基于小扰动频率量测数据的电网节点惯量分布评估方法

惯量在电力系统抵抗扰动中起到关键作用。随着新能源渗透率的提升,电力系统中低惯量与惯量时空分布不均的特征日益凸显,准确评估电网节点惯量分布具有重要意义。为此,文中提出一种基于小扰动频率量测数据的节点惯量分布评估方法。首先,分析了频率与惯量的数学耦合机理,揭示了新型电力系统惯量分布特征。然后,根据单次小扰动下的频率量测数据与系统电源参数,分别提出了考虑各节点频率相较于系统中心频率变化水平偏差的节点等效惯量定义方法,以及基于自适应阶数多项式拟合的节点频率变化率计算方法,两层方法相结合即可计算出单次小扰动下的节点等效惯量。进一步,鉴于单次小扰动下求出的节点等效惯量具有一定的随机误差,提出考虑多次扰动事件评估结果的动态聚合策略,形成适用于新型电力系统的节点等效惯量分布评估方法。最后,分别以IEEE 39节点系统、中国某省级电网为例验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法所需数据量少,仅需各节点同步相量测量单元采集的频率量测数据即可实现对电网惯量分布的有效评估,评估结果准确性高且时效性强。

小惯性热电偶动态校准及频域分析

发动机进气温度畸变影响发动机的稳定性,通常使用小惯性热电偶来测量其快速变化的气流温度。为准确全面获取小惯性热电偶的动态特性,提出了一种小惯性热电偶的动态特性校准及评价方法,并阐述了小惯性热电偶动态校准装置的构建、校准试验以及频域分析。采用脉冲激光器与校准风洞相结合的小惯性热电偶动态校准方法,通过幅频特性和相频特性分析,拓展了小惯性热电偶的动态特性评价方法。用该校准方法对小惯性热电偶进行动态校准,结果A类相对不确定度最大值由7.2%减小到2.4%,可应用于30 ms以下量级快响应温度传感器的动态校准,为发动机进气温度畸变等高频动态温度测量提供技术参考。

应用多参数协同自适应方法的虚拟同步发电机控制策略

应用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)技术的光储系统在并网运行工况发生改变时,VSG输出功率和频率会发生较大波动。为了减缓功率-频率振荡,提出一种多参数协同自适应控制策略,该策略能有效抑制系统波动。首先根据VSG小信号模型,推导出系统满足相角稳定裕度条件下虚拟惯量J和阻尼系数D的取值范围。其次考虑到有功下垂系数Kf会改变系统功率-频率特性的敏感程度,设计了包含J、D、Kf的三参数协同自适应变化函数,为实现阻尼系数在第二阶段缓慢减小和第四阶段进一步增大,引入了频率差值积分项。然后,为进一步验证此方法在系统受大扰动时的适用性,在小信号分析的基础上进行VSG暂态稳定性分析。最后,在Matlab/Simulink平台的仿真模型中针对不同工况进行验证。仿真结果表明,无论在大扰动还是小扰动工况,采用改进后的方法都能够很好地增强系统稳定性。

变流器虚拟惯量和阻尼协同自适应控制策略

针对变流器传统虚拟同步发电机控制(virtual synchronous generator,VSG)在暂态过程中出现的频率超调等问题,提出一种虚拟惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。首先,对VSG变流器系统进行数学建模;然后,通过分析VSG有功和角频率暂态特性曲线,提出一种虚拟惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,同时借鉴传统同步发电机小信号模型分析方法建立有功功率环路传递函数,给出参数的选取范围;最后,基于MATLAB/Simulink仿真,验证了所提自适应控制策略在改善频率和功率暂态特性方面的有效性。

基于虚拟惯性控制的光伏直流微电网稳定性分析

在“双碳”目标下,直流微电网呈现低惯性特性,这对系统稳定运行造成不利影响。建立基于母线节点导纳网络的负反馈模型,利用其等效开环函数对系统稳定性进行分析。针对系统稳定裕度不足,提出将虚拟惯性控制引入光伏单元,实现光照变化较大情况下的母线电压平滑输出。理论分析与实验结果表明,所提控制方法在保证光伏利用率的基础上,对母线电压波动的抑制效果明显。

基于导引头图像连续匹配的航向测量与组合算法

提出了一种基于连续匹配的航向解算与组合导航算法,实现了利用小视场角制导相机解算航向,为无人机提供了一种低成本的航向量测与组合导航方案。首先基于连续匹配得到的本质矩阵计算出姿态增量,然后通过首帧姿态矩阵与联合标定矩阵计算出当前帧的航向角,在此基础上基于惯性导航姿滤波设计了MEMS导航解算与视觉连续匹配的融合算法。最后为验证所提算法的精度与计算效率,搭建了惯性/视觉组合装置及挂飞试验系统。飞行试验结果表明,针对像元数为1920×1080的相机在80~200 m相对高度飞行过程中,匹配成功率达到99.6%,0.5 h航行中航向计算精度优于0.21°,更新频率优于20 Hz,与传统方法相比具备较高的匹配成功率、航向计算精度,并具有更低的时间耗费。

低惯量交流系统并网变流器次/超同步振荡分析

低惯量电力系统中跟网型变流器可能会与同步机转子动态产生交互,给系统稳定性分析引入新的问题,仅靠跟网型设备动态和短路比衡量交流系统强度不再准确。为此,该文综合分析系统惯量和短路比对跟网型变流器小干扰同步稳定的影响,提出适用于分析低惯量系统中并网变流器稳定性的方法,所提方法计算量低、物理意义明确。首先,推导变流器和同步机混联系统的闭环模型,并提取出能表征低惯量动态的相互作用系数矩阵,定性分析两类设备间的交互关系。其次,基于模态摄动理论,将原多机系统解耦为稳定性等效的子系统。然后,选取适用于分析小干扰同步稳定问题的相位主导回路,根据该回路提出综合考虑惯量和短路比的稳定性分析方法。最后,基于仿真算例验证了所提低惯量系统中并网变流器小干扰同步稳定性分析方法的有效性。

考虑惯量增益与电网强度的VSC稳定性分析

在高比例新能源并网的背景下,电网的低惯量问题备受关注。虚拟惯量控制策略使得逆变器系统具备向电网提供惯量支撑的能力,然而其与控制环节与电网间存在耦合,对系统稳定性有一定影响。在目前的应用场景中,惯量增益和系统稳定的平衡点难以权衡。针对这一问题,首先根据系统主电路结构及相应控制策略建立采用虚拟惯量控制的并网VSC状态空间模型;其次利用特征根轨迹法及参与因子法对系统关键参数变化对系统稳定性的影响进行分析;最后在Matlab/Simulink中构建系统并进行仿真验证,进一步说明了模型的有效性和分析的正确性,为探索虚拟惯量控制的VSC系统适用场景做出了一定贡献。

数字平台应用影响中小企业组织韧性的作用机制——基于双元学习的视角

为帮助管理者理解数字平台应用促进中小企业化危为机的作用机制,基于信息处理理论和双元学习视角,探究数字平台应用提升组织韧性的内在机制,引入双元学习中介变量和组织惯性调节变量构建理论模型,并利用对218家中小制造企业的问卷调查数据进行实证分析。结果表明,(1)数字平台应用能够提升中小企业组织韧性;(2)数字平台应用通过探索式学习和利用式学习影响中小企业组织韧性;(3)组织惯性会弱化双元学习对中小企业组织韧性的积极影响。因此,中小企业应加强对数字平台的应用,同时积极开展双元学习并减少对过往路径的依赖,以此来培育和提升组织韧性。

MMC控制器小信号稳定性判据研究

基于MMC(模块化多电平换流器)的高压直流输电广泛应用于大规模新能源外送,然而MMC控制器的惯性滞后特性可能带来小信号稳定性问题。首先,分析同步发电机的机械惯性,类比提出适用于MMC控制器的惯性二阶统一表达式。然后,基于MMC闭环控制器的动态特性和惯性滞后特性,提出连接弱电网的MMC控制器的小信号稳定性判据。最后,通过对双侧MMC并网系统的仿真分析,验证了所提稳定性判据的正确性。

基于有功微分补偿与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略

针对传统光储虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)存在并网有功稳态偏差与系统动态振荡难以兼顾的问题,提出一种基于有功微分补偿(active power differential compensation, APDC)与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略。首先,建立了基于APDC算法的光储VSG并网有功闭环小信号模型,并通过极点分布图与伯德图的分析,讨论了APDC算法对系统暂态振荡与有功稳态偏差的抑制效果,给出了相关系数的整定方法。然后,为改善频率响应并避免有功超调量的增加,设计了一种基于APDC算法的改进型虚拟惯量自适应策略,同时给出其参数的取值范围。最后,实验结果表明,所提策略能消除VSG并网有功的动态振荡与稳态偏差,具有更小的频率偏差与频率变化率。

微小转动惯量永磁同步电机电流环动态特性的研究

用于伺服系统的永磁同步电机,一般具有较小的转动惯量,可能使得电机的机械时间常数小于电磁时间常数。电流环在动态过程中不能有效抑制反电动势的扰动,电流的动态响应明显变差。为了减小反电势在转速动态过程中对电流环产生的扰动,两对比研究2种不同的补偿方法:改进电流环控制器的方式和在电流调节器输出处对反电动势进行的补偿方式。在仿真研究基础上,确定采用反电动势补偿方式进行实验。实验结果验证了当电机惯量较小时加入补偿措施后可以使电机在恒加速时反馈电流无差的跟随给定电流指令。

PMSM的二自由度PID控制

为了在运动控制系统中实现对传统PID控制的有效改进,提出了针对交流永磁同步电动机的二自由度PID控制算法,给出了一般和简化的二自由度控制器结构图及设计方法.该方法有效地解决了PID控制难以兼顾跟踪性能与抗扰性能的缺陷,使得系统在运行过程中,控制器输出可以保持动态最优.对于小惯性的PMSM系统进行了仿真,仿真结果表明:该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,并具有良好的动、静态性能.

四象限变流器在变速恒频风力发电系统中的应用

讨论了由四象限变流器构成的一种永磁电机风力发电系统,对连接电网与电机的逆变器进行了详细的讨论。利用小惯性电流跟踪控制方法,在状态空间平均法模型的基础上推导了脉宽计算公式。给出了用DSP实现网侧逆变器的控制的硬件框图,最后给出了实验结果。实验结果证明该系统能够有效的将风轮机吸收的风能馈入电网中,并能保持很高的功率因数。

考虑惯性效应的移动弹丸作用下身管振动特性

为研究火炮发射过程中弹丸激励下的身管振动特性,建立了弹丸膛内运动冲击作用下考虑其惯性效应的身管横向振动方程,采用小参数解法,给出了方程级数形式的解析解。针对弹丸有、无质偏2种工况,对不同运动参数下身管的振动特性进行了数值仿真。讨论了不同运动参数对炮口处的振动影响规律,并给出了定量分析结果,探究了弹丸连发激励下的炮口振动响应。仿真结果表明,欲降低火炮发射时的炮口振动,应合理控制弹丸膛内的运动速度。文中采用的建模与分析方法,可推广于移动激励作用下其它相关工程振动问题的求解。

考虑储能荷电状态及频率恢复特性的改进型灵活虚拟惯性控制

基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光储系统可向电网提供虚拟惯性以增强电网的稳定性,但源端储能的荷电状态和系统频率恢复特性对虚拟惯性的灵活调节具有重要的约束作用。针对此问题,在已有研究的基础上,提出了一种改进型灵活虚拟惯性控制方法,该方法一方面根据储能极限运行状态下的荷电状态自主调节虚拟惯量的大小,避免了储能单元的深度过充及过放;另一方面在储能安全运行时根据频率变化分阶段调节虚拟惯量,在减小系统频率偏差的同时加快其恢复速度。此外,搭建了孤岛四端微电网的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响规律,并给出了控制参数的设计原则。最后,通过硬件在环实验验证了所提控制方法的有效性与优越性,提高了光储VSG控制技术的工程实用价值。

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。

光储直流配电网灵活虚拟惯性控制策略

针对光伏渗透率不断提高而带来的直流配电网惯性低的问题,考虑直流配电网储能设备的潜在惯性支持能力,提出光储直流配电网灵活虚拟惯性控制策略。分析了在直流配电网电压动态变化过程中蓄电池储能与电压变化量之间的关系,并通过建立蓄电池荷电状态与直流电压的函数表达式,进一步提出了在直流电压变化时引入双曲正切函数来灵活快速调节蓄电池换流器的控制策略,从而增加系统惯性,提高电能质量。另外,还考虑了蓄电池的充放电极限问题,通过引入反正切函数来限制其过度充放电。最后,对采用灵活虚拟惯性控制策略的直流配电网进行小信号稳定性分析,得到了所提控制策略中关键参数的取值范围。基于MATLAB/Simulink搭建了四端直流配电网仿真系统,验证了在系统功率不平衡后,所提控制策略能利用虚拟惯性控制有效地抑制直流电压波动,从而提高电压质量和暂态稳定性。

含虚拟惯性控制的直流微电网稳定性分析

为分析不同类型虚拟惯性控制对直流微电网产生的影响,首先建立了各电源与负载侧换流器的小信号模型,并分析了电网与蓄电池侧换流器在应用不同虚拟惯性控制时,其换流器端口的动态响应特性以及阻抗特性。其次,考虑到多换流器交互引起的稳定性问题,建立直流微电网的等效阻抗模型,根据阻抗匹配准则,分析了在不同控制模式下控制器与系统参数变化对系统稳定性的影响规律。根据稳定性以及动态特性分析可得出,在蓄电池侧换流器应用虚拟发电机型惯性控制可以使系统获得更好的动态特性与稳定边界。最后在Matlab时域仿真与RT-LAB实时仿真平台上分别建立了直流微电网仿真模型,并对相关理论分析进行了验证。

锅炉蒸汽温度串接多容小惯性全补偿前馈控制

提出了电站锅炉蒸汽温度控制系统采用串接多容小惯性环节方式实现全补偿前馈控制的设计方案。仿真结果表明,前馈控制效果及其鲁棒性与串接多容小惯性时间常数有关;多容小惯性环节的分母多项式阶数应等于分子多项式阶数。串接多容小惯性全补偿前馈控制方法克服了全补偿前馈控制器的可实现性问题。