基于简化统一模型的DC-DC开关变换器数字优化控制策略

在DC-DC开关变换器大信号运行过程中,变换器的运行模式并不是唯一的。为得到适用于电感电流连续导通模式(CCM)和不连续导通模式(DCM)下DC-DC开关变换器易于实现的数字控制策略,提出了一种基于变换器简化统一离散模型的数字优化控制策略。通过将基于两种运行模式的统一离散模型系数矩阵中的幂指数函数进行线性化处理,得到变换器简化的统一离散模型;基于简化模型的电压电流特性,设计优化目标函数;根据模型的递推状态,最小化目标函数进行优化控制决策;由模型根据递推状态和优化控制进行模型运行模式决策,模型的输出为实际系统提供优化轨迹;根据实际变换器系统与模型输出的偏差来修正优化控制,以补偿实际系统中因寄生参数引起的控制偏差。以Boost变换器为例,建立了变换器的简化统一离散模型,求取了优化控制量,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。

双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。

多电压等级直流系统大信号稳定性分析

多电压等级直流系统已逐渐成为构建全球能源互联网的基础,但由于设备间复杂的相互作用,导致系统在大信号扰动下的暂态稳定性问题突出。本文首先对三级级联Buck变换器系统进行大信号稳定性分析,通过建立系统状态平均模型,并基于Brayton-Moser混合势函数理论提出系统的通用大信号简化模型。然后,构建系统在不同控制模式下的大信号稳定判据,分析影响系统大信号稳定性的关键参数,并给出相应的大信号稳定域。最后,通过案例分析和仿真验证了理论分析的正确性。

考虑惯量模态特征的电力系统频率性能量化方法

电力系统频率响应解析需基于低阶简化模型。由于简化模型无法完备地表征原复杂模型的动态,故其参数具有模态性,即参数将随系统频率响应的变化而变化,当系统工况发生较大改变时需重新求解参数。目前,少有文献在考虑参数模态性的情况下对系统频率响应性能进行评估。为此,该文基于统一结构简化模型提出考虑模态特征的频率性能量化方法。首先,基于系统工况的变化和统一结构参数变化量之间的解析关系,提出考虑模态特征的统一结构参数自适应修正方法。然后,考虑非线性环节的影响,提出适用于实际系统的计算方法。最后,基于我国某省级电网和新英格兰39节点系统算例仿真验证所提出的考虑模态特征的频率性能量化方法的有效性。

通用的土壤水热传输耦合模型的发展和改进研究

一个既真实又简化、且适用于湿润与干旱、冻土与非冻土和均质与非均质多种情景下的通用土壤水热传输耦合模式对于陆面过程的模型发展研究至关重要.研究首先通过量级估计和模型数值模拟结果的分析,发展了简化且精度较好的土壤水热传输耦合统一模型.为了克服该模型计算过程中由于需预估冰水相变速率项产生的误差造成的不确定性,进一步对该简化的统一土壤模式进行变量变换,以土壤总焓和土壤水总质量替代温度和体积含水量作为方程预报量,建立了新的通用土壤模型统一体系,并设计了一套行之有效、省时的数值计算方案.此模型既可用于一般情况下的裸土,也可用于较为难处理的非均质土、冻融土壤和干旱土壤等.与观测结果相比,改进后的统一土壤模型能很好地模拟出在湿润与干旱、冻土与非冻土和均质与非均质土壤中的水热传输过程.且由于它的简化,也适应当今陆面过程模式发展的需要.