电力系统受迫振荡检测与自适应振荡抑制研究

电力系统受迫振荡的振荡频率与系统跨区域振荡模态接近,因而能够引发强烈振荡。文中提出了一种受迫振荡模态检测方法,其通过小信号分析方法得出系统在受迫扰动下对应受迫振荡模态的解析形式;同时提出一种不需要安装额外的功率振荡阻尼器的功率振荡阻尼控制策略,用于抑制受迫振荡以及跨区域振荡。通过改进的14机系统验证了文中方法的鲁棒性和优越性。仿真算例证明所提方法对于外界扰动具有较强鲁棒性,且较传统方法具有明显优越性。

虚拟磁链定向下构网型变流器滑模控制

新能源在现代电力系统中的逐步渗透正造成愈发严重的稳定问题。构网变流控制因其在改善系统安全方面的独特优势,正成为新能源大规模并网的主流控制方法。因此,本文提出了一种用于构网型变流器的基于虚拟磁链定向的滑模控制策略,使变流器具备虚拟同步机特性以支撑新能源安全并网与同步运行。首先,定义了构网变流器虚拟磁链的概念,其为电压源变流器端电压对时间的积分,并通过一个磁链控制器,将虚拟磁链矢量定向为虚拟同步机摇摆方程的参考轴系,进而实现变流器并网同步。此外,针对虚拟磁链提出了一种滑模控制器,进而实现对电压源型变流器有功/无功功率和电压的控制。为防止电网故障下变流器过电流的发生,本文又提出了一种故障电流抑制方法以提高系统的低电压穿越能力。最终,通过RTDS半实物仿真验证了本文所提控制方法的有效性。

三区延迟电力系统鲁棒负荷频率控制研究

电力系统中通信线路的大量使用不可避免地导致了负荷频率控制（LFC）中延迟现象的产生,这些延迟的存在会对系统稳定性造成潜在的威胁。文中旨在针对三区域延迟电力系统提出一种基于线性矩阵不等式（LMI）与延迟边际估计（DME）的鲁棒负荷频率控制策略。首先通过递归替换程序将系统特征方程中的超越项消去并引进根趋势的定义用于分析频率特征根的稳定性;随后给出了系统延迟边际的解析形式。而后给出了基于此延迟边际与LMI的鲁棒控制器设计流程,其中引进了鲁棒性能指标（RPI）用于衡量外部扰动对系统输出的影响。而后通过对半搜索技术（BST）用于搜索此RPI的最小值并得出鲁棒控制器的控制增益。通过2个仿真实验验证所提方法的性能：仿真1用于验证所提延迟边际估计方法的有效性;仿真2用于评估所提鲁棒LFC方法较传统控制方法的优越性。仿真结果验证了所提出的三区延迟电力系统延迟边际估计算法的有效性以及较传统方法的更佳的鲁棒特性。

永磁同步电机电能质量分数阶滑模控制

提出一种基于分数阶滑模控制的控制策略,用于提高永磁同步电机输出电能质量。整个控制架构由机侧整流器控制及网侧逆变器控制构成。在机侧整流器控制中,采用分数阶滑模控制器控制定子dq轴电流;在网侧逆变器控制中,通过另一个分数阶滑模控制器用于控制直流链电压及电网电压。同时,通过Lyapunov函数方法进行稳定性分析并选取控制器最优参数。随后,通过3项实验用于验证文章所提方法的有效性,并对比文章所提方法与整数阶滑模控制及比例积分控制器的控制性能。实验结果表明,文章所提方法在稳恒风速及变风速下都具有较快的时间响应及较高的追踪精确度,同时,其对于参数扰动也具有较强的鲁棒性。

基于分数阶滑模与快速指数趋近律的永磁同步电机功率控制

提出了一种基于分数阶滑模与快速指数趋近律的永磁同步电机输出功率控制策略。永磁同步电机的拓扑结构由晶闸管逆变器、升压斩波电路、L型逆变器及中性点箝位逆变器组成。所提出的分数阶滑模方法在收敛速度及抑制抖振现象上显示出了优越的控制性能。同时,采用快速指数趋近律,使得系统的总谐波失真程度大大降低。通过在一个永磁同步风力电机上的仿真实验,验证了所提方法具有更好的追踪性能,并能得到平滑地公共耦合点电流,同时可以维持直流链电压的平衡与稳定。

多机系统全局相轨线的暂态稳定性分析

为了进一步研究电力系统功角暂态稳定的结构特征,该文提出计及无穷远奇点的稳定域定性分析方法,给出相平面上全局相轨线(global phase portraits)的结构分布。首先,给出稳定域和无穷远奇点的理论基础,利用微分流形中子流形同胚变换的不变性,将系统状态轨线映射到Poincaré球面,借助微分方程定性理论求出系统无穷远奇点,分析系统轨线在无穷远处的形态。其次,根据同调性对多机电力系统进行分群与等值处理,通过分析闭轨线、鞍点分界线和无穷远奇点的稳定性,给出全局相平面上的暂态功角稳定域,讨论阻尼系数以及不同故障切除情况对稳定域边界的影响。最后,通过实验验证该方法在电力系统暂态功角稳定域分析中的有效性。

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。

电力系统功角稳定域及边界上的全局流形分析

非线性动力系统中稳定域(吸引域)的概念是许多工程应用学科的研究基础。从几何拓扑学的角度出发,提出一种基于全局流形的完整稳定域研究方法。该方法的主要思想是将系统投影到一个封闭区域中,在一个与原系统拓扑等价的球面上研究系统在无穷远邻域内的动力学行为,从而得到完整的向量场分析。将该理论应用于电力系统的暂态功角稳定域研究中,分别以单机模型、双机模型和多机系统为例,给出了各个模型的等效变换方程及无穷远奇点的计算公式。利用全局流形的几何拓扑结构,反映电力系统暂态功角稳定域边界的完整形态;利用无穷远奇点的变化指标比较了系统在不同故障切除情况下的暂态稳定裕度,并且在四机两区域系统和16机68节点系统上验证了理论分析的正确性。

基于元胞自动机的右行方式交通的安全性与效率评估模型

针对车辆右行国家的路面安全状况,建立了右行交通方式下的交通安全与效率评估模型.模型基于驾驶者超车时的交通运行状况,提出危险驾驶的概念,并定义交通危险系数指标.在驾驶者超车时处于不同的驾驶状况下,给定一定的时速限制,运用元胞自动机模拟算法进行计算机模拟,并得出单位时间内通过某站点的车辆总数以及此时间内的危险系数.在改变道路的限制速度下,再次进行计算机模拟,分析危险系数与车辆限速之间以及交通运行效率与限速之间的关系.根据上述关系,并针对交通运行中的实际情况,给出合理化建议.

基于差分-公共功率与滑模控制的直流互联交流电网振荡抑制

提出了一种基于差分-公共功率与滑模控制的高压直流(HVDC)互联交流电网振荡抑制方法。首先引进差分-公共功率与虚拟摩擦的概念,用于描述两个互联交流电力系统之间的频率波动与功率交换,并建立两个系统之间的等效发电机模型。随后,通过直流电压用于表征两个系统之间的频率偏差,以实现两个系统之间的信息交互。同时,提出了基于滑模控制的等效发电机转速控制方法,用于改善系统对于发电功率波动的鲁棒性。通过仿真算例,验证了虚拟摩擦概念的有效性;同时,验证了本文所提控制器在弱阻尼下的振荡抑制性能;最后通过等值发电机功率突降的算例验证了本文所提控制器的鲁棒性。