基于MMC的超级电容与蓄电池混合储能系统及其混合同步控制策略

为满足储能系统提供惯量和一次调频支撑功能需要对多类型储能介质集中配置和优化调控的需求,针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的新型混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)MMC-HESS,提出了混合同步控制(hybrid synchronous control,HSC)整体策略。MMCHESS采用模块化设计,将超级电容和蓄电池分别安置在高压直流母线侧和子模块内,具备高功率密度和高能量密度的优势。阐述了混合储能系统的拓扑结构和工作原理并采用混合同步控制策略提供系统惯量和一次调频功能及故障限流时的同步能力和孤岛并网切换功能,采用滤波器实现储能功率分配,采用荷电状态(state of charge,SOC)均衡控制实现蓄电池能量均衡。最后,基于硬件在环实验平台,验证了所提拓扑结构与控制策略的可行性和有效性。实验结果表明:所提混合储能系统及其控制策略具备惯量与频率支撑能力,在故障限流、正常并网、孤岛运行之间可灵活切换,能够有效发挥混合储能的综合优势,在中压配电网中具有良好的应用前景。

基于混合同步控制的电压不平衡补偿策略

分布式能源渗透率的不断提高,使得电力系统的稳定形态变得更加复杂,在面临大干扰或不对称工况时,电力系统也面临着失同步风险和谐波的干扰。分析和提高柔性互联系统在大的不对称干扰下仍能维持电压的对称、稳定运行,具有重要意义。本文在混合同步控制的基础上提出一种改进的电压不平衡补偿策略,基于混合同步控制策略,以提高严重不对称故障下系统的暂态稳定。其次,明晰无功补偿原理,构建基于混合同步控制的电压不平衡补偿模型。最后,通过仿真验证控制策略的有效性和优越性。

基于混合同步控制的构网型逆变器并网系统小扰动稳定性分析

由于构网型逆变器并网系统的混合同步控制(HSC)中直流电压控制、锁相环(PLL)、功率同步环(PSL)与电网阻抗间存在复杂交互,同步控制参数在不同电网强度下对并网系统小扰动稳定性的影响规律尚不清楚.针对该问题,首先建立了基于HSC的构网型逆变器并网系统状态空间模型,并基于根轨迹法分析了不同电网强度混合同步环中同步参数对并网系统小扰动稳定性与失稳模式的影响规律;在此基础上,给出了混合同步环中附加PLL支路参数和PSL参数的协同选取方法,以实现HSC构网型逆变器在宽电网强度下范围稳定运行.基于MATLAB/Simulink的仿真分析验证了理论分析的正确性.

混合直流输电系统功率同步控制研究

针对一端采用传统电网换相换流阀(line commutated converter,LCC)另一端为电压源换流阀(voltage sourced converter,VSC)的混合直流输电系统因其直流侧电抗较大,造成传统双闭环矢量控制策略中电流内环的快速性与稳定性相互矛盾、暂态扰动易造成系统功率振荡等问题,提出VSC侧换流站采用功率同步控制的方法,同时,通过增加桥臂电容储能控制环,保持三相桥臂电容电压之和基本不变,抑制系统功率和直流电压波动,减小了有功功率控制环存在欠阻尼特性的影响。最后,结合模块化多电平变流器(modular multi-level converter,MMC)应用,利用仿真软件搭建双端混合直流输电系统模型,通过仿真验证了所采用方法的正确性、有效性。

混合微电网并离网切换控制技术

本文对混合微电网并离网切换控制开展研究,出于传统锁相环参与模式的一系列弊端,提出基于Clark变换的无锁相环参与预同步控制模式。对混合微电网进行简要分析,并探讨混合微电网并离网切换控制的需求,对控制原理、控制策略、控制过程进行研究。基于MATLAB方针,论证控制策略的可行性,以期为我国电力企业提供借鉴和参考。

带有混合时滞的惯性神经网络系统的反同步控制

研究了一类带有混合时滞的惯性神经网络系统的反同步控制问题.利用合适的变量替换,将二阶时滞惯性神经网络微分方程转化为一阶时滞微分方程组.借助Lyapunov稳定性理论、反馈控制理论及一些不等式技巧,获得了确保惯性神经网络驱动-响应系统之间反同步的几个充分条件.给出数值仿真例子验证所得结果.

超混沌系统的混合同步控制

基于Lyapunov稳定性理论,提出了一种超混沌系统混合同步控制方法,给出并详细证明了Rossler超混沌系统实现自同步的充分条件以及控制律参数的取值范围,并构建了两个不同结构的Rossler超混沌系统的异结构快速同步的数学模型。数值仿真表明了所设控制器的有效性和方法的可操作性.

基于虚拟同步机的变流器暂态稳定分析及混合同步控制策略

针对采用组网型控制策略(以虚拟同步机控制为例)且考虑电流限幅的电压源型变流器(VSC)暂态稳定性差且失稳机理不明的问题,首先从传统同步机的暂态稳定分析方法入手,定性地分析了组网型VSC的暂态过程。然后,通过基于相图的非线性微分方程的分析方法,定量研究了组网型VSC的暂态失稳机理,并提出了一种结合了传统同步机摇摆方程和锁相环的新型同步方法(称为混合同步控制),使得VSC不仅具备频率响应的能力,而且其暂态稳定裕度得到了大幅提高。最后,通过MATLAB/Simulink搭建的仿真模型验证了分析方法的准确性和所提控制方案的有效性。

刘氏混沌系统的同步控制

以稳定性理论为基础,针对刘氏混沌系统,给出两种不同的同步方法。第一种方法是一种混合同步方法,即在响应系统的耦合函数中同时设计线性与非线性反馈函数。第二种方法,利用H∞自适应同步思想,构造性地得到刘氏混沌系统的一个H∞自适应同步控制器。理论分析表明这两类控制器的构造都是正确的,通过对误差系统的误差进行仿真分析,从图形上就能得到驱动系统和响应系统状态变量误差的绝对值之和能在短时间趋于零,从而说明这两类控制器的有效性。

多电机同步控制在升降舞台系统中的应用

以四台电动机分别拖动四个升降舞台为研究背景,分析了在实际工程中造成多个升降舞台运行不同步的主要因素以及传动装置中的齿隙对升降舞台启动过程的影响,提出了在速度并联同步控制的基础上引入位置输出耦合补偿控制来实现剧场中多个升降舞台的混合同步控制,同时给出一个满足不同升降舞台工程的同步误差评价函数。仿真结果与工程应用均表明,这种方法很好的实现了多台电机的高精度同步控制。

洛仑兹超混沌系统的同步控制

针对Lorenz超混沌系统,以稳定性理论为基础,提出一种超混沌系统的混合同步方法,给出Lorenz超混沌系统实现自同步的充分条件以及控制律参数的取值范围,构建Lorenz和Chen超混沌系统异结构同步的数学模型,并对模型进行数值模拟.数值模拟结果表明,该方法能够实现同、异结构超混沌系统精确同步.

一个三维自治混沌系统及其同步控制

通过相图、分岔图和Lyapunov指数谱来分析一个三维自治混沌系统的基本动力学行为。基于线性稳定性理论和极点配置技术,将反馈控制器的设计转化为一个纯代数问题,设计了一个连续的混合反馈同步控制器,相比于线性反馈与非线性反馈同步控制,对该混沌系统施加混合同步控制。理论推导和数值仿真均表明该同步方法的有效性和可行性,且适用性更强。

基于虚拟同步控制的电压源型直驱风电机组并网稳定性分析

随着风电装机的增加,风电机组在弱电网下的稳定运行面临严峻考验。电压源型风机采用自同步方式运行,因而不受锁相环的影响,并且能够提供频率和电压支撑,更适于在弱电网下运行。为研究基于虚拟同步控制的电压源型直驱风机的并网稳定性,建立了电压源型直驱风机的数学模型及状态空间模型,采用特征模态分析方法,对比了电流源型/电压源型直驱风机的并网稳定性,分析结果表明电压源型直驱风机具有更好的弱电网适应性,但在较高短路比下容易出现低频振荡问题,在此基础上研究了关键参数对于低频模态稳定性的影响。然后进一步研究了电流源型/电压源型直驱风机混合风场的并网稳定性,结果表明:加入电压源型直驱风机可以提高原有电流源型直驱风场在弱电网下的稳定性。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了特征模态分析结果的正确性。

陆上风电混塔结构HSC/UHPC方案受力性能对比分析

传统的高强混凝土(HSC)和超高性能混凝土(UHPC)均可作为大型陆上风电混塔的主要结构材料,为进一步了解两种结构材料对混塔性能的影响,提出了HSC结构和UHPC结构混塔方案,并对比分析了两种结构混塔的受力特性和固有频率。结果表明:HSC结构和UHPC结构混塔在ULS(承载力极限状态)下的受弯承载力相差不大,但在SLS(正常使用极限状态)下的主压应力和FLS(疲劳极限状态)下的疲劳累计损失相差较大;HSC结构混塔的固有频率较高,超出了主机限值规定,需要采取额外的控制措施,而UHPC结构混塔的固有频率满足限值要求。

基于构网型控制的并网逆变器暂态稳定增强控制策略

随着新能源的快速发展,大量电力电子设备接入电网,给电力系统的稳定性带来新的挑战。分析和提高构网型控制的并网变流器的暂态稳定性,对保证电力系统安全具有重要意义。针对构网型控制在大干扰下的暂态不稳定问题,本文提出一种用于多机系统的结合锁相环(phase-locked loop,PLL)和虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)特点的混合同步控制(hybrid synchronization control,HSC)策略。本文采用背靠背拓扑结构,在整流侧采用定VDC控制,在逆变侧建立混合同步控制模型,其次,构建混合同步控制二阶数学模型进行暂态稳定分析,最后,仿真对比VSG和HSC在相同故障条件下的稳定性,结果表明,所提出的混合同步控制策略可以大大提高多机系统中构网型逆变器的暂态稳定性。

升降舞台系统中多电动机智能同步控制的应用研究

分析了当今舞台工程中升降舞台常见的系统结构和控制要求,以及在实际工程中造成升降舞台运行不同步的主要因素。在分析了多电动机同步控制理论的基础上提出了一种适用于升降舞台的混合同步控制方法,并且该方法在实际工程得到了成功应用。最后分析了由多个小型升降台组成的舞台群以水平和波浪两种方式运行的控制要求,基于模糊理论设计了两种易于在可编程序逻辑控制器(PLC)中实现的新型模糊同步控制方法。

新能源并网换流器的自适应混合同步控制及其小信号稳定性分析

随着新能源发电装机容量的逐年增加,优化其换流器并网控制策略对于提升系统稳定性具有极为重要的作用。目前新能源并网换流器的控制策略主要有GFL(跟网型)和GFM(构网型)两种,其中GFL在弱电网下稳定性较差,GFM在强电网下易失稳。为此,首先提出一种含自适应系数的并网换流器混合同步控制结构,将GFL常用的锁相环与GFM常用的功率同步环结合,利用一个比例系数形成混合型同步控制环。随后建立了相应的小信号模型,在此基础上根据小信号稳定性分析结果提出了自适应参数取值方法。最后仿真验证了采用自适应混合同步控制的换流器并网系统在短路比为1的弱电网和短路比为30的强电网下都能保持良好的稳定性,为新能源并网换流器的稳定运行提供了一种新的、适用于不同电网条件的控制方案。

单/三相混合微电网中虚拟组合式三相变流器功率协调控制

针对单/三相混合微电网系统孤岛运行时单相电源和负载引起的三相电压不平衡问题,提出了虚拟组合式三相变流器及其功率协调控制。详细阐述了基于虚拟三相瞬时功率的下垂控制和虚拟阻抗控制,实现同相并联单元的功率分配。针对组合式三相变流器相间同步控制难点,提出了新型120°鉴相器和基于锁相环原理的相间同步控制,提高三相电压平衡度。在此基础上,给出了电压补偿控制,进一步改善供电质量。同相及相间功率协调控制无需附加任何同步芯片或通信线,原理简单,控制灵活,可靠性高。最后,仿真和实验结果表明所提控制策略可以实现动稳态工况下同相并联单元间功率按照设定比例分配以及不同相间相位和幅值的同步控制,100%不平衡负载下电压不平衡度为0.1%,供电质量较高。

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真程序设计和实现

电力系统混合仿真对常规电力系统进行机电暂态仿真,对重点关注的局部网络或者特定元件采用电磁暂态仿真。它综合考虑了机电暂态过程和电磁暂态过程的相互影响,为研究大规模电力系统的稳定性和动态特性提供了新的思路。文中基于自主开发的机电和电磁暂态混合仿真程序,结合具体的接口算法,设计并实现了电力系统混合仿真系统平台,并提出了一种新的数据时序交互方式以及在此基础上的数据通信和同步控制算法。所建立的仿真平台代码透明可控,功能易于扩展,提高了仿真的灵活性和效率。最后给出的仿真算例证实了所提出的方案的可行性及接口算法的正确性。

双馈风电机组次同步振荡阻尼特性与抑制策略

大规模风电经固定串补线路送出时,双馈风电机组(DFIG)会由于转子侧换流器(RSC)与固定串补之间相互作用而引起一种新的次同步振荡问题,称为次同步控制相互作用(SSCI)。在分析DFIG换流器的工作原理及输出特性的基础上,建立其基于交流受控电压源和直流受控电流源的等效仿真模型,避免了开关器件的高次谐波对DFIG电气阻尼计算结果的影响,提高了仿真效率。基于等效模型,采用时域实现的复转矩系数法,计算DFIG在次同步频率范围内的电气阻尼特性,进而分析风速、转子侧换流器PI参数、串补度和线路电阻对电气阻尼特性的影响。分析结果表明,风速的减小、内环增益的增大、积分时间常数的减小、串补度的增加以及线路电阻的减小都会增加DFIG电气负阻尼;外环PI参数对DFIG阻尼特性影响不大。提出在DFIG RSC中附加混合次同步阻尼控制器(H-SSDC)来抑制SSCI的方法,仿真结果验证了其有效性。