海上风电MMC-HVDC联网系统控制策略

该文提出提升海上风电场联网运行性能的高压柔性直流输电系统功率控制策略。采用附加频率控制保持风电机组机械功率和电磁功率的平衡,定交流电压控制维持风电场交流侧电压幅值和相位恒定;提出注入三次谐波调制信号的换流站功率运行区间优化方法,有效防止风速突变引起风电机组输出功率超过额定值而导致的换流站闭锁事件,并采用PR控制器对三次谐波调制信号所引起的高次谐波进行抑制。通过数字物理混合仿真系统,构建8台双馈风电机组的风电场通过柔直联网的系统模型,仿真结果表明设计的控制方法具有良好的动态、稳态特性。     

弱电网下光伏并网逆变器稳定运行组合控制策略

为提高弱电网下光伏接入的并网电流质量和系统的稳定裕度,提出一种基于公共耦合电压点的选频前馈结合相位超前校正的组合控制新策略,该策略设计选频环改善电网电压前馈函数,使其既保留对电网背景谐波的抑制,又避免稳定裕度的下降,同时提出在电流通路中设计超前补偿校正环节,补偿弱电网阻抗引起的系统相角裕度下降,增加稳定裕量,从而提高光伏并入弱电网的并网电流质量和系统的稳定裕度。通过仿真和实验验证该策略对谐波抑制和稳定裕度提高的有效性。     

齿谐波励磁的混合励磁发电机带整流负载的定子铁耗计算

针对混合励磁发电机带整流负载时谐波含量增加对定子铁心损耗的影响,建立了齿谐波励磁的混合励磁发电机带整流负载的有限元场路耦合模型,分析了发电机带整流负载在齿谐波励磁系统断开和接通两种工况下的线电压谐波分量,借助传统定子铁心损耗计算模型计算出线电压谐波分量对定子铁心损耗的影响。同时利用有限元电磁仿真软件计算出电机空载及两种工况下的定子铁心损耗,仿真与计算结果比较表明,该计算方法在一定的误差内准确性较高。     

风电汇集地区次/超同步谐波分析方法研究

对频域特性良好的Blackman窗和4项3阶Nuttall窗做卷积运算得到混合卷积窗函数,并推导出三谱线插值修正公式。基于全相傅里叶变换(apFFT)的相位不变性,利用峰值频点附近最大与次大幅度谱比值,提出Hanning双窗apFFT双谱线插值参数分析算法。因加混合截断窗插值FFT的频率与幅值参数分析误差较低,apFFT可以精准获得相位谱信息,由此提出一种组合型次/超同步谐波参数分析算法。仿真对比实验证明,所提算法在稳态与非稳态下均能有效且精准地实现谐波参数分析。最后,将该算法应用于风电并网模型风电场电流频谱分析及新疆哈密地区次/超同步谐波分析,验证其有效性。     

一种非同步采样下的介损测量方法

由于电力系统频率波动的影响，用于测量介损的谐波分析法很难满足整周期采样，产生的泄露误差将影响基波相位测量的精度。分析了频谱泄露和栅栏效应产生的原理。为了提高谐波分析法的计算精度，对谐波分析法进行了改进，并与未改进方法进行了对比，并用MATLAB软件进行了仿真，通过仿真证明了方法的有效性。     

基于EMAF的新型电力系统电压畸变工况下并网逆变器快速锁相方法

为了提高新型电力系统电压畸变工况下电压信号同步相位的检测精度,提出了一种基于增强型滑动平均滤波(EMAF)算法的快速锁相算法。首先使用dq旋转坐标变换获得直流电压信号;然后利用EMAF算法滤除谐波、负序分量及噪声;最后,通过数学推导公式获得并网同步信息,实现并网逆变器的高性能控制。该算法无需复杂的锁相闭环回路,即可实现同步相位和电压幅值的快速检测,消除电网电压幅值、相位和频率跳变对正序分量提取的影响,具有较强的适应新型电力系统畸变环境的能力。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于双点检测SRAPF的环形配电系统背景谐波衰减策略研究

对于环型配电网,具有较高的供电可靠性,已然成为一种发展趋势,其线路电感与功率因数校正电容之间的谐振使得系统背景谐波电压谐振放大,导致电力系统中的谐波电压严重畸变。针对环形配电网中谐波谐振现象,提出一种基于双点检测单阻性有源滤波器(double point detection of single resistive active power filter,DPDSRAPF)的谐波衰减策略,即检测环形配电网中2个节点(其中一个节点为中点,另一节点为中点以外的节点)的谐波电压,而APF和非线性负载改变等工况下,具有更好的鲁棒性和谐波衰减效果。仿真分析和实验结果均验证该方案的正确性和有效性。     

高谐波电网工况下光伏逆变器控制策略研究

在不同电网工况下,光伏并网逆变器所接负载不同,产生了电流谐波及电网电压畸变等问题。文章提出了全前馈控制与多级比例谐振(Proportion Resonant,PR)相结合的控制策略。该策略对电网电压前馈部分进行改进,加入滤波环节,改善系统实时性并降低了电网电压背景谐波对光伏逆变器的影响;使用多级PR选频补偿控制器,减少交流静态误差,实现对特定次谐波进行补偿,有效减少并网电流谐波含量。最后,在Matlab/Simulink仿真及实验样机上对所提控制策略进行验证,实验结果表明,该控制策略可明显消除电压电流谐波,并改善系统鲁棒性。     

双自由度PID-Ⅲ型锁相环在新能源系统的应用

针对电网故障(电压跌落、频率跳变、谐波、其他扰动等）对锁相环相位检测快速性和准确性产生很大影响的问题,文章提出一种基于双自由度PID补偿的快速准确跟踪配电网电压相位信息的锁相环技术,并结合Ⅲ型系统内模特性,给出了双自由度PID补偿器5个参数的设计方法,最后运用MATLAB/Simulink与两种传统的锁相环技术进行仿真对比。结果表明,文章所提锁相环技术能够抑制谐波、直流分量和不对称分量对锁频环的影响,利用PID微分补偿环节显著提高了响应速度,同时实现无静差跟踪加速度信号。     

针对不平衡电网的谐波检测新方法

为解决不平衡电网中电压相位偏移及电流中存在不平衡分量对谐波检测造成的影响,利用二阶广义积分原理设计了一种适用于电网电压不平衡且可抗直流分量干扰的锁相环;其次,在传统d-q变换谐波检测法的基础上做出改进,利用对称分量法提取负序基波电流,经Park变换得到负序基波电流在正序坐标系下的交流分量,从而消除传统谐波检测方法在三相不平衡工况下对正序基波电流检测时的误差。经仿真验证分析,该方法能有效检测出不平衡电网中的谐波电流。     

考虑预测误差分析的混合储能补偿优化策略

为提高风电场预测功率精度,对于风电场和混合储能构成的风储混合系统,提出基于预测信息搭建的混合储能补偿方案。首先,依据风电预测误差进行概率统计分析,提出风电功率预测误差的分层补偿策略,制定针对补偿预测误差的允许误差域及置信区间补偿域。其次,利用储能对不同误差层的预测误差给出相应的储能补偿方案,基于小波包分解将超出区域外待补偿预测误差分解,通过不平衡功率DFT分频法确定临界点作为功率型储能和能量型储能的目标分配值,对于荷电状态越限问题通过自适应模糊控制进行二次修正。最后,以新疆某风电场为例进行仿真分析,结果表明所提策略可有效减少风电功率预测误差。     

光伏发电系统的并网模糊PID控制

在三相两级式并网逆变器数学模型的基础上,将模糊PID控制策略引入光伏发电系统的并网控制中。通过数字仿真和物理仿真表明模糊控制与PID控制相结合的模糊PID控制,改善了光伏系统并网控制的动态过程,能够实现光伏系统的平滑并网。     

Key stress extraction and equivalent test method for hybrid DC circuit breaker

Firstly, relevant stress properties of millisecond level breaking process and microsecond level commutation process of hybrid HVDC circuit breaker are studied in detail on the basis of the analysis for the application environment and topological structure and operating principles of hybrid circuit breakers, and key stress parameters in transient state process of two time dimensions are extracted. The established digital simulation circuit for PSCAD/EMTDC device-level operation of the circuit breaker has verified the stress properties of millisecond level breaking process and microsecond level commutation process. Then, equivalent test method, circuits and parameters based on LC power supply are proposed on the basis of stress extraction. Finally, the results of implemented breaking tests for complete 200kV circuit breaker, 100kV and 50kV circuit breaker units, as well as single power electronic module have verified the accuracy of the simulation circuit and mathematical analysis. The result of this paper can be a guide to electrical structure and test system design of hybrid HVDC circuit breaker.     

面向电力信息物理系统协同控制的实时硬件控制器在环联合仿真平台

分布式协同控制算法已广泛应用于电力信息物理系统（CPPS）中,其仅需地理邻居节点间的本地通信即可完成设定的控制目标。但在复杂CPPS场景下评估分布式控制算法的性能,易受到被控物理目标特性和真实通信条件的影响。为了解决这个潜在的问题,本文提出了一种含硬件控制器在环的联合仿真平台,在RT-LAB实时仿真器中对CPPS物理侧...     

Green-Ampt入渗模型的一种显式近似解

为解决Green-Ampt(GA)入渗模型只有隐格式解的问题,给出了高精度的显格式近似解,该显格式构造一组幂函数作为基函数,通过最小化近似解与精确解之间的误差,达到对GA模型的逼近。在对误差函数最小化的过程中,首先证明优化解的存在性,同时采用自适应的优化分段方法,在满足精度的条件下减少基函数的级数,达到简化计算的目的。针对入渗时间趋于无穷导致近似解发散问题,建立了修正公式,确保了该逼近方法的全局收敛性。通过与其他近似解的比较,验证了该方法的稳定性和精确性。     

基于混合深度学习的风电功率预测及一次调频应用

为了解决高比例不确定性风电接入电力系统带来强烈调频需求的问题,提出了基于混合深度学习模型的风电功率预测及其一次调频应用方法。首先,采用孤立森林(Isolated Forest, IF)对历史数据进行异常值处理,提高数据质量,其次,构建卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)、双向长短期记忆(Bidirectional Long Short Term Memory, BiLSTM)和注意力机制(Attention Mechanism, AM)的混合深度学习模型对风电功率进行预测。最后,依据功率预测精度配置超级电容器储能,设计储能调频控制原则,弥补风电机组自身预测误差,并协同风电机组参与电力系统一次调频。基于预测结果为4台风电发电机组2个负荷区域仿真系统配置超级电容器储能系统,利用digsilent平台进行了风预测误差和负荷波动下的一次调频仿真。结果表明：所提IF-CNN-BiLSTM-AM模型比BP和LSTM基准模型预测误差(MSE)降低了81.53%和51.44%,具有最优的预测性能;设计的风储一次调频模型与原则可有效应对风电预测误差和负荷波动...     

基于RTDS-PXI的电磁-机电暂态混合实时仿真研究

提出了基于RTDS—PXI的电磁一机电暂态混合实时仿真方案,其采用并行的数据交互方式,将运行在RTDS上的电磁暂态程序和自主开发的机电暂态程序通过PXI进行实时接口．实现了电磁一机电暂态混合实时仿真。最后在搭建的RTDS—PXI混合实时仿真平台上进行了与小规模全电磁暂态仿真的对比分析,结果表明所提出的方案是可行、有效的。     

四象限变流器在变速恒频风力发电系统中的应用

讨论了由四象限变流器构成的一种永磁电机风力发电系统,对连接电网与电机的逆变器进行了详细的讨论。利用小惯性电流跟踪控制方法,在状态空间平均法模型的基础上推导了脉宽计算公式。给出了用DSP实现网侧逆变器的控制的硬件框图,最后给出了实验结果。实验结果证明该系统能够有效的将风轮机吸收的风能馈入电网中,并能保持很高的功率因数。     

Speed and power factor controller for AC adjustable speed drives

The speed and power factor of an adjustable speed slip power recovery drive are controlled in order to optimize the operation. This is accomplished by means of a variable-voltage-variable-frequencies power converter. The function of the digital controller of the power converter is to provide the online speed and power factor regulation. The hardware and software are described. This scheme has an accurate voltage output with very low harmonic content, a good resolution for the phase angle regulation and the frequency control with the possibility of range extension     

电力系统模拟试验系统的物理现象分析

鉴于电力技术的高速发展对物理模拟试验系统提出了更多新的要求,提出了新型电力系统模拟试验系统,分析了系统的各部分主要功能,并基于对模型系统与原型系统一致性的理论分析,以典型的单机—无穷大系统为例,分析了该系统在试验过程中出现的物理现象和参数变化过程。结果表明,线路发生两相故障时,故障超前相和落后相电流的大小关系取决于故障前发电机向系统输送的负荷大小;保持发电机电势不变,增加有功功率输出,当线路阻抗大于发电机同步电抗时发电机处于迟相运行,反之则处于进相运行。