等式约束刚性加权最小二乘问题的稳定性扰动(英文)

研究等式约束刚性最小二乘问题.证明了对于刚性问题,约束加权广义逆,约束加权投影和等式约束加权最小二乘问题的扰动是稳定的,当且仅当系数矩阵的扰动满足若干秩等条件.

风电经构网型柔直送出系统小扰动稳定性分析

柔性直流输电(VSC-HVDC)技术已成为海上风电并网的主流趋势。目前,VSC-HVDC主要采用跟网型控制,但跟网型控制的系统容易出现小扰动稳定性问题。针对该问题,本文在柔性直流输电系统的整流侧采用构网型VSG(虚拟同步发电机)控制,建立了海上风电场经构网型VSC-HVDC送出系统的小扰动数学模型。利用特征值法分析了VSG控制参数对系统稳定性的影响。最后通过跟网型与构网型控制对根轨迹的影响分析结果的正确性。

弱连接VSC在“外环-锁相环”时间尺度下的一类小扰动稳定性提升方法及等效性分析

大量理论研究发现电压源换流器(voltagesource converter,VSC)接入薄弱电网后,易发生由“外环–锁相环”交互所主导的小扰动失稳现象,且在多个实际工程中也发现此类稳定问题。为此,国内外学者提出了大量改进控制方法,其基本原理为在有功外环、无功外环与锁相环三者之间施加附加补偿控制,以提升弱连接VSC(weak-grid connected VSC,WG-VSC)并网稳定性。该文将这些方法归纳为WG-VSC在“外环–锁相环”时间尺度下的一类小扰动稳定性提升方法。试想,这些策略都能提升稳定性,那么它们是否存在某种等效性?此外,基于等效性原理,还能否推导出其他的改进控制措施?该文研究动机是期望从方法论的视角回答上述问题,进而为解决此类稳定性问题提供基本依据。该文创新工作是基于一种能够清晰展现“外环–锁相环”交互关系的等效锁相环模型,首次揭示了这一类改进控制方法在提升WG-VSC“外环–锁相环”时间尺度小扰动稳定性方面具有等效性。此外,通过观察分析现有补偿控制策略在拓扑结构和作用机理上的特点,该文还预测了其余多种新型小扰动稳定性提升控制策略,并基于等效锁相环(phaselockedloop,PLL)模型分析得出,通过特定的控制器设计方法,可使得此类补偿控制策略在WG-VSC系统小扰动稳定性提升方面具有等效性。最后,基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真模型验证了该文理论分析的准确性。

基于改进下垂控制的直流微电网大扰动稳定性分析

针对含恒功率负荷的改进下垂控制直流微电网系统大扰动稳定问题,本文基于混合势函数理论,提出一种适用于改进下垂控制的直流微电网系统稳定性判据推导方法。通过推导得到稳定性判据,给出恒功率负荷稳定运行边界和储能变换器下垂系数及幂指数的取值上界。该判据能够良好地反映改进下垂控制的直流微电网系统大扰动稳定性与储能变换器下垂系数及幂指数取值间的关联,为系统控制参数的选取提供了重要参考。仿真验证了所提方法和稳定性判据的正确性。

基于李雅普诺夫函数的带锁相环的VSC大扰动稳定性判据

对于带锁相环的并网VSC大扰动稳定性问题,首先依据VSC的内环电流控制和外环功率控制响应速度差异得到简化二阶非线性模型,然后分别定义了两个李雅普诺夫函数。第一个李雅普诺夫函数具有清晰的动能和势能概念,但推导的稳定域较小,第二个李雅普诺夫函数推导的稳定域较大但缺乏清晰的物理概念。最后结合这两个李雅普诺夫函数,得到实用的稳定性判据,兼具明确的物理意义和较宽的稳定域。如果在系统最后一次动作时已知锁相环状态量,则可以预测系统稳定性。仿真结果验证了该判据的正确性。

外环限幅对VSC并网系统大扰动稳定性的影响研究

以电压源型逆变器(voltage source converter,VSC)为并网接口的新能源发电设备在电力系统中的占比日益提高,现有VSC并网系统大扰动稳定性的研究,往往只关注于锁相环及其他控制环节特性,而未考虑非线性限幅环节及其对稳定性的约束作用。针对上述问题,该文以VSC并网系统的外环控制及其限幅环节为研究对象,首先建立以电流分量为状态变量的简化模型,分析控制外环平衡点的存在性;其次,基于Poincaré定理和Lyapunov第二定理证明运行点总于固定切出点脱离限幅约束及其确定性条件,揭示大扰动后含外环限幅VSC并网系统注入电网功率与指令值不一致的机理;再次,提出计及设备安全性和稳定性的限幅策略改进原则,并设计基于C-UCE的外环限幅改进策略;最后,基于实际VSC并网系统算例验证该文改进策略的有效性。

计及交直流耦合作用的并网VSC小扰动稳定性分析

针对忽略交直流耦合动态而造成并网电压源换流器小扰动稳定分析失准的问题,本文具体分析了交直流耦合作用对其稳定性的影响。首先,建立了电压源换流器交直流阻抗模型,并给出扫频测量方法验证了其准确性;然后,构建了电压源换流器交直流并网系统的广义源荷模型,利用广义奈氏判据对其进行稳定性评估;最后,具体分析了传统交流阻抗与所提交直流阻抗的判稳区别,以及直流侧动态、无功功率传输对于系统稳定边界的影响。所得结果表明了计及交直流耦合特性对于电压源换流器并网稳定边界准确刻画的必要性。

电力电子化不利于电力系统的小扰动稳定性

为了研究电力电子化电力系统的小扰动稳定性,基于电力电子化对电力系统的影响,以电压源换流器高压直流输电系统中的电力电子器件为例,推导高压直流输电系统换流器逆变侧输出电流的惯性特征;为了验证该惯性特征对电力电子化电力系统小扰动稳定性的影响,利用特征值分析法,结合仿真工具,分别对传统的简单三机系统和IEEE14节点系统及其对应电力电子化电力系统的小扰动稳定性进行分析。结果表明,高压直流输电系统换流器逆变侧输出电流具有惯性特征,电力系统的电力电子化不利于系统的小扰动稳定性。

大规模风电接入电力系统的概率小扰动稳定性分析与优化控制

确定性模型的特征值分析方法难以准确评估含大规模风电电力系统的小干扰稳定性,为此提出一种概率小干扰稳定的分析方法。首先,通过Weibull分布描述风速的不确定性,利用极大似然法并结合实测数据计算Weibull分布的形状参数及尺度参数。其次,提出基于点估计的小干扰概率稳定分析,利用半不变量法和Cornish-Fisher级数展开法拟合输出状态变量,获得输出变量的概率分布。最后,以区域振荡模式阻尼比为优化目标,以电力系统频率稳定为约束,优化风力发电系统的虚拟惯量控制参数,提高含大规模风电的电力系统小干扰稳定性。仿真计算结果表明,通过对风电机组的虚拟惯量参数优化,可提高含大规模风电的系统阻尼比,有效改善系统的小干扰稳定性,为高渗透率风电接入电力系统的安全可靠运行提供一定的理论基础。

含混合储能直流微电网混合势函数建模及稳定性分析

针对含恒功率负荷的混合储能直流微电网大扰动稳定及储能变换器建模问题,在推导混合储能(hybrid energy storage system,HESS)脉宽调制开关网络等效模型基础上,提出了一种基于混合势函数理论的含HESS直流微电网稳定性判据及分析方法。首先,计及HESS充放电特性,将含HESS直流微电网系统的工作状态划分为buck和boost工作模式;接着,分别建立上述两种工作模式下基于脉宽调制开关网络等效模型的直流微电网系统混合势函数模型;最后,应用混合势函数理论第3稳定性定理,分别推导得到buck和boost工作模式下的直流微电网大扰动稳定性判据,并对比基于开关平均模型的系统稳定性判据,提出的稳定性判据推导方法对系统动态行为预测更为准确。仿真验证了所提稳定性分析方法的合理性以及混合势函数判据的先进性。

时滞环节对电力系统小扰动稳定性的影响

简单回顾了含时滞环节的微分动力系统小扰动稳定性的研究方法;利用一单机-无穷大系统研究了时滞常数τ对系统小扰动稳定性的影响,研究发现时滞常数较大时,可能会完全改变电力系统小扰动稳定性的性态,如导致系统特征值出现较大偏差、改变其主导频率甚至主导特征值等。文中的研究工作,对于在电力系统稳定性分析和进行控制设备设计时合理考虑时滞环节影响具有一定的帮助。

风火打捆输电系统小扰动的稳定性

针对风火打捆输电系统小扰动稳定性问题,建立了包括双馈风电机组风力机模型、浆距角控制模型、变流器模型、控制系统模型和感应发电机模型的风火打捆输电系统小扰动模型.详细介绍了风火打捆外送系统小扰动稳定性分析方法;在构造的风火打捆外送仿真系统中对风火打捆输电系统与大电网的联络线紧密程度、风电负载率、风火电配置比例对系统小扰动稳定性的影响进行了仿真分析.仿真结果表明:风电场与系统的联络越弱,系统小扰动稳定性越差,同时风电负载率和风火电配置比例也直接影响系统的小扰动稳定性.

基于随机响应面法的含风电电力系统小扰动稳定性分析

风力发电的不确定性对电力系统小扰动稳定性造成一定影响,而地理位置相近的风电场间的风速具有一定的相关性。本文建立双馈风电机组的动态模型,利用Nataf变换建立考虑风速相关性的风电场群模型,运用随机响应面法(SRSM),以风速作为输入,系统特征值、阻尼比、频率作为输出,分析了系统的小扰动稳定性,同时应用基于线性无关原则的概率配点选取法,合理选择有效配点,提高了SRSM的计算效率。在10机39节点系统中将SRSM与蒙特卡罗法比较,结果显示SRSM计算结果准确可靠,计算时间远远少于蒙特卡罗法的计算时间,能够实现系统小扰动稳定性分析的快速评估。在是否考虑风速相关性两种情况下进行对比,结果表明:考虑风速相关性时系统小扰动分析结果的波动更小,对系统安全稳定运行具有更明确的指导意义。

基于下垂控制的直流微电网小扰动稳定性分析

本文针对基于下垂控制的直流微电网的稳定性问题,搭建了包括AC/DC整流器和DC/DC变流器及其控制系统的直流微电网系统模型,并在此基础上对直流微电网进行了小扰动稳定性分析,得出了在采取不同下垂系数时的系统特征值。算例结果表明,在设置合理的控制器参数和滤波器参数的前提下,直流微电网在下垂系数较大时仍能保持稳定。为进一步验证分析方法的有效性,对所研究的直流微电网进行了时域仿真,仿真结果验证了小扰动稳定性分析的正确性。

基于递归投影方法的电力系统平衡点计算与小扰动稳定性分析

递归投影方法(recursive projection method,RPM)通过对现有时域仿真程序(time-domain simulation code,TDSC)的黑箱调用来获取电力系统平衡点以及小扰动稳定信息。在RPM作用下,全状态空间被解耦为不稳定/慢不变子空间及其正交补子空间两部分,分别采用牛顿型算法以及TDSC原有的不动点迭代格式进行计算。采用QR分解方法或Arnoldi方法来构造不变子空间的基底,并通过具体算例验证RPM增强不动点迭代收敛性以及判别系统小扰动稳定状态的有效性;同时,还分析不同基底构造方式和参数设置方案对RPM计算性能的影响,并得出了RPM适宜与显式积分法结合使用的结论。

“基于MATLAB的高压直流输电系统小扰动稳定性分析仿真”教学研究

高压直流输电系统小扰动稳定性分析是高压直流输电教学中的重要内容,其教学重点及难点在于系统数学模型的建立及对其线性化的实现。由于涉及到电路、数学和自控原理等多个学科,其相关理论较为复杂抽象,学生理解较为困难。开展高压直流输电系统小扰动稳定性分析的仿真教学,有助于学生更好地理解小扰动分析法的本质。本文以高压直流整流侧系统为研究对象,详细介绍了在MATLAB软件中建立高压直流整流侧系统小干扰动态模型的过程,并运用该模型对系统小扰动稳定性分析进行了仿真演示。

基于混合势函数的下垂控制直流微电网大扰动稳定性分析

作为未来交直流混合配电网的重要组成部分,直流微电网的稳定性对配电网的安全运行至关重要。混合势函数作为一种非线性电路大扰动稳定性分析的有效工具,已被应用在带恒功率负载的级联系统等方向,但对于含有多个电源的下垂控制直流微电网的稳定性分析则较少涉及。研究了包含VSC和双向非隔离型DC-DC变流器,负荷为恒功率负载的直流微电网的大扰动稳定性。首先,通过对一简单系统应用混合势函数进行理论分析,发现若直接应用混合势函数理论,会导致所求的稳定性判据有较大误差。针对这一问题,提出了一种基于混合势函数理论,适用于下垂控制系统的稳定性判据推导方法,并得出了直流微电网的稳定性判据。该判据表明,下垂控制的直流微电网的大扰动稳定性与各变流器系统参数和各电源输出功率占负载功率比例均有关联。仿真验证了所提方法和稳定性判据的准确性。

电力系统概率小扰动稳定性研究进展

随着电力系统新能源渗透率的不断增大,考虑到新能源具有随机性强、波动性大等特征,会对高渗透率的新能源电力系统小扰动稳定性产生影响,从而制约电力系统的发展。为此,文章着重针对小扰动的来源、对电力系统的影响以及分析方法进行了总结归纳,首先简要介绍了小扰动的相关概念,后从风电等不确定新能源发电、电动汽车等新型负荷接入电网以及网络安全三方面阐述了各自对电力系统的影响;其次,对小扰动分析方法进行归类,分析了蒙特卡洛法(MCM)、随机响应面法(SRSM)和概率分配法(PCM)的相关原理以及研究现状,最后介绍了现阶段小扰动的抑制措施并提出了对未来电网发展方向的一些思考。

微电网小扰动稳定性研究综述

小扰动稳定性是微电网运行控制必须解决的关键问题。针对逆变型微电网的小扰动稳定性问题,现有的分析方法主要有基于状态空间模型的特征值分析法、基于阻抗建模的阻抗分析法以及基于分岔理论的非线性分析法。本文对这几种主要的分析方法进行了评述,分析比较了各自的优缺点。最后,针对如何提高微电网小扰动稳定性,分别从优化设计控制器参数、改进下垂控制方式和优化设计分层控制策略三方面对其进行了总结。

同步发电机数学模型对电力系统小扰动稳定性分析的影响

对电力系统稳定性分析中常用的几种同步发电机数学模型进行了研究和比较,并采用电力系统分析综合程序(PSASP)对某6机系统进行了小扰动稳定分析。结果表明,采用不同的发电机数学模型时,系统的小扰动稳定性分析结果是有差异的。最后给出了一般情况下电力系统小扰动稳定分析中同步发电机数学模型的选择方法。