大气湍流下超振荡望远成像的理论研究

为了实现大气湍流动态干扰下望远镜对远距离目标的超衍射极限成像, 采用光学超振荡原理局部衍射压缩光学系统点扩散函数, 并对提高成像分辨率效果进行了理论研究。结果表明, 中等湍流强度校正后, 波前残差均方根约为波长的1/15(波长λ=632.8 nm)时的干扰下, 超振荡光场调制能够实现望远系统点扩散函数的衍射压缩, 衍射压缩倍率为0.75;对不同中心间距双孔的成像研究验证了超振荡望远系统约0.80倍瑞利衍射极限的超分辨成像效果; 波前残差的均方根大小可能会导致望远系统点扩散函数的衍射压缩倍率和成像分辨率存在差异。此研究结果可应用于高精度星点定位、超分辨望远等领域。     

高比例风电接入下次同步振荡监测系统次同步相量监测装置多阶段优化配置方法

随着风电等新能源大规模接入,未来次同步振荡问题将更为突出,亟需建立新型次同步振荡监测系统。中国学者已针对次同步振荡监测装置——次同步相量监测装置(subsynchronous phasor measurement unit, SPMU)开展了相关研究。在此基础上,如何经济高效地制定SPMU配置方案成为了构建次同步振荡监测系统的首要问题。基于风电机组频率耦合阻抗模型提出计及评价指标之间重要程度差异、振荡工况发生概率的监测关键度评价体系;考虑到SPMU实际安装配置中常存在多阶段安装的情况,建立计及节点监测关键度的SPMU多阶段优化配置模型;最后利用整数线性规划求解多阶段优化配置方案。采用美国得克萨斯州ERCOT系统、改进的New England 39节点系统,验证了所提指标及算法的准确性和经济性。     

基于改进固有时间尺度分解算法的实时次同步振荡监测方法

为解决大规模风力发电并网系统中频繁发生次同步振荡的问题,需要快速准确地识别和检测次同步振荡的方法。次同步振荡发生时具有时变性和不确定性等特征,这给振荡的实时监测带来了挑战,针对该问题,首先提出了基于引入代数估计法改进的固有时间尺度分解算法(intrinsic time-scale decomposition,ITD）的解决方案。该方法不需要任何先验信息,且其性能不受振荡频率构成的影响。其次,利用合成信号、电磁暂态仿真和振荡实测数据进行了综合对比研究,结果表明该方法在信号检查的动态性能和参数估计精度等方面都取得了良好的效果。最后,通过硬件在环测试,验证了该方法的可行性。     

正阻尼PMSG并网系统限幅间歇饱和引起的次/超同步振荡分析

风电并网所引起的次/超同步振荡研究多集中于小信号模型分析,较少考虑遭受大扰动后限幅等非线性影响。基于单边限幅的描述函数与广义Nyquist判据,对正阻尼直驱式永磁同步发电机(PMSG)限幅环节间歇饱和引起的切换型次/超同步振荡进行分析。首先给出并网PMSG状态空间简化模型并分析其小干扰稳定性;其次发现一种大扰动后并网PMSG因不对称单边d轴电流限幅间歇饱和引起的新型切换型振荡现象;再次结合并网PMSG网侧变流器的频域模型以及单边限幅的描述函数,给出含限幅环节的PMSG系统近似分析模型;最后结合广义Nyquist判据,近似分析不同限幅值和参数下的振荡频率,并解释该种振荡频率随限幅上限降低而增加的现象。     

基于改进型LADRC的STATCOM抑制双馈风电场次同步振荡策略

针对双馈风电场经串联补偿线路送出引发的次同步振荡问题,提出了一种基于改进型线性自抗扰控制(LADRC)的静止同步补偿器(STATCOM),实现对系统次同步振荡的抑制。LADRC设计时考虑延时因素,在控制计算中消除由信号测量、传输等延时导致的输入量之间时间轴上的不匹配。基于改进型LADRC设计了STATCOM的附加阻尼控制器、电压外环、电流内环控制器以及锁相环,使STATCOM为系统提供正阻尼,同时增强控制系统的速动性和抗干扰能力,以适应次同步振荡工况,并从阻抗角度分析了STATCOM抑制次同步振荡的作用机理。在MATLAB/Simulink中搭建了系统的时域仿真模型,实验结果证实了所提出的抑制策略在动态性能和抗干扰方面的优越性。     

虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的低频振荡特性分析

虚拟同步直驱风电场经功率同步环与模块化多电平换流器柔性直流(MMC-HVDC)输电互联,将存在低频振荡风险。考虑MMC-HVDC和直驱风机网侧换流器以及转子侧换流器内部的动态过程,首先建立虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的小信号模型,并通过精细化电磁暂态仿真验证其准确性。随后,利用根轨迹方法,分析风电功率波动和交流系统强度变化对互联系统稳定性的影响,设计功率变化时虚拟同步直驱风电场的参数整定方法。结果表明,由于功率外环和MMC-HVDC送端整流站电压环作用,在风电场输出功率增大和交流系统强度降低的过程中,互联系统存在低频振荡现象。通过合理调整锁相环、虚拟同步机(VSG)有功环和MMC-HVDC送端整流站电压环的控制器参数、改变VSG阻尼项形式,可以抑制振荡并实现稳定运行。     

基于同步相量轨迹拟合的电力系统次同步/超同步振荡的实时参数辨识EI北大核心CSCD

基于同步相量数据的次同步振荡参数辨识可有效监测次同步振荡的动态过程。该文提出一种基于同步相量轨迹拟合的电力系统次同步/超同步振荡的实时参数辨识方法。通过求解超定非线性的同步相量轨迹拟合方程组,能准确得到频移基波、次同步和超同步分量的频率、幅值和相位。该方法利用各分量对应的同步相量正负频率部分耦合而成的椭圆轨迹特性,仅依据100ms的同步相量数据序列即可进行高实时性的参数辨识。所提算法相比现有算法的优势在于,一方面可辨识与次同步分量耦合的超同步分量参数;另一方面超短数据窗大幅提升了算法实时性,并克服了频谱分析法的频率分辨率受限问题。模拟同步相量测量终端(phasor measurement unit,PMU)数据和实际仿真数据的对比分析结果表明,所提方法可准确获取基波和次同步/超同步振荡参数,并有效实现次同步振荡的动态实时监测。     

一种动态性能友好型柔性直流输电系统高频自稳控制策略EI北大核心CSCD

现有高频振荡有源抑制策略存在恶化柔直系统动态性能、对电网工况变化的适应性差等不足。该文提出一种动态性能友好型高频自稳控制策略,在基本不影响柔直系统动态性能的基础上,能够完全消除模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交流端口的高频负电阻特性,对不同电网工况具有强适应性。首先,在静止坐标系中建立包含正负序分离环节、正负序电流控制环节和锁相环等的MMC高频阻抗模型,通过对比传统高频简化阻抗模型,发现锁相环对MMC高频阻抗的附加电阻效应,并进一步分析锁相环控制参数和静态工作点变化对附加电阻效应的影响。其次,阐述所提高频自稳控制策略的基本原理,并给出其参数设计方法。此外,通过建立柔直系统的动态响应模型和暂态电流模型,分析所提策略在柔直系统动态性能方面的优势。最后,通过仿真验证了所提策略能够有效适应不同电网工况,且基本不影响柔直系统的动态性能。     

双馈风电场的虚拟多联轴耦合与功率振荡抑制技术

虚拟同步机的多联轴耦合设计可灵活实现多机组一致性响应及协同优化运行,是风电场在功率振荡抑制中整体性能提升的关键。该文首先定义虚拟同步双馈风机与同步机之间的虚拟联轴,建立虚拟多联轴耦合下的系统动态模型,并分析多台虚拟同步机电气距离对系统功率振荡特性的影响机理。其次,通过分析多联轴耦合下虚拟同步机和同步机之间的功角幅频振荡特性,获取双馈风电场内虚拟同步多机一致性响应条件,并提出风电场的虚拟多联轴耦合控制方法,通过多联轴优化设计激发多机整体抑振性能。最后,搭建风电场高渗透下的新英格兰系统,验证所提控制策略通过一致性优化及多机协调,可形成风电场抑振整体效应,提升其对系统功率振荡及频率的支撑能力。     

变频电机电缆老化下的高频开关振荡特性研究

交流电缆是逆变器电机系统中传输电能的关键部件。针对变频电机系统电缆早期状态劣化特征微弱的问题,通过理论和实验研究了变频电机电缆老化下的高频开关振荡特性。首先,建立了三相四芯电缆的高频等效模型并分析了电缆绝缘劣化对绝缘电容参数的影响。然后,研究了电缆绝缘电容变化对系统差模开关振荡频率和阻尼特征的影响。最后通过加速热老化实验在3 kW感应电机对拖系统中进行了验证,实验结果表明,电缆加速老化后开关振荡频率变化了2.09%、阻尼变化了13.08%、阻尼特征相比于频率特征更加灵敏。该研究可为变频电机电缆早期劣化状态监测提供理论支撑。