一种带非电解电容的电动汽车充电电源的建模和设计方法

电动汽车车用电池的寿命通常在50 000 h以上,而传统的电动汽车车用充电电源寿命受电解电容的限制只能在8 000 h左右。为实现充电电源与动力电池的寿命匹配,关键在于将短寿命的DC-link电解电容替换为长寿命的非电解电容或代替电容的其他结构。本文提出了一种基于状态空间平均法的建模方法,重构了包括控制电路和主电路的平均控制模式下的Boost PFC电路。并通过该方法得到全电路的控制框图,最终得到了输出电压对输入电压的闭环传递函数,进而得到了100 Hz两倍工频纹波电压的衰减倍数与DC-link电容之间的关系,证明了DC-link电容容值可以大大低于传统的经验值,实现了长寿命小容值的薄膜电容对短寿命大容值电解电容的替换。最后用仿真和实验样机对该建模方法以及电源的无电解电容化进行了验证。     

超超临界机组过热汽温控制系统建模与仿真

根据600MW超超临界机组的SAMA图,以工程分析的方法研究超超临界机组过热汽温控制系统的组成和控制方式.并按实际超超临界机组过热器环节细化之前所建模型的过热器段,同时根据过热汽温控制系统SAMA图设计控制器,分析其内部函数关系,根据其输入输出特性,研究控制系统中各函数块的选取问题,并给出各函数块的具体形式.仿真试验验证了本文在过热汽温控制系统中所采用的求取函数块的方法具有较好的通用性,可适用于超超临界机组其它工况条件下以及其它控制系统中函数块的选取问题.     

基于TOP225Y的双输出开关电源设计

介绍了一种基于TOP225Y的离线式PWM集成的反激式开关电源,阐述了TOP225Y的内部结构及工作原理,设计了双路输出为20V／1A,15V／1A的开关电源,给出了系统的硬件结构图,同时对外电路进行了设计和分析。按照要求,进行了电路参数的实际计算,给系统选择了合适的高频变压器,输出整流滤波电路及反馈电路等,最终给出了测试结果和分析。     

基于电压源换流器的高压直流输电小信号动态建模及其阻尼控制器设计

基于电压源换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术的新型高压直流输电(VSC-HVDC)，具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力，能够改善系统的稳定性。文中建立了VSC-HVDC的小信号动态模型，该模型包括VSC与交流系统接口的线性化方程、VSC-HVDC内部直流系统动态过程的线性化方程以及控制系统线性化方程3个部分，具有一般性。以VSC的有功功率整定值为输入，VSC-HVDC并联交流输电线路的有功功率为输出，通过对系统频率响应的辨识，得到了两者间的开环传递函数。在此基础上，利用极点配置技术，设计了单输入单输出结构的VSC-HVDC附加阻尼控制器。对一VSC-HVDC/AC交直流并联输电系统特征根的分析及非线性仿真表明，配备该阻尼控制器的VSC- HVDC能有效地抑制系统低频振荡，增加系统阻尼。     

Hybrid linearization of a power system with FACTS devices for a small signal stability study: Concept and application

This paper deals with a hybrid linearization method of a power system with flexible AC transmission system (FACTS) devices. The linearized power system model provides useful information, which is necessary for the small signal stability study and the controller design. Although the algebraic linearization method provides an accurate and parameterized linear system, it may incur computation burdens for the large power system especially with multiple FACTS devices. The numerical identification of linearized system by utilizing input–output numerical data is highly versatile. However, quite amount of valuable information may be not fully utilized. In this paper, a hybrid method in which the algebraic and the numerical linearization technique are combined is presented. While both the power system and the FACTS devices are separately linearized by using algebraic method, the interaction terms between the power system and FACTS devices are numerically identified by adopting the quadratic optimization technique. The proposed hybrid linearization technique is tested on the WSCC system in which one thyristor-controlled series capacitor is installed. Both eigenvalue analysis and time-domain simulation results verify that the proposed method can effectively identify the linearized model of the power system with FACTS devices.     

Estimation of a Multimass System Using the LWTLS and a Coefficient Diagram for Vibration-Controller Design

Vibration caused by mechanical resonance and time delay caused by signal detection and transmission degrade the control performance of a servo controller for a multimass mechanical system. A precise numerical model that represents resonance characteristics and time delay is necessary to design a desired control system. This paper presents an identification method using the iterative process of the linearized and weighted total least-squares method. The proposed method derives a transfer function without any prior knowledge of resonance characteristics and time delay. The order of the transfer function is determined with a coefficient diagram that shows coefficients of the denominator of the transfer function. Identification results with an experimental setup are shown to demonstrate the performance of the proposed method. A velocity servo controller with vibration-suppression control is designed with the transfer function, and control performance is verified with the experimental setup to validate the transfer function.     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

基于Prony方法的电力系统振荡模式分析及PSS参数设计

Prony分析是获取系统振荡模式的一种非常有效的分析方法,它可以通过给定输入信号下的响应直接估计系统的振荡频率、阻尼、幅值和相对相位。文章介绍了基于Prony分析的电力系统等值线性模型的辨识方法,对传统的Prony方法进一步扩充,考虑了输入信号对输出信号的影响,得到了系统的传递函数,并根据其相应留数,采用留数方法对电力系统稳定器(PSS)进行了参数的协调配置。两个算例的仿真结果证明了该方法在系统振荡模式分析和PSS参数设计中的有效性。     

三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略

研究了三相高功率因数电压型脉宽调制(PWM)整流器的控制策略,提出了建立三相电压型PWM整流器主功率电路小信号模型的方法,设计了电压控制器。详细地分析了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,介绍了两相静止坐标系下和两相旋转坐标系下实现高功率因数的控制方法。在旋转坐标下,输入电压、电流是直流量,电流调节器采用PI调节器可实现输入电流无静差地跟踪给定电流,从而实现网侧的单位功率因数。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数,建立了电压开环的小信号模型,进而设计了电压外环调节器。实验结果表明,文中控制参数确定方法是正确的,提出的控制策略可以进行三相PWM整流器的工程化设计。     

基于梯度下降法的单相幅相锁相环优化设计

基于目标函数优化的思想设计了单相幅相锁相环系统(1MPLL),详细讨论了系统中参数的设计方法。为了提高系统的谐波抑制能力,以最近时域区间系统偏差的积分构造目标函数,通过梯度下降法分析了目标函数的最速下降方向,推导出锁相环系统的非线性状态方程,从而对输入信号属性进行估计。为了进行系统性能分析和参数设计,对系统非线性状态方程在平衡点进行线性化处理,采用根轨迹理论对系统参数进行设计。系统能在各种电能质量问题下(如幅值突变、频率波动、相位突变,尤其是谐波污染)对输入信号的属性进行快速精确估计,为并网电力电子设备的检测和控制提供有效、可靠的基准。仿真实验验证了系统设计的正确性和良好性能。     

适合电力系统机电模式分析的双馈风电场等值

在小扰动稳定意义下,该文提出电力系统与双馈风电场交互作用的边界信号是并网母线频率.以并网点频率为输入,以双馈机组功率为输出的传递函数可以作为风电场动态子系统的数学模型.在研究电力系统机电振荡时,风电场动态子系统可进一步简化为一个复增益环节.因此,风电场等值模型可由一个恒功率源和一个受控功率源组合形成,该模型适用于主导机...     

基于迭代PRONY算法的传递函数辨识

该文介绍了一种辨识电力系统降阶线性模型的方法：通过迭代方法来提高传统Prony分析的精度，并利用特定的输入信号，使Prony分析可以进行传递函数辨识。将其用于电力系统稳定器(PSS)设计过程中传递函数的辨识，不仅可辨识出系统的降阶模型，同时还可估计系统的初始状态。由于这些传递函数中包含系统中其它机组及控制器的信息，故利用该方法进行PSS设计，便于实现多机协调控制，极大地扩展了此方法在实际系统中的应用范围。文中最后通过2个算例验证了该方法的有效性。     

Optimal location and signal selection of UPFC device for damping oscillation

Unified power flow controller (UPFC) is used for controlling the real and reactive power in transmission line and bus voltage simultaneously and independently. An additional task of UPFC is to increase transmission capacity as result of power oscillation damping. The effectiveness of this controller depends on its optimal location and proper signal selection in the power system network. A residue factor has been proposed to find the optimal location of the UPFC controllers and eigenvalue analyses are used to assess the most appropriate input signals (stabilizing signal) for supplementary damping control of UPFC to damp out the inter-area mode of oscillations. The proposed residue factor is based on the relative participation of the parameters of UPFC controller to the critical mode. A simple approach of computing the residue factor has been proposed, which combines the linearized differential algebraic equation model of the power system and the UPFC output equations. While for signal selection a right-half plane zeros (RHP zeros) and Hankel singular value (HSV) is used as tools to select the most receptive signal to a mode of the inter-area oscillation. The placements of UPFC controllers have been obtained for the base case and for the dynamic critical contingences. The effectiveness of the proposed method of placement and selection of signals are demonstrated on practical network of TNB 25 bus system of south Malaysian network and New England 39 bus system.     

单相升压型PFC电路的工作机理及动态模型

单相升压型PFC电路是一个双闭环控制系统,本文首先分析了电流环和电压环的作用机理,给出了系统的闭环结构图,然后用系统辨识的方法求出了PFC电路中功率变换器的传递函数,并推导出电流环和电压环的闭环传递函数     

基于改进型锁相环和混沌振子的配电网故障选线

当小电流系统发生故障时,各线路零序电流特征呈现出复杂的非线性和非平稳性,并且故障点的电流非常小,给故障选线带来一定的困难,对此给出一种改进锁相环和混沌振子相结合的检测方法,改进型锁相环不但可以准确的跟踪特定频率的信号,而且不需要进行 dq变换和 ab变换;混沌振子系统对于与本身内驱动力同频的信号具有较高的敏度,外加信号不同时,Duffing系统的相图轨迹不同。首先用改进型锁相环锁定零序电流中的五次谐波,将此信号作为混沌系统的待测信号,通过Duffing振子系统检测此信号,正常线路和故障线路的待测信号通过混沌系统表现出来的相图状态是不一致的,由此判断出故障线路。对不同故障条件进行模拟,验证了算法的可靠性。     

电力系统稳定器的频域法整定

根据PSS运行时其主信号具有特定频率范围的特点,以IEC推荐的标准型PSS的传递函数方框图为例,介绍其总体及各个环节的增频特性,并利用这种特性来整定元件的参数。这种频域整定法具有简便可靠的特点。     

多频率同步的电流互感器H_(n-ave)估计方法

针对电流互感器频率响应特性传统测试方法存在的工作量大、测试周期长的不足,提出一种多频率同步的电流互感器H_(n-ave)估计方法。该方法以多频率同步信号作为激励源,采用移位相关法减小相关函数波形衰减。在不增加样本长度的基础上通过增加互功率谱计算结果的数量,抑制输入输出通道中零均值高斯白噪声对频率响应函数估计结果的影响,实现电流互感器的频率响应函数的准确估计。仿真和实际测量实验结果验证了该测量方法的有效性和可行性。     

利用改进Prony算法的励磁调节器中PSS的设计

提出了基于Prony分析的电力系统等值线性模型的辨识方法.对传统的Prony方法进一步扩充,首先通过小波变换对信号去噪来提高辨识的准确性,然后建立多信号样本函数矩阵来辨识振荡特征,并考虑了输入信号对输出信号的影响,得到了系统的传递函数,采用留数方法对模拟励磁调节器进行了参数的协调配置.在此基础上设计了一种含PSS的励磁...     

基于自适应陷波滤波器和混沌振子的配电网故障选线

小电流系统发生单相接地故障时,各馈线的零序电流呈现出复杂的非线性和非平稳性,故障点的信号电流也非常微弱,给故障选线带来困难。但故障后,故障馈线的零序高频分量幅值是所有正常馈线之和,且相位相反。文中提出一种结合自适应陷波滤波器(Adaptive Notch Filter,ANF)和混沌振子的选线方法。ANF可以通过调节本身参数,实时、准确提取各馈线高频信号,而混沌振子对内外同频率信号有较高敏感性,对其进行尺度变化以适应电网高频信号检测。通过ANF提取故障零序电流中五次谐波,将其作为混沌振子的输入,用获得的系统相图作为故障判据。对不同条件下的故障进行了仿真验证,结果证明了算法的准确性。     

一起风电场高频振荡事故的原因和解决方法分析

基于广西木格风电场高频振荡时的电气参数以及风机网侧变频器的控制原理,建立了风机网侧变频器的传递函数模型。通过网侧变频器传递函数模型和其诺顿等效电路的对比分析,求出了网侧变频器等效阻抗的频域表达式。通过伯德图对网侧变频器等效阻抗和电网阻抗的幅频特性、相频特性进行分析,得出了高频振荡事故的原因是在特定频率下网侧变频器等效阻抗和电网阻抗形成了谐振。然后提出了通过修改前馈电压系数来改变网侧变频器等效阻抗的幅频、相频特性,从而解决高频振荡问题的方案。对修改前馈电压系数后的风机并网系统传递函数模型进行分析,求出了其开环传递函数。用伯德图进行分析证明了修改后系统的稳定裕度明显增加。木格风电场采取此措施后在各种工况下验证,均能够正常运行,证明了所提解决方案的有效性。