型加一阶励磁控制器模型,逆变器忽略电流环、锁相环等快速动态过程,仅考虑功率环等慢动态过程。各个微电...     

Synchronous generator stability due to multiple faults on unbalanced power systems

This paper investigates the dynamic behavior of a synchronous generator connected to an unbalanced three-phase power system which is subjected to a shunt fault at one location and blown fuses or open conductors at another location. The method involves phase frame representation of the line. The imbalance created by large single-phase loads, untransposed lines, conductor bundles, etc., is reflected in polyphase impedance matrices. Consequently, line removals, additions, impedance changes, conductor and faulted phase openings can be simulated based on the boundary conditions. Thus, the proposed method makes it possible to study the synchronous generator stability due to any combination of single or multiple asymmetrical series and shunt faults occurring anywhere in the system and the results of several case studies are presented. A significant finding is that certain faults cause the generator to lose synchronism only after several cycles of the rotor angle swing curve. In such cases it is therefore no longer correct to judge the system's stability only on the ‘first swing cycle’ of the rotor angle.