基于功角保持的VSG低电压穿越控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制通过模拟同步发电机的运行特性,达到并网逆变器为电网提供惯性支撑的目的。传统VSG在电网发生短路故障时容易导致输出电流越幅与功角振荡,无法为电网提供无功支撑,使逆变器不具备低电压穿越能力。文章提出一种VSG低电压穿越控制策略,故障期间保持功角稳定,故障恢复期间通过基于虚拟功率的功角保持环节实现预并列,故障恢复后输出功率能够快速恢复至给定值,运行模式之间能够平滑快速切换,实现低电压穿越。仿真验证了该控制策略的正确性与有效性。

基于功率指令切换的双级式构网型光伏故障穿越控制策略

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏发电故障穿越控制策略,该策略计及光伏直流侧动态响应,能够实现满足电流限幅约束的前提下向并网电压提供无功支撑,同时保持故障期间构网型光伏对系统惯性的支撑特性,提升大扰动下光伏换流器暂态功角稳定性。仿真结果表明,在电网发生严重电压跌落的情况下,所提控制策略可在保持逆变器直流侧电压稳定的同时实现故障穿越功能。

基于ADAMS／Car Ride车辆平顺性仿真研究

以虚拟样机技术进行车辆平顺性仿真研究．建立了基于ADAMS／Car Ride的多体动理学模型，通过虚拟四柱试验台对模型进行仿真试验。仿真结果表明，ADAMS／Car Ride可方便地进行路面功率谱密度响应仿真试验，所建立的包含虚拟四柱试验台的整车模型可深入进行车辆平顺性研究。

虚拟同步机并网运行下电网谐波抑制和故障穿越策略

针对电网发生对称故障瞬间传统阻抗重塑型谐波电流抑制方法严重加剧虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)故障电流的问题,介绍了传统阻抗重塑型谐波电流抑制方法的原理。基于电网不对称故障下VSG谐波阻抗模型,揭示了传统阻抗重塑型谐波抑制方法加剧VSG故障电流的机理。在此基础上,提出一种VSG谐波电流与故障电流协同抑制方法。通过引入虚拟电感重塑电网故障点至VSG的等效阻抗,实现了VSG并网运行下电网谐波和故障电流的协同抑制,有利于改善电网电能质量并提高VSG的故障穿越能力。最后,通过仿真验证所提控制策略的正确性和有效性。

基于相位与幅值补偿的虚拟同步发电机低电压穿越控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)通过模拟同步发电机的工作原理,引入虚拟惯量与阻尼系数,提高了分布式电源并网的稳定性。但是当电网发生电压跌落时,电压的跌落与恢复均会使电网电压的相位与幅值发生跳变,而传统的VSG控制策略难以解决该问题。为此,文中提出一种基于相位与幅值补偿的VSG低电压穿越控制方法。首先,分析电网电压跌落与恢复对电网造成的不同影响。其次,在电网电压跌落期间,通过将VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差控制在允许范围内来实现过流抑制、输出功率的快速稳定以及无功补偿的目的。然后,在电网电压恢复时,通过快速补偿消除VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差,从而抑制因电网电压跳变而造成的过流等问题。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证所提控制策略的有效性。根据仿真结果可知,文中提出的控制策略可以有效抑制过流的产生并且能够实现无功补偿。

基于ADAMS/Car Ride负载隔离式电动车平顺性研究

针对新开发的负载隔离式电动车,本文利用多体系统动力学软件ADAMS/Car Ride,基于虚拟四柱试验台,建立了整车虚拟样机模型,同时按照《汽车平顺性试验方法》规定,建立随机输入路面和脉冲输入路面,对负载隔离式电动车进行不同车速下的平顺性仿真分析。仿真结果表明,当电动车分别以50,60,70,80,90km/h的车速在B级随机路面上行驶时,人体感受的加权加速度均方值分别为0.125,0.171,0.237,0.342,0.472m/s^2,乘客不会有不舒适感觉,当电动车以20,30,40km/h的车速行驶在脉冲输入路面时,座椅平面传递给乘客的最大加速度分别为8.04,8.40,8.74m/s^2,对乘客的健康没有危害。该方法可方便进行路面功率谱密度响应仿真试验,缩短了整车开发时间,改装后的负载隔离式电动车的平顺性满足要求。该研究为车辆的前期开发设计提供了理论依据。

虚拟同步发电机技术研究现状

随着“十四五”期间新能源开发规模持续增加,电力系统“双高”特性将更加凸显,致使新型电力系统缺少转动惯量与阻尼,频率稳定受到威胁。虚拟同步发电机(VSG)技术引入虚拟惯量与虚拟阻尼,对电网频率的稳定产生支撑作用。通过描述转子机械运动方程、无功-电压控制方程介绍VSG控制原理,从有功-频率控制、无功-电压控制、无缝切换技术,归纳总结目前VSG研究热点,并针对VSG存在的功率耦合、限流保护、低电压穿越、多机并联协同控制等问题提供一定的参考思路。

虚拟阻抗制动可再生能源机组低电压穿越控制

电网电压跌落容易使可再生能源机组并网逆变器产生功角失稳与过电流现象,对系统安全稳定运行产生不利影响。对传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)控制策略进行改进,提出了一种虚拟阻抗制动可再生能源机组低电压穿越控制策略。首先,利用等面积定则分析了电网电压跌落和恢复后VSG功角变化机理。其次,详细阐述了虚拟阻抗的无功干预机制与限流原理。然后,提出在电网电压跌落期间对传统VSG功率控制环节实施悬停控制以利于实现功角稳定,并对电压跌落与恢复的不同阶段限制过流所需虚拟阻抗值提出了明确计算方法。最后,利用RT-LAB实时仿真实验平台搭建了10 kW可再生能源并网机组,对不同电压跌落程度下的低电压穿越控制效果进行分析,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

自适应正负序复合控制的VSG低电压穿越策略

为了解决分布式新能源渗透率提高带来电网的系统等效阻尼和惯性降低的问题,一些学者提出了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略。为了能够抑制电网电压不对称跌落时电网电流中的负序分量,VSG多采用基于两相旋转坐标系下d-q轴的正负序复合控制;但是正负序分离的延时恶化了故障发生和恢复时VSG输出电流的过渡过程,造成VSG过流风险增加。针对此问题,文中首先分析了电网电压对称和不对称跌落故障时电网电压等效幅值波形的特点,并据此提出了一种自动识别出故障类型,实现自适应正负序复合控制的VSG低电压穿越策略,不仅能抑制不对称故障时输出电流中的负序分量,还减小了正负序分离的延时影响和VSG出现暂态过流的可能性,使故障发生和恢复时VSG输出电流的过渡过程更加平滑。最后通过搭建仿真系统验证了文中所提方法的可行性。

适用于少子模块混合型MMC直流故障穿越的均压调制策略

针对混合型模块化多电平换流器(HMMC)在中低压场景子模块个数受限以及直流故障穿越期间的电容电压平衡问题,提出适用于少子模块HMMC直流故障穿越的调制技术以及直流故障穿越期间的电容电压平衡控制方法。从虚拟半桥子模块角度对全桥子模块拓扑进行解耦,统一HMMC的内部拓扑。基于虚拟调制改进载波移相脉宽调制方法,提出适用于HMMC多工况运行模式切换的混合调制技术。进一步考虑直流故障穿越期间的子模块电容电压平衡需求,基于优化子模块充、放电能量分布的思想,重构脉冲映射关系,提出分层脉冲自适应平衡控制方法。仿真结果表明,所提策略实现了少子模块HMMC直流故障穿越,并有效保障了直流故障穿越过程中子模块的动态电容电压平衡。

光伏虚拟同步机低电压穿越的预同步控制策略

虚拟同步机(VSG)光伏并网发电技术是一种新型的新能源发电模式。然而,在电网故障时,其技术不具有低电压穿越(LVRT)的能力,导致电网电压暂降且难以恢复原来的幅值,电流幅值越限,对系统造成一定的危害。因此,将LVRT技术与VSG技术相结合可以解决由系统故障引起的电网恶化问题,但这两种策略在切换时会产生前后相位不一致、电流幅值波形难以恢复到原幅值等问题。为此,提出一种预同步控制策略。通过引入相角预同步和VSG输出电压预同步,有效地避免了两种模式在切换过程中导致的相位和幅值不一致,提高了电能质量和系统的稳定性。在Matlab/Simulink中仿真,其效果显著。

基于整车多学科性能提升的轮胎优化设计

为了提升整车路噪、平顺性以及疲劳耐久综合性能,构造了序列近似多目标优化方法,结合虚拟试验场(virtual proving ground,VPG)技术对轮胎参数进行了优化设计。采用径向基函数代理模型建立了CDTire轮胎模型关键物理参数与整车多学科性能VPG仿真输出响应的显式数学关系,基于多目标粒子群优化算法与自适应补点方法持续更新代理模型迭代求解逐步逼近真实Pareto前沿。通过设计变量分类建立2步法优化模型,求解匹配轮胎模型参数后,车辆关键测点的全频段噪声均方根、最大振动加速度均值及疲劳损伤均值分别降低了1.6%,10.4%及3.8%,优化效果显著。

提高光伏低电压穿越能力的新型控制策略

为解决采用虚拟同步发电机的光伏并网系统不具备低电压穿越能力问题,当网侧发生电压跌落时,采用模型预测控制实现电流快速跟踪和大幅度调节,设置自适应目标函数来提高无功分配精度。故障消除时,采用电路模拟器和输出变量一致算法实现控制系统平滑切换。系统仿真和试验结果表明:该新型控制策略可使采用虚拟同步发电机的光伏电站具备低压穿越能力,无功调节更合理,系统控制切换稳定且无暂态电流冲击。研究结论可以为高光伏系统低压穿越工程应用提供理论依据。

无交流电容的构网型换流器电压电流比例控制及故障限流

通过引入电压电流比例关系,构建了适用于高压构网型换流器的无电容矢量电压控制,可与传统内环电流控制组成构网型换流器级联控制架构,保留正序电流限幅和负序电流抑制能力,防止换流器在电网故障时发生过流闭锁和损坏。与传统外环电压控制不同,该电压电流比例控制不依赖于交流侧并联容性滤波器的电气关系构建,适用于无交流电容的高压构网型换流器的外环电压控制。通过选取特定的交流电压频率指令值,构网型换流器可实现恒电压运行或虚拟同步机运行。时域仿真结果表明,所提高压构网型换流器控制在电网故障时可自动实现换流器的负序电流抑制和故障穿越功能,避免换流器过流闭锁及损坏,并在故障清除后恢复正常运行。

基于虚拟阻抗的多落点混合级联直流系统故障电流抑制方法

多落点混合级联直流系统存在特有的模块化多电平换流器(MMC)功率盈余问题。当受端交流系统发生短路故障时,MMC过流、过压将引起MMC阀组闭锁,进一步可能导致系统功率中断。多落点混合级联直流系统整流侧采用电网换相型换流器(LCC)、逆变侧采用LCC与多台MMC级联。针对该系统提出一种适用于受端交流系统故障的故障电流限制方法,在逆变侧MMC控制中引入虚拟阻抗降低故障电流,无需额外添加设备。对虚拟阻抗的控制引入、计算以及投入实现过程进行了详细阐述,并在PSCAD/EMTDC中搭建模型进行仿真分析。结果表明,所设计的虚拟阻抗控制器可以实现故障电流的有效抑制,并防止功率倒送,从而实现混合级联直流系统的交流故障成功穿越和功率可靠传输。

基于虚拟样机技术对整车行驶平顺性的优化研究

运用ADAMS/Car创建整车虚拟样机模型,在B级、C级路面设定不同车速激励进行平顺性仿真试验。针对进一步优化汽车平顺性的问题,采用ADAMS/Insight试验设计功能中的曲面响应分析法,对前悬架弹簧下安装点的硬点坐标进行仿真计算,获得优化后的硬点坐标和悬架结构设计参数。同时进行仿真试验研究分析,结果表明优化后的汽车行驶平顺性有明显改善,提高了乘客乘坐的舒适性。

定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制策略

为解决电网电压骤升情况,研究双馈异步风力发电机在高电压穿越下的动态特性,设计出一种定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制的高电压穿越方案。虚拟电阻控制策略会增加直流母线侧电压,导致电网故障程度加重,定子侧增加电流补偿项的控制策略可以达到控制直流母线电压的作用。转子侧增加虚拟电阻和定子侧增加电流补偿项协同控制策略的方法,可以降低直流母线侧电压,缩短电压振荡过程,从而提高系统的高电压穿越能力。通过在Simulink仿真软件搭建增加转子侧电流补偿项的传统控制模型和定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制策略模型进行仿真,得出定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制策略可以有效抑制有功和无功功率、直流母线侧电压、电磁转矩和转子电流冲击幅度,同时加快母线侧电压恢复时间,提高系统故障穿越能力。

虚拟现实的公路BIM感知与工程评价方法研究

虚拟现实为公路建筑信息建模(BIM)从二维到三维的感知和协同提供新的手段。论文分析公路工程特征和交通参与者出行体验的现实需求,研究虚拟驾驶、虚拟飞行、虚拟骑行、虚拟步行、增强现实等公路BIM感知与工程评价方法,结合不同交通参与者对工程评价的具体需求,开展以人为本的公路BIM感知、工程评价、协同工作和设计优化。实验结果表明,虚拟现实的公路BIM感知与工程评价连通了BIM模型与人的感知,有助于实现更高的沟通效率和质量。

基于虚拟样机技术的摩托车平顺性仿真

建立了一种基于虚拟样机技术的摩托车整车的虚拟动力学模型,并对虚拟动力学建模系统中零件之间的连接关系处理、动载荷的合理施加等技术难点进行了研究;通过输入路面载荷谱,分析了摩托车的平顺性能,并对结果进行评价和优化,大大提高了摩托车的设计质量,该方法为摩托车产品的开发及改进提供了有力的手段。