融合同步发电机动态状态估计的电力系统状态估计

当电力系统遭受某种较大扰动时,其安全稳定将受到威胁。为实现对整个系统受扰后机电暂态过程的完整跟踪,提出一种新的融合同步发电机动态状态估计(dynamic state estimation of synchronous generator,DSE-SG)的电力系统状态估计(state estimation of power system,SE-PS),研究该如何将DSE-SG的结果进一步应用于系统侧SE-PS中去,以实现全系统动、静态状态量的统一估计。首先,围绕全电力系统机电暂态DSE的求解方式,论述了完全联立的不可行性、解耦估计的实现条件以及复耦估计的必要性与意义;其次,在梳理DSE-SG与SE-PS概念、数学模型的基础上,厘清了所涉变量、方程组的地位、作用、关系及数据流程,为复耦媒介量的选取及接口方式的确定奠定了理论基础,形成了复耦估计的实现构思;进一步,提出两种不同的接口方式,详细给出其各自具体的实现方法及流程;最后,将所提方法在IEEE9节点系统中予以实现,结果表明该方法可良好跟踪全电力系统机电暂态过程,实现动、静态状态量的统一估计,较未融合DSE-SG结果的传统SE-PS精度更高,滤波效果更显著。

一种非接触式电机动态性能参数测试分析系统的研制

针对生产机械和电动车辆对电机动态性能的检测需求,研制一种新型非接触手持式电机动态性能测试系统,从电流谐波快速采样及信号特征提取、非接触式磁编码器高响应转速测量、同步触发高精度动态参数测量等方面开展深入研究,使系统具备测量精密性、非接触式安全性、灵活便捷性、高性价比等特点,突破了集成化、智能化、网络化的关键技术瓶颈,对质检机构切入工业热门领域,拓展业务范围,提升检测效益起到了重要的推动作用。

计及发电机动态的多端口网络等值及中长期电压稳定监视

在中长期电压稳定过程中,发电机可能会由于无功短缺导致过励磁限制器(over-excitation limiter,OXL)启动,使得将发电机保持为PV节点的这一传统做法面临一定问题。该文对常规多端口网络等值方法进行了改进,将可描述OXL作用下的发电机模型应用到多端口网络中,给出了发电机OXL启动的在线判定方法,使得改进后的多端口等值网络能够有效计及发电机OXL的动态变化。进一步,基于计及发电机动态的多端口等值网络,推导出可辨识负荷功率最大值点的电压稳定性指标。仿真结果表明,该文方法对即将发生的中长期电压崩溃能起到有效的预警作用。

交流电机动态分析中坐标变换的归一化方程

交流电机的动态分析和运动控制中,需要根据不同的情况采用不同的坐标变换来分析问题,因此坐标变换对交流电机的动态分析具有重要的意义.由于每种坐标变换的变换矩阵系数、形式不同,为了获得电机常用坐标变换的归一化形式,依据综合矢量理论基础,研究四种坐标系与自然坐标系的关系和变化规律,给出了交流电机动态分析中坐标变换的归一化方程,便于程序化和模块化,为交流电机的动态分析和运动控制等问题的研究提供了理论依据.

海洋平台大电机动态启动分析研究

随着我国社会主义现代化水平的不断提高,我国海洋经济得到了一定水平的开发,但在复杂的海洋环境中想要持续、稳定、安全的进行海洋资源开发工作,就需要以一定的生产设备作为依托。因此在海洋开发工作中海洋平台的建设工作也就尤为重要,海洋平台为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑,海洋平台的建设水平是一个国家海洋资源开发事业水平的直观体现。在实际情况中,海洋平台往往是一个独立的电力系统,在这个系统中需要重视电机的启动模式,准确的大电机启动计算对于发电机容量选择、电机启动方式选择、继电保护整定有着十分重要的意义。接下来,本文将从我国常见的几种电机启动方式来进行我国海洋平台大电机动态启动分析研究。

基于CAN总线的电机动态性能分析

CAN总线的开放性与互换性是电机测试系统的重要性能指标。为提高新能源汽车电机控制水平,降低能耗,以永磁同步电机为测试对象,设计H桥驱动电路来实现控制电机正反转,构建现场总线控制系统,以实现各节点之间采集和控制数据的传输,测试在不同占空比负载电压和集电极电压的输出情况和电机的转动方向。实验结果表明,该系统运行可靠,可通过CAN总线实现主控机对分布测试电机的动态性能测试,实现电机的正反转和数据分析。

考虑过程噪声时变后验统计的自适应同步发电机动态状态估计

“双高”趋势加剧了现代电力系统运行工况的不确定性,传统同步发电机动态状态估计有关过程噪声统计特性已知且恒定的假设已不再适用。针对此问题,提出一种考虑过程噪声时变后验统计的自适应同步发电机动态状态估计新方法。首先,明确过程噪声的定义及误差来源,发现并证明其最主要来源离散化误差与微分状态方程的关系及其累积化效应,从而揭示出由于其截断误差的本质导致过程噪声均值不为0的现象。然后,基于Sage-Husa自适应滤波的思想,对传统容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)进行改进,提出自适应容积卡尔曼滤波(adaptive cubature Kalman filter,ACKF),利用实时量测进行递推滤波的同时,在线不断迭代修正过程噪声的后验统计,使其具备时变性,及时补偿离散化误差,避免其继续累积。最后,基于同步发电机四阶模型,给出基于ACKF的发电机动态状态估计的整体流程。将该文所提方法在IEEE9节点改进系统及某实际电网中仿真验证,结果表明,所提离散化误差性质定理的正确性及所提自适应方法的有效性。

基于多视角属性散射中心的风电机动态叶片雷达回波模拟

模拟高保真的动态风电机叶片雷达回波并提取其多普勒特征,是解决风电场对雷达台站无源干扰的关键问题。针对现有算法均无法准确且实时模拟动态叶片回波的问题,突破采用单一视角的静态散射中心模拟叶片回波的传统思路,将雷达视线下叶片整个旋转周期大转角划分为多个子视角,提出一种基于多视角属性散射中心的动态风电机叶片雷达回波模拟算法。考虑叶片动态旋转中叶片空间姿态对散射中心参量的变化影响,引入属性散射中心模型,采用正交匹配追踪的贪婪算法,提取各雷达视角下动态叶片的属性散射中心;并建立散射中心与叶片运动特征在时间上的对应关系,重构出叶片旋转一周的散射电场,利用短时傅里叶变换,最终模拟出动态叶片的回波。以金风82/1500型风电机叶片为算例,与传统回波模拟方法以及实验测量得到的结果进行对比,结果表明,所提算法较散射中心的积分算法在精度上提高了34.7%,实现了动态叶片回波的实时模拟。

低惯量高动态响应永磁电机的转矩脉动抑制技术研究

研究聚焦低惯量高动态响应永磁电机的特点、挑战及转矩脉动抑制技术展开系统讨论。研究认为,低惯量设计提升了动态性能,但面临转矩脉动抑制难题及特殊应用要求。研究建议,通过电机本体设计优化(如斜槽、分数槽绕组等)、结合控制策略改(进如谐波电流注入与控制、改进的换相策略等),抑制转矩脉动,同时,结合电机设计与控制策略,应用多目标优化算法,实现低惯量高动态响应永磁电机的性能优化。

动态边端效应补偿的直线感应电机磁场定向控制

研究直线感应电动机动态边端效应特性可知,电机次级涡流是产生动态边端效应的主要原因。建立包含电机动态边端效应的同步坐标模型,实现直线感应电机间接磁场定向控制。为消除边端效应对推力和动态过程的影响,随着电机速度增加,对励磁电流分量进行动态补偿,获得了较快的动态响应速度,稳态精度高、超调量小。试验结果表明,进行励磁电流补偿的间接磁场定向控制能够实现高性能的直线感应电动机控制。

高动态特性步进电机驱动器系统设计(英文)

针对步进电机在快速加、减速及制动过程中容易出现的失步、过冲等现象,提出基于混合续流的功率器件优化导通驱动方式,能够最大程度减小在加、减速与制动过程中反电势对步进电机动态特性的影响,同时快速跟随细分电流给定波形。在此优化导通方式的基础上设计了一种具有高动态特性的全数字化步进电机驱动器,解决了步进电机在快速启停与加减速过程中出现的过冲和失步现象。实验结果表明,设计的驱动器具有很高的动态特性,符合设计要求。

发电机转子动态接地故障的处理

介绍了韶钢7号高炉煤气余压发电机转子动态一点接地故障的情况,以及现场发现、处理的过程,通过处理转子一点接地故障,恢复了发电机的正常运行发电,彻底解决困扰了一年多的难题,并发挥机组的发电作用。

二阶动态滑模控制在移动机械臂输出跟踪中的应用

针对移动机械臂的输出跟踪问题,结合高阶滑模控制和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种二阶动态滑模控制器.首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为四个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的二阶动态滑模控制器的设计方法.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振.

基于深度学习的异步风力发电机组功率振荡抑制方法

由于引起异步风力发电机组功率振荡的因素较多,难以保障功率振荡抑制的效果,为此,提出基于深度学习的异步风力发电机组功率振荡抑制方法的研究。从风力机动态特性、发电机组动态特性以及传动链动态特性3个角度分析了异步风力发电机组功率振荡状态,借助长短期记忆网络实现对振荡的有效抑制。在测试结果中,设计的振荡抑制方法应用效果不仅更高效,且对于基础振荡幅度的控制效果更好。

光电伺服机构电机选型问题研究

在轻量化设计需求日益提升的环境下,驱动电机的选型直接影响系统整体尺寸和质量,传统的电机选型方法存在着载荷分析不全面、针对某些影响因素定量化程度不深等问题,因此对电机选型方法的研究和选型工具的开发对于伺服系统的轻量化设计有着较大的影响。对光电伺服系统的各种载荷进行定量化计算,对于难以精确计算的载荷,给出其估算方法,并对电机的动态特性进行校核,引入了置信度的概念辅助电机选型。基于Matlab/GUI编写了伺服电机选型软件,并针对某光电吊舱进行电机选型,最终选得置信度为0.79的直流电机。

三相开关磁阻电机直接转矩控制系统的研究

为提高开关磁阻电机的动态性能,将直接转矩控制方法应用于开关磁阻电机调速系统。以电磁转矩和磁链作为控制变量,比较给定转矩和反馈转矩以及给定磁链和反馈磁链的大小,给出磁链和转矩的增、减趋势,通过查询电压矢量表确定功率变换器的触发相位,使电机运行。在MATLAB/Simulink环境下,进行了开关磁阻电机直接转矩控制算法的仿真实验。结果表明,采用直接转矩控制策略可以改善开关磁阻电机的动态性能。

开关磁阻电机在DCM机电耦合动力传动中的应用

机电耦合动力传动装置是混合动力汽车的核心部件。文章介绍了DCM机电耦合动力传动装置的特点,分析了开关磁阻电机适用于DCM动力装置的原因,测试结果表明开关磁阻电机可以满足动力传动装置的要求。

考虑磁钢B-H特性的车用永磁同步电机MTPA控制

最大转矩电流比(MTPA)控制是广泛应用于车用永磁同步电机(PMSM)的一种效率优化控制策略。传统MTPA控制基于静态电机参数,在精度上存在不足。在此提出一种基于动态电机参数的MTPA改进控制方法。考虑磁钢的B-H特性后,控制中用到的电机参数如交直轴电感,会随定子电流和磁钢温度动态变化。提取动态电机参数并代入到MTPA控制算法中即可得到精确的MTPA控制轨迹。最后在一套20 kW的电机及其驱动系统平台中进行实验研究,理论和实测结果误差均不超过3.3%。实验结果验证了所提方法的准确性。

基于列车运行多模型的能耗仿真计算

针对目前城市轨道交通系统能耗剧增导致能耗计算量大、计算不够精准的问题,通过考虑电机动态效率,精确计算实际列车侧能耗,并构建基于列车运行单质点和多质点模型的能耗仿真计算模型。首先分析列车牵引传动系统的能量流动过程,建立各部件效率与列车运行状态的关系。然后,结合各部件效率转换,依据两表法推导基于电功率的实际列车能耗计算公式,综合分析影响能耗的因素,进一步提出考虑单质点和多质点列车模型的能耗仿真计算方法。最后,以国内某市域线路的四站三区间为例,验证本文所提能耗模型的准确性。研究结果表明:无论是单质点还是多质点列车运行模型下的运行能耗,与实际运行能耗相比,均能实现5%以内的偏差;在单质点模型的基础上,多质点模型的运行能耗进一步减小了1.66%的偏差。本文所提模型可以为列车节能优化提供理论支撑,助力我国绿色经济发展。

大规模双馈型风电场并网的系统暂态稳定仿真

探讨了大规模双馈型风电场并网后对电力系统暂态稳定性的影响。在双馈型风力发电机组动态建模中,考虑了两质量块轴系模型,并采用一种综合考虑发电机组及换流器联合动态行为的简化模型。在换流器建模方面,网络侧换流器直流母线电压假定恒定不变,转子侧换流器实现有功和无功功率的解耦控制。通过仿真分析,研究比较了电网中同一点接入双馈型风电场和同步发电机组的系统暂态稳定特性,同时考虑了同步发电机组各种动态模型及负荷模型对系统稳定性的影响。最后得出一些初步有意义的结论。