基于阻抗分析的双馈风电场次同步振荡研究

以新能源为主题的新型电力系统大力发展的背景下,风力发电得到了显著的发展。风力发电成为可再生能源的主要来源之一。串联补偿法将电容器组与输电线路串联,可以有效提高输电线路传输能力,是大型风力发电厂并网的优选途径。但是,串联补偿法的缺点是增加了系统次同步振荡的可能性。为了研究次同步振荡的抑制方法,本文基于阻抗分析,主要针对双馈风电场中由感应发电机效应引起的次同步振荡问题,采用基于阻抗分析的广义奈奎斯特分析法对风电场的次同步振荡现象进行推导分析,并提出一种在系统转子侧加入积分系数以增加系统阻尼的次同步振荡抑制策略。最终在Matlab/Simulink搭建风电场等值系统,通过仿真验证所建理论分析与抑制策略的准确性。

分频输电系统运行特性与控制策略综述

在中国“碳达峰、碳中和”目标的驱动下,电力系统向着低碳清洁、高效智能的方向发展。当大规模可再生能源接入电力系统后,现有电力网络出现了传输能力不足的问题。分频输电系统采用较低频率输送电能,相比同电压等级的工频系统,其线路输送能力得到大幅度提升,目前已经在包含中远距离海上风电,“沙戈荒”偏远地区陆上风电、光伏发电和大规模水电输送等在内的可再生能源高效汇集送出领域受到广泛关注。为此,首先介绍了分频输电的基本原理并概述了核心变频设备的运行特性。在高比例可再生能源接入与高比例电力电子设备应用的“双高”背景下,进一步从系统稳态运行和故障穿越两个方面,综合阐述了“点对点”双端和多端互联分频输电系统的运行特性以及控制策略的典型设计方法。最后,就分频输电系统运行控制研究中需要进一步结合的输电频率经济性优选,小/大干扰系统稳定性分析和城市电网扩容改造等问题进行了展望。

柔性分频输电系统的构建规划及关键设备技术综述

传统工频交流输电方式受长距离海缆充电无功功率的限制,直流输电方式又受到海上换流站建设与维护成本的制约。柔性分频输电系统通过降低输电频率,极大提升了传输容量与输电距离,在海上风电高效输送领域具有竞争力。文中首先全面论述了柔性分频输电系统的优势。其次,详细阐述了以频率优选为决策变量的构建规划技术以及具有异频交互特性的稳定性分析方法。然后,分析了频率变化对关键分频设备特性的影响,并重点对比了铁磁型交交变频装置和电力电子型变频器。最后,就柔性分频输电系统需要进一步突破的静动态特性和电磁暂态特性分析、样机研制与系统验证等技术难题进行了展望。

基于模块化多电平矩阵换流器的柔性低频输电系统大信号稳定性分析

为了实现“双碳”战略目标,推动我国能源转型,实现海上风电等大规模新能源的安全可靠送出成为研究关键。柔性低频输电系统通过降低输电频率来提高输送能力并节省经济成本,逐渐成为“新型电力系统”中除传统工频输电和直流输电方式之外的有益补充。但是,柔性低频输电系统的稳定性问题,尤其是大信号稳定性问题仍是工程实践中的难题。为此,采用Lyapunov直接法对基于模块化多电平矩阵换流器(modular multilevel matrix converter,M3C)的柔性低频输电系统进行了大信号稳定性分析。首先针对系统非线性状态方程阶数较高,导致难以通过经验或者线性系统Jacobian矩阵方法直接构造能量函数的难题,通过扇区非线性方法建立了模糊模型,简洁快速地构建了系统能量函数并计算了大信号稳定吸引域(large signal domain of attraction,LS-DOA)。其次引入多维空间吸引域的映射方法,从频率差异的角度更加直观地揭示了主电路和控制系统等参数对系统大信号稳定性的影响。然后结合线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)凸优化理论,分析了系统大信号不稳定的相关机理并给出了高效的镇定策略。最后通过MATLAB/Simulink建立了系统模型,实现了对理论分析的仿真验证,研究结果对柔性低频输电系统的工程实践有一定的参考作用。

基于交直流混合导纳的多端柔性直流输电系统谐振稳定性分析

多端柔性直流输电系统的换流器增加使得网络的拓扑结构日益复杂,谐振不稳定性的问题越来越突出,传统的直流导纳分析法不能够有效分析交直流侧的耦合作用,无法区分由交流侧、直流侧还是交直流耦合作用等不同原因引发的系统不稳定问题。基于交直流混合导纳,建立了多端柔性直流输电系统的稳定性评估模型。在此基础上,引入基于行列式的广义奈奎斯特判据对系统稳定性进行判定并对引发系统不稳定的不同原因进行分类,其中包括交流侧、直流侧和交直流侧耦合的相互作用。针对不稳定系统,提出了一种可以有效识别引发系统不稳定原因的方法。针对不同原因引发的系统不稳定,给出了不同的阻抗重塑策略,对由不同原因引发的系统不稳定进行维稳,结果表明所提方法最终能够有效识别引发系统不稳定的原因并能维持系统稳定性。

基于零序电压注入的三电平中点箝位整流器中点电位控制方法的研究

三电平NPCPWM整流技术中一个重要的问题是中点电位的波动问题。该文首先建立了αβο坐标系下中点电位波动的数学模型,揭示了控制输入的ο轴分量(即零序电压分量),作为一个控制自由度,对中点电位的影响。并提出了一种完全消除中点电位波动的控制方法,通过理论分析,所需零序电压的准确解析计算方法,以及中点电位平衡控制的内在规律被给出。另外,为了得到三相调制电压的符号,文中提出了一种符号滞后判断方法,证明了上述控制方法的实时性。最后,通过系统的仿真,验证了理论分析的正确性,以及该控制方法的优异性能。

基于双dq坐标变换的M3C变换器的数学模型及控制策略研究

模块化多电平矩阵式变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可实现直接交交功率变换的新型拓扑,在未来高电压大功率异步混联系统中有着广阔的应用前景,因而对其数学模型及控制策略的研究具有十分重要的意义。论文通过对M3C换流系统的3个子换流器分别进行αβ0坐标变换,发现对称运行时桥臂中的非零序分量只与输入侧电气量有关,而桥臂中的零序分量只与输出侧电气量有关。基于此结论,论文首次提出了对M3C桥臂中电压、电流的非零序分量和零序分量分别进行输入频率、输出频率的dq旋转坐标变换,推导出了基于双dq坐标变换的M3C数学模型。该模型实现了系统输入输出两种交流频率分量的解耦,并将所有的交流电气量转换为直流量。在此基础上,论文提出了相应的矢量控制方案,该方案中所有的被控量在稳态时都是直流量,物理概念清晰,控制结构简单,比以往文献在αβ0坐标系下的控制方案更易实现控制的无静差特性。最后论文在Matlab平台上搭建了M3C换流系统模型并采用文中的控制方案进行仿真研究,仿真结果验证了所提数学模型的正确性和控制策略的优越性。

考虑风机转速限制及卸荷电路优化的永磁同步电机新型低电压穿越协调控制策略

世界各国的风电并网导则均要求并网风机具备低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)的能力。传统的LVRT协调控制方案是将故障期间的不匹配能量全部储存到风机转子上以维持直流母线电压的恒定,这种方案没有考虑风机转速越限的问题。该文根据中国国标要求,对传统LVRT协调控制方案中永磁同步电机的升速问题进行详细的理论计算,结果表明该方案下多数风机在恶劣故障期间都会转速越限,从而威胁机组的安全。基于此结论,首先提出一种先存储后卸荷的协调控制方案,该方案能够保证风机转速不越限,但仍会使风机转速在恶劣故障期间达到限值,并且难以对卸荷电路的冲击电流进行优化。为了最大程度上抑制风机转速上升以及更好地优化卸荷电路,最终提出一种变桨距与比例卸荷结合的新型优化LVRT协调控制方案。最后对提出的几种LVRT协调控制策略进行仿真对比研究,验证了理论的正确性和控制方案的有效性。

基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节的优点,并且通过设计中点电位控制器,能够有效抑制由外部扰动和调制方法造成的中点电位的直流和低频脉动。通过系统的仿真和实验,验证了该数学模型的正确性,以及该控制方法的优异性能。

三电平中点箝位整流器系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法研究

该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上,提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过设计新的三电平PWM调制方法,有效地解决了由现有三电平SPWM调制方法引入的直流母线中点电位存在三次波动的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于Lyapunov直接法设计的非线性控制器的有效性。

双馈感应发电机暂态性能精确计算及Crowbar电路参数优化

随着双馈感应发电机(DFIG)的大规模应用及对其低电压穿越能力(LVRT)要求的提高,关于电网电压跌落时刻DFIG的暂态过程及LVRT改进措施的研究也越来越多;但是,之前的研究无论是用仿真方法还是数学手段,大都进行了一系列省略及近似,包括忽略定子电阻及认为定转子漏感相同等,这导致对DFIG暂态性能的研究及仿真计算的准确性受到不同程度的影响。文中首先从理论上对电网电压对称跌落后DFIG的暂态性能进行了精确计算和分析,揭示了定子磁链的暂态自然分量变化的本质规律,得到了转子参数对发电机各暂态衰减量的不同影响。然后,提出了一种新的Crowbar电路结构,并给出了Crowbar电阻和转子漏感的最优化参数设计方法。最后,采用MATLAB/Simulink对所提方案进行了仿真研究,验证了理论计算和所提方法的正确性及有效性。

一种高性能三电平NPC整流器控制方法的研究

分析了三电平中点箝位PWM整流器的工作原理,并提出了一种基于d,q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点箝位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节,以及有效抑制中点电位的直流和低频脉动等优点。文中详细介绍了电流以及中点电位控制器的设计,并给出了控制系统的具体软硬件实现。通过仿真和实验研究,验证了该控制方法的正确性和有效性。

柔性直流输电系统含有积分稳定环节的无源控制系统设计

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统具有非线性、强耦合、多输入等特点,其控制系统往往难以在消除稳态误差的同时,依然保持全局渐近稳定。基于VSC-HVDC输电系统的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,提出了一类具有积分稳定环节的互联和阻尼配置的无源(IDAPB)控制方案的设计方法,并依据控制原理给出了3种具有典型性的控制方案及其控制参数的取值范围。对于其中性能最优的指数稳定型IDA-PB控制方案,利用积分稳定性定理,在其控制器中加入积分稳定环节,使得系统在受到大干扰或是系统参数无法精确预知时,具有良好的稳态、暂态特性的同时,依然保持全局渐近稳定。控制系统的设计过程中,无需求解偏微分方程,大大简化了计算量。PSCAD/EMTDC环境下的仿真表明,与传统比例—积分(PI)控制相比,IDA-PB控制策略能显著提高系统稳态、暂态性能,响应速度快、跟踪精度高,且对参数变化不敏感,有优良的鲁棒性及全局稳定性。

新型三电平逆变器SVM方法的研究

提出了一种新型的三电平逆变器空间矢量调制(SVM)算法,通过适当的坐标变换,将三相电压空间矢量坐标系变换为三相线电压坐标系,从而能够快速地定位参考电压矢量的位置,利用伏·秒平衡原理,计算出相应矢量作用时间。该方法具有计算简单,容易实现的优点,并且能够很容易地推广到四电平、五电平等多电平逆变器电路中。通过仿真研究,验证了该调制算法的可行性。

森林游憩价值评估的8种方法

国外森林游憩价值评估已有40多年的历史,其中具代表性的评价方法有8种:(1)政策性价值评估,(2)直接成本法,(3)平均成本法,(4)游憩费用法,(5)机会成本法,(6)市场价值法,(7)旅行费用法(TCM),(8)条件价值法(CVM).但目前广为流行的评估方法只有旅行费用法和条件价值法.这两种方法已被英、美等一些国家的政府机构定为森林游憩价值评估的标准评价方法.根据目前国外经济学家的研究成果,森林游憩的经济价值可分为利用价值和非利用价值,其中非利用价值又包括选择价值、遗产价值和存在价值。在8种评价方法中,只有条件价值法既能评价森林游憩的利用价值,又可评价它的非利用价值,而其它7种方法则只能评价森林游憩的部分利用价值.最后,还介绍了我国森林游憩价值评估的研究状况.

基于LYAPUNOV稳定性的三电平NPC整流器控制方法研究

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在LYAPUNOV稳定性理论的基础上,提出了一种新的三电平中点钳位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过采用直流电压PI调节加负载前馈,有效地克服了由于参数不准确引起的系统存在稳态误差的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于LYAPUNOV直接法设计的非线性控制器的有效性。

新西兰辐射松的无性繁殖

新西兰的辐射松人工林举世闻名。辐射松的遗传改良和无性繁殖研究为发展辐射松起了巨大作用。本文扼要介绍了新西兰辐射松无性繁殖的研究历史、大规模应用的原困以及主要技术方法。

巴西人造板的发展前景

巴西人造板的发展前景中国林业科学研究院孟永庆王金生庄作峰位于南美洲的巴西森林资源极为丰富，全国森林面积５亿ｈｍ２，森林覆盖率高达６０％以上。亚马逊地区的热带天然林闻名于世，除此以外，还有大片的温带针叶林以及数以千计的人工林。巴西人工林主要树种为松树和...