双馈风力发电矩阵式变流系统动态解耦研究

针对背靠背双PWM变流器励磁的双馈风力发电存在功率因数低以及传统矢量控制策略存在动态解耦性能不佳的问题,提出采用非线性控制策略的双级矩阵变换器励磁双馈风力发电系统解决方案。通过输入输出线性化解耦控制理论,将双馈风力发电系统精确为一个线性化系统,采用矢量坐标变换和非线性控制策略,实现对双馈风力发电系统高性能解耦控制,提高了系统的动态性能,提升了系统的响应速度。结合系统各部分的控制目标,搭建整个系统的仿真模型,仿真结果表明采用双级矩阵变换器及其非线性控制策略可实现双馈风力发电有功和无功功率的解耦控制和最大功率点跟踪等性能指标,达到风力发电控制的要求。     

模块化多电平变换器的非线性控制

针对模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)多变量、非线性、强耦合的特点,提出了一种基于反馈线性化理论的滑模变结构控制策略。首先,建立MMC的非线性状态函数模型,利用输出重定义的反馈线性化理论,将其转化为线性模型,实现解耦控制。在解耦后的线性模型基础上,设计滑模变结构控制器。仿真结果证明,该文的控制策略具有良好的动态调节特性和稳态特性,且对系统参数偏差具有鲁棒性。     

含UPFC网络的潮流计算及稳态特性仿真分析

基于统一潮流控制器(UPFC)控制支路的节点功率解耦法,提出了扩展雅可比法的含UPFC电力网络的稳态潮流统一计算方法。通过对IEEE标准系统的仿真,表明了该方法具有很好的迭代效果和收敛性,同时定性地说明了UPFC多种参数控制模式对电网灵活的控制效果。     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

智能解耦在循环流化床锅炉MIMO控制系统中的应用

循环流化床锅炉是多输入多输出(MIMO)系统,是一个多参数、非线性、时变及多变量紧密耦合的复杂系统,很难建立精确的数学模型。采用一般的常规PID解耦控制策略,解耦效果不理想。针对目前流行的智能解耦方案进行了仔细研究,并与常规的解耦控制策略进行比较,致力于提供一种品质良好的CFBB解耦方案。     

基于MMC的统一潮流控制器反演滑模控制策略

针对模块化多电平变流器（MMC）-统一潮流控制器（UPFC）潮流跟踪性能优化问题,提出了一种基于MMC-UPFC的反演滑模控制（BSC-SMC）非线性策略,它既保留了滑模控制（SMC）的抗干扰能力强等性能,也兼具反演控制（BSC）响应速度快等优点。首先,根据MMC-UPFC的拓扑结构,建立数学模型,分析它的内部特性;其次,详细论述了BSC控制的原理和设计过程,结合SMC控制,当系统参数变化时可提高系统的稳定性;然后,经过子模块均压控制,通过载波移相调制将信号传送给MMC;最后,搭建MMC-UPFC仿真系统进行仿真验证,将所提BSC-SMC控制策略与BSC控制、SMC控制、PID控制控制策略进行比较,验证了在2种不同工况下MMCUPFC的BSC-SMC控制策略的有效性和优越性。     

一种基于UPFC的安全稳定在线预防控制方法

目前UPFC示范工程中采用防止线路功率越限的控制策略,系统级控制策略尚需进一步研究完善。提出了一种基于UPFC进行安全稳定预防控制的方法,针对电力调度中心在线安全稳定评估中发现的预想故障安全稳定问题,在线路过载和母线电压越限控制灵敏度计算的基础上,获得UPFC线路串联端有功/无功潮流控制以及并联端无功功率控制值并下发执行。某实际电网的算例结果表明,该方法进一步拓展了UPFC系统级功能应用范围。     

基于IMFO算法的光伏高占比电网UPFC参数优化模型

光伏高占比地区功率双向交换过程中系统存在暂态功角稳定及电压稳定问题,为得到电网在有功和无功动态波动下统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的最优参数,文章通过对飞蛾扑火(MothFlame Optimization,MFO)算法进行改进,提出光伏高占比电网UPFC控制参数优化模型。首先,针对光伏高占比条件下电力系统UPFC串联、并联功率控制方法,建立基于UPFC的系统阻尼优化控制模型;其次,建立基于系统阻尼和电压偏差最优控制的UPFC参数改进的飞蛾扑火优化算法(Improve Moth-Flame Optimization,IMFO)模型;最后,通过MATLAB与PSD-BPA联合仿真,以东北某光伏高占比电网实际运行数据为基础,建立光伏高占比电网UPFC参数IMFO优化仿真模型。仿真结果表明,基于IMFO算法优化得到的UPFC控制参数,可有效提高UPFC设备对系统阻尼震荡及暂态电压稳定的支撑能力,与传统的MFO相比具有更好的收敛性。     

一种单相PWM整流器动态性能优化控制策略

以单相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,以提高其控制系统动态性能为目的,针对传统DQ电流解耦控制电压外环采用PI控制存在动态性能和抗扰性能差的问题,提出一种电压外环自抗扰控制的优化控制策略。首先采用基于延时法构建虚拟分量的方法建立单相PWM整流器在dq旋转坐标系下数学模型;然后根据电压外环方程进行电压外环自抗扰控制器设计,得到外环自抗扰控制,内环DQ电流解耦控制的优化控制策略。最后,对提出的控制策略进行仿真和实验验证,并与电压外环采用PI控制的控制策略进行对比研究,结果证明所提控制策略的可行性和有效性。     

滞环矢量控制在双馈风力发电机中的应用

滞环电流控制方法以其动态响应速度快,电路跟踪性能好的优点而获得了广泛的应用和发展。基于双馈发电机数学模型,采用定子磁场定向的矢量控制．转子侧选用改进型滞环电流控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略。利用PSCAD软件．建立了仿真控制模型并进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,验证该控制方案的正确性和有效性。     

基于背靠背VSC-HVDC同期并列装置转换为UPFC的策略研究

为了充分发挥基于背靠背VSC-HVDC 同期并网装置的综合效益,结合此并网装置与统一潮流控制器（UPFC）装置电路结构上的差异,可在并网装置基础上增加一台三相变压器和若干断路器,通过相应的电气操作及转换策略实现并网电路向UPFC电路的平滑切换,并通过改变相应的控制策略实现UPFC的功能。该方法实现了背靠背VSC-HVDC在完成电网间同期并列后,装置退出并网运行而转入UPFC运行模式实现对联络线潮流的控制,从而实现了并网与联络线潮流的综合控制。使电网运行控制更加自动化、装置功能更加完整化,达到同一装置通过切换不同控制策略实现多种功能的效果,使设备得以充分使用、综合效益最大化。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上验证了所提方法与转换策略的有效性和可行性。     

Evaluation of optimal UPFC allocation for improving transmission capacity

A unified power flow controller (UPFC) combines the advantages of various flexible alternating current transmission system (FACTS) devices into a powerful format. Using a 500 kV power grid, this study evaluates the selection and use of a UPFC to improve transmission capacity. The “UPFC unit capacity control proportionality coefficient” is introduced to quantify the control effect of the UPFC, and an optimal calculation method for the UPFC capacity is presented. Following the proposal of a UPFC site selection process, the data of an existing power grid is used to conduct simulations. The simulation results show that the UPFC has a strong ability to improve transmission capacity, and its use is greatly advantageous. Additionally, by applying the proposed selection method, the control effect and economic benefits of the UPFC can be comprehensively considered during project site selection. These findings have a guiding significance for UPFC site selection in ultra-high voltage power grids.     

微网双向变流器的解耦控制策略研究

在微电网中,双向变流器作为核心组网装置,起到稳定接入点电压,降低网损率和提高功率因数的作用。但是在同步旋转坐标系下,双向变流器是一个强耦合、非线性的系统,因此需要对其进行解耦控制,以保证并网电流能够快速无差地跟踪给定信号。研究双向变流器的解耦控制策略,对其在同步旋转d-q坐标系下的数学模型进行了推导和分析,在此基础上采用PI控制和前馈控制相结合的解耦控制方法,将原系统进行线性化解耦,消除了有功与无功电流的耦合,实现系统的解耦控制。实验结果表明,所提解耦控制策略能够降低稳态跟踪误差和总谐波失真,具有较好的控制性能。     

基于广域测量系统的UPFC协调控制方案探讨

考虑UPFC串、并联侧包含多种控制模式，为使其在含UPFC的电力系统中达到理想控制效果，本文提出UPFC串、并联侧根据不同运行工况选择控制模式的协调方案。论文以电压稳定为控制目标，借助WAMS实时测量全局信息的功能，在静态失稳、暂态失稳工况下，选择静态失稳、暂态失稳的判别方法作为UPFC控制模式的切换条件，并对UPFC的控制模式进行分析并制定协调控制方案。利用PSCAD/EMTDC时域仿真，验证了协调控制方案的有效性，可实现不同运行工况下UPFC各控制器间的相互协调。     

Double-layer fuzzy adaptive NMPC coordinated control method of energy management and trajectory tracking for hybrid electric fixed wing UAVs

The energy management and trajectory tracking control are crucial to realize long-endurance autonomous flight for hybrid electric UAVs. This study aims to comprehensively consider energy management and trajectory tracking for hybrid electric fixed wing UAVs with photovoltaic panel/fuel cell/battery. A double-layer fuzzy adaptive nonlinear model predictive control method (DFNMPC) is proposed. Separated by the surplus demand power, energy management and trajectory tracking problem are decoupled into the high-layer fuzzy adaptive nonlinear model predictive controll problem (H-FNMPC) and low-layer fuzzy adaptive nonlinear model predictive controll problem (L-FNMPC). H-FNMPC solves the trajectory tracking and navigation control probelm for the greatest benefit of solar energy. L-FNMPC solves the power allocation problem of hybrid energy system for minimum equivalent hydrogen consumption. A fuzzy adaptive prediction horizon adjustment method based on UAV maneuvering degree is proposed to effectively improve proposed method adaptability to different mission profiles. Analogously, a fuzzy adaptive equivalent hydrogen consumption factor adjustment method in L-FNMPC is proposed to ensure the flexible utilization of battery. In addition, an equivalent hydrogen flow rate calculation method based on the real-time current ratio is proposed for PV/FC/Battery hybrid energy system. Numerical simulation results including a spiral trajectory tracking and a quadrilateral trajectory tracking, demonstrate that DFNMPC can simultaneously handle energy management and trajectory tracking problem for hybrid electric UAVs. Compared to hierarchical fuzzy state machine strategy, DFNMPC can save 13.3% hydrogen for the spiral trajectory tracking, and 56.9% for the quadrilateral trajectory tracking. It indicates that the energy efficiency can be improved from both levels of energy management and flight motion. The proposed method prospected for exploring high-energy-efficiency autonomous flight of hybrid electric UAVs in the future.     

Robust direct power control based on the Lyapunov theory of a grid-connected brushless doubly fed induction generator

This paper deals with robust direct power control of a grid-connected brushless doubly-fed induction generator(BDFIG). Using a nonlinear feedback linearization strategy, an attempt is made to improve the desired performances by controlling the generated stator active and reactive power in a linear and decoupled manner. Therefore, to achieve this objective, the Lyapunov approach is used associated with a sliding mode control to guarantee the global asymptotical stability. Thus, an optimal operation of the BDFIG in sub-synchronous operation is obtained as well as the stator power flows with the possibility of keeping stator power factor at a unity. The proposed method is tested with the Matlab/Simulink software. Simulation results illustrate the performances and the feasibility of the designed control.     

基于PSCAD的双馈感应发电机矢量控制研究

在各种风力发电系统方案中,双馈感应电机（DFIG）变速恒频风力发电系统以其独特的优点逐渐成为当今风力发电的主流。在分析双馈电机的数学模型及原理的基础上,建立了基于定子磁链定向矢量控制的双馈感应电机风力发电系统模型。运用目前国外广泛应用的电力系统计算机辅助设计软件PSCAD/EMTDC对该系统进行仿真研究,并分析风力发电机运行时的动态性能。仿真结果表明,该控制方式实现了定子端口有功功率和无功功率的解耦控制,具有良好的控制效果。     

Investigation into the dynamic interactions of multiplemultifunctional unified power flow controllers

This letter investigates the dynamic interactions among different control functions of a single unified power flow controller (UPFC) and between multiple UPFCs installed in power systems. Study cases presented in this letter demonstrate that the existence of the dynamic interactions can lead to the instability of whole closed-loop control systems when all UPFC control functions are in joint operation even though each UPFC controller has been designed satisfactorily     

基于功率解耦的微电网改进下垂控制策略

在中、低压微网中,线路存在较高阻感比,无法满足传统下垂控制的控制条件。对此,提出一种修正相角的改进下垂控制策略,通过将引入的转换矩阵用于功率变换中,构造出具有统一旋转角的下垂控制器,保证了系统在拥有高R/X值的线路下微源逆变器输出有功功率和无功功率的解耦。利用Matlab/Simulink仿真平台搭建了两台逆变器并联的微电网仿真模型,将线路参数与逆变器接入情况不同的多种仿真结果分别与基于虚拟阻抗改进下垂控制的仿真结果进行对比,结果表明,提出的改进下垂控制策略解决了系统输出功率耦合的问题,且实现了功率合理分配。