柔性直流附加鲁棒阻尼控制器设计

针对包含柔性直流(VSC-HVDC)的交直流互联系统区间低频振荡现象,提出把基于线性矩阵不等式的多目标控制方法应用到柔性直流附加控制中。具体包括运用最小二乘旋转不变方法(TLS-ESPRIT)辨识出系统降阶模型,综合考虑控制器的鲁棒性和控制代价,设定多目标函数,设计出H₂/H_∞多目标鲁棒附加阻尼控制器,并设计传统极点配置控制器进行比较。在PSCAD/EMTDC中搭建包含柔性直流的四机两域电磁暂态模型,特征值分析和时域仿真结果表明:在系统内部参数发生较大变化情况下,多目标鲁棒阻尼控制器具有更好的阻尼特性,并兼顾了控制器的控制代价。     

含直驱风电机组的电力系统次同步振荡鲁棒阻尼控制

风电功率波动会导致电力系统运行点变化,为有效提高次同步振荡阻尼控制的适应性,文中采用直驱风电机组附加控制的方法设计了一种次同步振荡鲁棒阻尼控制器。首先,基于状态空间模型利用含区域极点配置的混合H_2/H_∞控制方法抑制由随机扰动引起的电力系统次同步振荡。将不同运行点作为凸多面体的顶点构建凸多面体模型,以适应风电输出波动引起的系统运行点大范围变化,提高控制器的鲁棒性。然后,利用线性矩阵不等式求解状态反馈矩阵,设计次同步振荡鲁棒阻尼控制器。最后,利用接入2台直驱风电机组的4机2区系统作为测试系统进行时域仿真。仿真结果表明,基于凸多面体的鲁棒阻尼控制器不仅能够为系统次同步振荡模式提供足够的阻尼,并且在风电功率在较大范围内变化的情况下,控制器也具有较好的控制效果。     

基于哈密顿理论的发电机汽门鲁棒非线性控制器设计

提出了利用Hamiltonian能量函数理论设计非线性鲁棒控制器的方法,设计了发电机汽门的非线性鲁棒控制器,并且给出了估计干扰抑制增益的一个充分条件,所得控制器结构简单,易于工程实现。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制规律的有效性。     

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置（SMES）建模问题,根据SMES样机实验结果,构造了SMES的二阶鲁棒模型;然后在单机无穷大系统中,得到了含SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步,基于反馈线性化方法将系统线性化,再利用线性H_∞理论求得SMES的鲁棒控制规律。最后,用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下,SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行,并显著提高系统的暂态稳定极限,从而提高系统的输电能力。     

考虑直流侧响应的VSC-MTDC系统协调控制

针对功率参考指令经常发生变化的基于电压源型换流器的多端直流输电(VSC-MTDC)系统的控制问题,提出了一种考虑直流侧响应的VSC-MTDC系统协调控制方法。建立了计及有功平衡的标幺值状态空间模型,其可进行系统的稳定性分析,并能反映直流侧的响应过程;基于该模型,提出了下垂系数和公共电压参考值的修正方法,可同时实现直流网络不平衡功率的合理分配和电压调整,且能够保证系统的稳定性;在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行仿真,结果表明了所提方法的有效性。     

含海上风电场的VSC-MTDC系统参与电网调频的顺序控制方法

在含海上风电场的基于电压源换流器的多端直流(VSC-MTDC)输电系统中,为提高陆上电网的频率响应能力,传统附加频率控制策略会同时启动系统中的电压源换流器(VSC)来参与频率调节,这导致频繁的小扰动下,海上风电场中的风机总是偏离其最大功率点跟踪状态.为此,文中提出了一种无需通信的场网联合顺序控制方法.该方法可通过直流电...     

160kV耦合型机械式直流断路器的设计与应用

南澳多终端柔性直流输电示范工程是世界上第一个多终端柔性直流输电系统,直流系统的故障电流上升快、幅值高且没有过零点,比交流系统故障电流更难中断,因此设计一个可靠的直流断路器是提高直流系统稳定性和可靠性的关键之一.介绍了南澳工程160 kV机械式直流断路器的原理、设计参数及具体的工程应用.     

VSC-MTDC系统下垂控制优化策略

直流电压稳定和系统功率平衡是直流输电系统稳定运行的关键条件。下垂控制不依赖于站间高速通信,为远距离输电提供了有效的技术支持,但其存在直流电压控制刚性较差,下垂系数设置不当易造成系统控制不稳定和换流站过载运行等一系列问题。为解决这类问题,先求解出三端柔性直流输电直流网络的V-I特性关系,分析下垂系数的作用原理,随后求取V-I特性曲线边界条件,最后提出一种下垂控制优化策略,对下垂系数设置影响因子,使系统根据需要动态改变下垂系数,从而运行在适宜的工况。使用PSCAD/EMTDC平台搭建了三端柔性直流输电仿真系统,经过稳态分析和暂态分析证明了所提出优化策略的正确性和有效性。     

连接低惯量系统的VSC-MTDC的自适应下垂控制

对于连接低惯量交流系统的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统,当系统发生大扰动时会造成频率变化,为了给交流系统提供虚拟惯量,在换流器控制系统中加入P-?下垂控制;为了进一步抑制频率波动,设计VSC-MTDC系统的自适应下垂控制,可以在更大程度上利用换流器容量,快速调节有功平衡,减小直流电压波动。在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立三端模型,对比分析主从控制、下垂控制和自适应下垂控制对交流系统频率和直流电压的影响。仿真结果表明,加入了P-?下垂控制可以有效抑制交流系统频率变化,采用自适应下垂控制可以增强抑制的效果,减小直流电压波动,提高系统稳定性。     

多端柔性直流输电系统在海上风电场并网中的应用

随着地理上高度分散的近海风电场的大规模开发,传统并网方式已不能满足要求,提出了风电场经多端柔性直流输电系统及交流线路与电网互联的策略,并设计了各换流站的控制方法。建立了VSC-HVDC的数学模型,并分析了其工作原理。在PSCAD/EMTDC的仿真环境下,搭建了含多端柔性直流输电系统的模型,分析了混合输电方式下电网运行的稳定性。仿真结果表明交直流混合输电模式灵活、可靠、经济,风电场出口处短路故障切除后电压能够快速恢复,确保了风电的可靠输出。     

万能式断路器控制器的检测系统设计

为了产品出厂检验,设计了万能式断路器控制器的检测设备,给出了硬件原理图和软件流程图,该设备以工业控制计算机为核心,对各型号产品特性进行自动测试,判别产品技术指标是否符合出厂要求。该系统完成后,经过试运行达到了技术指标要求。     

采用直流断路器的对称单极多端柔性直流故障清除策略

针对直流断路器应用中直流线路故障快速选择性隔离问题,研究了对称单极多端柔性直流线路故障清除策略。根据对多端直流系统的单极和双极接地故障特性的分析结果,得到了单极和双极故障初期相同的故障电流上升率余弦特性衰减特性。提出了基于电流变化率的方向纵联选线策略,同时设计了采用直流断路器策略实现故障隔离和重合闸的直流线路故障清除方案。通过搭建的PSCAD/EMTDC模型,对单极接地故障时的电流上升率特性和设计的直流线路故障清除策略进行了验证,仿真结果证明了电流上升率特性的正确性以及所述故障清除策略的有效性。     

高压真空断路器用无刷直流电机操动机构控制器设计研究

为实现真空断路器的智能控制,在建立无刷直流电机作为操动机构数学模型的基础上,提出基于DSP的操动机构的控制系统方案,完成了控制系统的软硬件设计。试制了1台永磁无刷直流电机操动机构样机,并完成了与126 kV真空断路器的联机调试试验。实验结果表明,在电机的不同占空比条件下,均能实现断路器分合闸操作和触头运动速度调节,可见该型操作机构的控制器具有合理性,为新一代高压断路器的研制奠定了基础。     

智能塑壳断路器控制器电路的优化设计

分析当前智能塑壳断路器控制器电路的设计缺陷,提出以MSP430F147微控制器MCU为核心单元的优化方案,采用带增益可调和反混叠滤波器的电流信号调理电路设计;电源电路采用带滞回特性的并联稳压电路设计;微控制器各配备2套监测系统和时钟系统及低功耗的电路设计,使智能塑壳断路器控制器电路更加符合EMC特性和可靠性的要求,确保智能塑壳断路器的可靠性、安全性、速动性的工作需求。     

用于抑制低频振荡的TCSC鲁棒控制设计

基于H∞鲁棒控制理论,提出了一种附加阻尼控制器的设计方法,对含有TCSC的单机无穷大系统,建立了状态空间方程,利用MATLAB工具箱求出H∞控制器传递函数。仿真结果表明,该策略具有良好的鲁棒性,能提高系统阻尼,有效地抑制低频振荡,提高了电力系统的稳定性。     

计及杂散电感的直流断路器建模方法研究

特高压直流输电系统中,混合式直流断路器为了耐受高电压,主支路和转移支路由大量电力电子器件组成,导致其内部杂散参数分布复杂,影响断路器的换流和分断特性.基于此,针对二极管桥式混合直流断路器拓扑,研究了杂散电感对换流过程断路器电气应力的影响,提出了一种计及杂散电感的混合式直流断路器建模方法.采用PSCAD/EMTDC建立仿真模型,搭建样机进行试验验证,结果表明该建模方法能够模拟杂散电感对断路器特性的影响,具有较高的仿真精度,对样机参数优化有指导意义.     

计及时滞影响的广域附加阻尼控制

针对广域测量信号的时滞对系统动态性能的不利影响,提出了一种电力系统广域附加区间阻尼控制器设计的直接迭代方法。由已知的线性矩阵不等式定理,推得一种作为时滞系统渐近稳定性判据的基于状态反馈的矩阵不等式定理。利用变量替换法,将定理中的非线性矩阵不等式转变为线性矩阵不等式,进而将阻尼控制器设计转化为隶属于线性矩阵不等式的锥补问题并进行迭代求解。该方法可直接获得状态反馈控制矩阵,并具有良好的收敛性。测试系统的仿真结果表明,广域附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,能够较好地抑制区间振荡。     

基于DeviceNet的低压断路器控制器软件系统设计

基于DeviceNet现场总线在工业生产中的广泛应用,设计了基于DeviceNet的新型低压断路器控制器软件系统。试验结果表明,其可提高低压断路器的断相、短路和漏电故障的瞬时保护能力,从而提高了产品的可靠性。     

基于直流屏电源及PWM调制的永磁断路器控制器设计

介绍了目前国内高压永磁断路器常用分、合闸线圈电源的使用方案及控制方法。指出了此种方法的缺陷,设计了一种基于直流屏电源及PWM控制的方案,此方案将国内常用的储能电容使用中存在的缺陷问题予以解决,使得分合闸控制更加平滑,且节省了产品成本。