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。     

光伏微网系统功率硬件在环仿真接口算法研究

对现有的功率硬件在环仿真接口算法进行了综述,基于理想变压器模型(Ideal Transformer Model,ITM)讨论了算法的稳定性和改进措施,通过无接口算法、无补偿电感ITM接口算法、添加补偿电感ITM接口算法三种情况的仿真试验,对比分析现有的功率放大器对仿真稳定性的影响,验证了改进接口算法能够提高功率硬件在环仿真系统的精确性和稳定性。     

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。     

风力发电的可控功率源硬件在环仿真

风力发电是新能源发电领域的主要研究方向之一,国内外技术人员在该领域进行了大量的科学研究工作,但目前由于受到场地和环境的限制,针对实际风电场的研究难以得到大范围推广.可控功率源硬件在环仿真平台是一种基于NI PXI及cRIO的实验仿真系统,采用双反馈风电机组作为研究对象,可实现风电场运行状态的实时仿真,用于风力发电及并网相关技术的研究.实验证明该可控功率源具有投资少,周期短,准确有效的特点.     

适用于微电网的直流型大功率数模混合仿真接口方法

为满足微电网数模混合仿真大功率和双向功率流的需求,提出了一种直流型的大功率接口方法。首先研究并提出了一种适用于直流系统的稳定性改进接口算法,试验验证了其具有更大的稳定裕度;然后针对直流型数模混合仿真,提出了基于H桥的双向直流型大功率接口的模块化设计方法,可同时满足大容量和功率双向流动的要求。针对同一等值网络进行仿真,加入所提接口的混合仿真与数字仿真的结果一致,验证了该大功率接口方法的有效性;设计基于模糊控制的能量管理策略的应用场景并开展数模混合仿真试验,试验结果验证了直流型大功率接口及其构成的混合仿真系统的稳定性、动态性能和在微电网中的适用性。     

一种高速直线电机定位测速系统硬件在环仿真

高精度高实时性的定位测速系统对高速直线电机的稳定运行至关重要。为验证基于激光阵列的定位测速系统对高速直线电机控制系统的适用性,该文首先分析了激光阵列式编码器的工作原理,推导了定位测速系统参数设计的约束条件。其次建立了编码器及激光传感器阵列的数学模型,根据给定的位置信息产生脉冲信号驱动激光器,以模拟传感器在不同速度下产生的光脉冲信号,根据检测的光脉冲信号来计算动子位置和速度。最后基于所研制采集器、脉冲发生器、多通道模拟器及控制器,构建了一套定位测速硬件在环仿真系统。通过对比给定的位置/速度与检测到的位置/速度的数据结果,量化测量误差。通过与电机控制系统的硬件在环闭环系统联合仿真,验证了该方法的有效性,且能够为位置与速度检测算法的改进与仿真验证提供良好的测试平台。     

适于分布式发电装置接入测试的功率硬件在环接口装置及其控制策略

基于功率硬件在环仿真方法(或称数字物理混合仿真方法),为分布式发电装置接入配电网及微电网的运行工况,设计了一种硬件在环测试接口装置。根据配电网及微电网常见的电能质量问题(如频率偏差、供电三相不对称及谐波等),提出了一种三相四线制的接口装置硬件结构设计,并开发了基于准比例谐振控制的接口策略,以消除接口放大过程中引入的放大幅值误差。以配电网及微电网中可能出现的频率波动、电压三相不对称以及电压含谐波为研究算例,对所提出的接口装置和控制策略进行了仿真验证,证明了该装置和控制策略的有效性及准确性。     

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。     

基于MATLAB和DSP的滤波器硬件在环实时仿真

本文介绍了一种设计滤波器的新方法.该方法基于硬件在环实时仿真系统,通过MATLAB对DSP的滤波输出信号进行跟踪分析,实现了滤波器的快速设计.该滤波器准确度高,具有较强的实用性与灵活性.     

数字物理混合仿真功率接口设计及其控制策略研究

作为数字物理混合仿真中连接数字侧与物理侧仿真的互联装置,功率接口对混合仿真系统的稳定性与精确性起决定性作用,因此对于功率接口的设计及其控制策略的研究是数字物理混合仿真的关键。功率接口所接负载功率突变所引起的直流电压波动以及功率放大过程的幅值误差是影响功率接口稳定性与精确性的两个主要因素。基于数字物理混合仿真系统,对其功率接口进行设计,提出一种基于三个单相H桥结构四象限背靠背变流器的功率接口装置。在此基础上,针对功率接口稳定性与精确性问题,对其所采用的控制策略进行研究。为保证功率接口良好的动态性能和直压稳定,提出了一种基于前馈控制的整流端直流电压控制策略;针对指令信号放大精确度与稳定性问题,提出一种基于重复控制的逆变端复合控制策略;最终通过数字物理混合仿真试验证明了文中设计的功率接口及其控制策略的有效性与正确性。     

Transient stability constrained optimal power flow using oppositional krill herd algorithm

Transient stability constrained optimal power flow (TSCOPF) is becoming an effective tool for many problems in power systems since it simultaneously considers economy and dynamic stability of system operations. It is increasingly important because modern power systems tend to operate closer to the stability boundaries due to the rapid increase of electricity demand and the deregulation in power sector. TSCOPF is, however, a nonlinear optimization problem with both algebraic and differential equations which is difficult to solve even for small power network. In order to solve the TSCOPF problem efficiently, a relatively new optimization technique, named as krill herd algorithm (KHA), is employed in this paper. KHA simulates the herding behavior of krill swarms in response to specific biological and environmental processes to solve multi-dimensional, linear and nonlinear problems with appreciable efficiency. To accelerate the convergence speed and to improve the simulation results, opposition based learning (OBL) is also incorporated in the basic KHA method. The simulation results, obtained by the basic KHA method and the proposed oppositional KHA (OKHA) algorithm, are compared to those obtained by using some other recently developed methods available in the literature. In this paper, case studies conducted on 10 generator New England 39-bus system and 17 generator 162-bus system indicate that the proposed OKHA approach is much more, computationally, efficient than the other reported popular state-of-the-art algorithms including the basic KHA and the proposed method is found to be a promising tool to solve the TSCOPF problem of power systems.     

辛几何算法在电力系统暂态稳定性分析中的应用

将辛几何算法引入电力系统暂态稳定性数值计算.以一个简单的电力系统为例,通过数值实验将新方法与电力系统分析中常用的隐式梯形积分法及传统的Runge-Kutta方法进行了对比分析.初步的数值实验结果表明,辛几何算法与传统算法相比,在计算精度和数值稳定性方面具有较为明显的优势,因而更适合于电力系统暂态稳定性及相似问题的数值计算.     

考虑暂态稳定约束的电力系统最优潮流算法

将模糊集理论应用于暂态稳定约束最优潮流问题,结合电力系统实际特性,对传统暂态稳定约束最优潮流模型进行改进,将功角约束、电压约束及目标函数模糊化处理,采用最大最小算子建立了以求解满意度最大化的暂态稳定约束最优潮流模糊新模型。构建了适于大规模非线性优化问题的协同进化粒子群算法,用于TSCOPF模糊优化问题的求解。为提高算法求解效率,结合模型特点采用提前终止暂态稳定仿真的加速策略。并利用Matlab并行工具箱对算法进行主从并行化改造,显著提高了算法运行效率。最后利用新英格兰10机系统仿真测试,证明了方法有效可行。     

基于XGBoost算法的电力系统暂态稳定评估

针对暂态稳定评估问题的特点,在改进极限梯度提升(XGBoost)算法的基础上进行暂态稳定评估。根据电网物理特点,定义能够反映电力系统稳态运行状态的特征集;研究XGBoost算法用于暂态稳定评估的过程:针对暂态稳定预测中2类错误严重程度不同的特点,定义包含注意力系数的对数损失函数,使得模型对不稳定样本的误预测情况减少;使用Logistic函数将模型输出概率化,用于衡量XGBoost模型输出的可靠程度,预防部分误预测;给出针对任意系统随机产生样本集的方法。IEEE 39节点系统仿真结果表明,XGBoost算法在准确率上均高于其他几类常用机器学习算法,优化后的损失函数降低了不稳定样本错误分类的可能性,使该算法的召回率较优于其他方法,且概率化输出的形式有助于评估模型输出的可靠程度,降低了误预测的概率。     

电力系统频率动态仿真结果准确度因素分析

针对电力系统现阶段存在无法利用原始系统的模型参数复现事故曲线这一问题,指出了系统频率动态仿真准确度的影响因素,如实际系统事故数据采集与预处理方法、系统模型搭建及参数辨识.分析了它们对频率动态过程的影响机理.概述了现阶段用于解决以上问题的手段.     

利用故障限流器提高电力系统稳定性的控制策略

电力系统规模的扩大使短路容量增加成为电网发展中的一个日益显著且急待解决的问题,在馈线及母线连接处安装故障限流器是解决这一问题的有效方法,不仅如此,作者认为故障限流器还可以进一步用于系统稳定性的提高。该文利用故障限流器具有可控串联补偿的特点,采用部分输出量反馈最优控制方法设计了一定的控制规律以改善系统性能。通过对单机无穷大系统的M atlab仿真,证明了该控制方案能有效地减小发电机功角振荡,提高系统的暂态稳定性。     

舰船电力系统暂态稳定性仿真分析

通过分析舰船电力系统暂态稳定性的特点,并结合陆地电力系统暂态稳定性分析的理论,提出了适用于舰船电力系统暂态稳定性分析的发电机六阶数学模型、电动机二阶动态模型和恒功率静态模型相结合的综合负荷模型,以及具体的分析步骤.在舰船电力系统暂态稳定性分析中采用了适用于舰船电力系统暂态稳定的判据,并同时考虑了原动机、调速器和励磁器的...