A Power Reduction Method for Pilot Channel of LEO Satellite Based on Dynamic Compensation

Since the lower power requirement of code division multiple access(CDMA) than that of other multiple access, the CDMA technology is suitable to be used in low earth orbit(LEO) satellite communication system whose space power is limited due to the small size of satellite. The pilot channel of CDMA technology is very important for earth mobile station(EMS) in LEO system to recover carrier and code, but the power requirement of pilot channel is very higher than that of other channels. In this paper, a power reduction method for pilot channel is proposed. By the new method, the power of pilot channel transmitted from LEO satellite is reduced to a lower level. For improving the signal to noise ratio(SNR) of pilot channel with lower power, coherent integration is employed in EMS at the pre-processing stage. Considering the high dynamic situation of LEO satellite, the long period of time for integration will deteriorate the receiving performance of EMS, therefore, a dynamic compensation module is added to carrier tracking loop against the high dynamic. Meanwhile, the transfer function of the new tracking loop and the condition for steadystate zero error are deduced. Numerical examples are provided to demonstrate effectiveness of the proposed approach.

Design to conditioning circuits of dynamic compensation of reactive power in the intelligence voltage controller

The paper introduces one design idea that making use of SCM to control Real-timely the dynamic compensation of reactive power.Firstly,design one Circuit to Sample the voltage and current,and by these datas we can easily calculate the power factor,and Voltage controller in the microcontroller to determine whether input the compensation capacitance according to the size of power factor,the paper also analyzes the principle of capacitance compensation and calculation method. Dynamic compensation for the entire process is quick and accurate.

含电动汽车和光伏的配电网演化动态博弈调度策略

针对大规模电动汽车的无序充电行为可能导致电网出现的三相不平衡问题,基于演化动态博弈模型,提出一种考虑三相负荷平衡和光伏消纳的电动汽车充电调度策略。首先,基于电动汽车接入时段的主观性以及光伏出力和负荷的不确定性,引入游牧集群和定居集群之间的演化动态博弈方程;然后,考虑用户侧和电网侧双方利益关系,设计以最小化电动汽车充电费用、三相负荷不平衡度和无功需求为目标的调度优化模型;最后,通过对某商业区配电网算例进行仿真求解,对比分析三相有功曲线、三相无功曲线以及荷电状态曲线的变化趋势。算例结果表明,该调度策略可有效降低三相不平衡度,满足无功补偿的需求以及改善用户充电成本。

基于变流器并网的新能源外送系统功率传输能力评估

光伏、风电等清洁能源广泛采用并网变流器接入电网,评估变流器并网新能源外送系统的功率传输能力,对于保证电网正常及紧急运行工况下的清洁能源持续、稳定外送具有重要意义。该文首先分析无功补偿前后变流器并网系统的功率传输特性,掌握变流器并网系统的安全稳定传输边界。接着,对新能源外送通道开展动态热容量评估,挖掘传输通道潜在传输能力以促进清洁能源消纳。然后,统筹考虑保证并网系统及外送通道安全稳定运行的各类型约束,确定新能源最大外送能力。最后,对算例测试系统中的新能源场站开展最大外送能力评估,算例研究表明:配合无功补偿并同时利用设备动态热容量,可以提升新能源外送能力;不同电网连接强度和运行工况下,限制清洁能源外送能力的主导因素不同,需依据主导因素确定外送功率,才能确保电网的安全稳定运行。

基于最优动态功率补偿的先进绝热压缩空气储能一次调频控制策略

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优势而受到广泛关注,但由于其储能和释能过程涉及气-热动态耦合过程,调频特性较为复杂,调频潜力还有待挖掘。因此,首先建立AA-CAES系统全工况动态仿真模型,进而基于期望频率动态曲线设计AA-CAES系统调频传递函数,优化目标传递函数关键参数,实现AA-CAES最小动态功率补偿下满足系统频率调节需求。最后通过仿真实验,验证了所提控制策略可优化AA-CAES调频容量的同时减小系统的稳态频率偏差与频率超调量,显著改善频率响应特性,为建设电网友好型AA-CAES电站提供技术支撑。

构网型无功补偿抑制新能源送端暂态过电压

电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)是新能源大规模并网、远距离外送的关键。而直流闭锁、换相失败等故障可能导致送端短时无功过剩并引发暂态过电压,危及运行安全。文中突破传统基于电压-电流级联控制的电流源外特性快速无功补偿装置的技术原理,提出一种应用构网型无功补偿装置(grid-forming based reactive power compensation device,GFM-RPC)抑制新能源送端暂态过电压的方法,构建基于微分-代数关系的电压动态分析模型,阐明GFM-RPC抑制暂态过电压机理,并分析GFM-RPC相比现有基于静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)抑制暂态过电压方法的优势。利用仿真验证GFM-RPC抑制新能源送端暂态过电压的效果,并分析主要参数对过电压抑制效果的影响。研究表明,STATCOM这类电流源外特性的无功补偿装置在直流输电系统故障瞬间呈现出恶化电压动态的“反调”特性,而GFM-RPC能够克服这种“反调”特性,并且通过合理的参数配置可以进一步抑制电压幅值的超调量。

基于动态虚拟电抗的虚拟同步机系统有功环电压动态补偿策略

为解决新型电力系统中的虚拟同步机(Virtual synchronous generator,VSG)在电网电压跌落时出现的功角暂态失稳和过电流问题,对采用VSG控制的并网换流器暂态控制策略进行了改进。为降低故障期间有功功率的参考值进而实现VSG的功角暂态稳定控制,根据VSG的功角特性、有功功率参考值与功角稳定性之间的关系,引入电压动态补偿,并利用相图曲线理论分析了控制策略参数选取对暂态稳定的影响。为限制故障发生瞬间和故障切除瞬间的冲击电流、保证故障期间VSG系统的暂态功角稳定、实现故障限流,提出了一种以指数形式变化的虚拟电抗模型,确定了虚拟电抗的投切参数。仿真实验结果验证了改进策略的有效性。

硅光电倍增管偏置补偿电源电路的设计分析

硅光电倍增管是一种先进的固态光子探测技术,继承了传统光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的高性能特征,并以其独特的架构集成了大量工作在盖革模式下的SPAD,具有显著优势。硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)的工作击穿电压会随着温度变化而出现漂移现象,影响内部增益的稳定性,并对图像重建精度和能量分辨率等关键性能指标产生不利影响。基于此,研发了一种能够实时适应环境温度变化的动态补偿电路,实现对SiPM的偏置电压精密调控,有效抑制因温度导致的增益漂移效应,使SiPM器件在不同温度条件下均能保持偏置电压稳定。

基于地铁综合监控的动态无功平衡控制研究

地铁动力及照明负荷涉及多个用电系统,每个用电系统内容不同,开启时间不定,其功率因数也不相同,电能质量很难控制。基于部分地铁供电系统公共连接点(PCC)功率因数小于0.9的现象,通过对地铁供电系统组成及负荷构成分析,对无功功率的产生、补偿容量及补偿方式的研究,广州地铁10号线结合电能质量测量数据,制定相应的治理方案。运用基于综合监控的网络化动态平衡控制进行双向补偿,实现系统呈容性时补偿感性无功,系统呈感性时补偿容性无功,确保系统不出现过补偿。运行结果证明,该方法可在消除谐波、避免谐振风险以及改善电能质量的同时,提高地铁系统的运行稳定性,保障各用电系统、电子设备、仪器仪表的正常安全运转。该方案可对同类工程实践起到参考作用。

Steady-state Voltage Security-constrained Optimal Frequency Control for Weak HVDC Sending-end AC Power Systems

Due to the fact that a high share of renewable energy sources(RESs)are connected to high-voltage direct current(HVDC)sending-end AC power systems,the voltage and frequency regulation capabilities of HVDC sending-end AC power systems have diminished.This has resulted in potential system operating problems such as overvoltage and overfrequency,which occur simultaneously when block faults exist in the HVDC link.In this study,a steady-state voltage security-constrained optimal frequency control method for weak HVDC sending-end AC power systems is proposed.The integrated virtual inertia control of RESs is employed for system frequency regulation.Additional dynamic reactive power compensation devices are utilized to control the voltage of all nodes meet voltage security constraints.Then,an optimization model that simultaneously considers the frequency and steady-state voltage security constraints for weak HVDC sending-end AC power systems is established.The optimal control scheme with the minimum total cost of generation tripping and additional dynamic reactive power compensation required is obtained through the optimization solution.Simulations are conducted on a modified IEEE 9-bus test system and practical Qing-Yu line commutated converter based HVDC(LCC-HVDC)sending-end AC power system to verify the effectiveness of the proposed method.

Auxiliary Service Dynamic Compensation Mechanism Design for Incentivizing Market Participants to Provide Flexibility in China

Because of the rapid growth of new energy and the accompanying considerable uncertainty in the power market,the demand for flexibility in a power sys-tem has risen sharply.In the meantime,the market structure of auxiliary services has changed,resulting in market participants(MPs)benefiting less than expected from providing flexible services.To encourage MPs to provide flexibility,this study proposes a dynamic design framework for an auxiliary service compensation mech-anism.To evaluate the proposed framework,a case study is conducted,examining a peak-shaving service in Liao-ning province in northeast China.First,the operational status and limitations of the typical product,the peak-shaving service,in China’s flexibility auxiliary ser-vices market are analyzed.Then,taking into considera-tion the time value of the flexible products provided by the MPs,a dynamic mechanism for hierarchical compensa-tion of flexibility auxiliary service costs is proposed,and a mathematical model aimed at optimizing the MPs’com-prehensive income is constructed.The results show that,compared with the existing traditional mechanism,the proposed method can effectively guarantee fair remu-neration for the flexibility provider,while easing the tense supply-demand relationship in the flexibility market.Index Terms—Power system flexibility,auxiliary ser-vices market,peak shaving auxiliary service,differenti-ated operation scenario,dynamic hierarchical compensa-tion mechanism.

基于SVG动态损耗模型的变电站无功补偿设备协同经济运行策略

当前静止无功补偿器(static var generator,SVG)设备损耗参数仅标注额定功率下的稳态损耗,难以在不同运行状态下实现损耗的动态精细化管理。针对变电站无功补偿设备运行损耗过大的问题,在SVG动态运行损耗模型的基础上,提出一种考虑静止无功补偿装置(static var compensator,SVC)损耗特征的协同经济运行策略,以提升变电站无功补偿设备的运行经济性。首先,对SVG动态运行损耗模型和SVC模型进行分析。然后,提出多台SVG协同经济运行的最优投运台数判据和实时功率分摊准则。最后,提出无功功率完全补偿和考虑无功补偿价值的变电站无功补偿设备协同经济运行策略。通过搭建Simulink仿真系统,验证了所提协同经济运行策略的有效性。

用于动态无线电能传输的新型线圈结构设计

为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmitter,Dtx)线圈与补偿(compensation,Cx)线圈串联组成一个发射段,并对DWPT系统采用分段控制,以减小损耗;其次,采用解耦电容解耦Dtx线圈与Cx线圈,并分析了系统的电路原理;然后,利用Ansys Maxwell有限元分析软件对耦合结构进行优化设计,并选择最佳的切换位置,以减小功率的波动;最后,搭建实验平台以验证结构的可行性。实验结果表明:新型磁耦合结构输出功率的波动为3.9%,输出电压的波动为2.9%,与改进前的耦合结构相比,输出功率的波动降低了15.8%,输出电压的波动降低了7.6%;在相邻Dtx线圈的过渡区域中,与改进前的耦合结构相比,输出功率提高了33.8%,且系统传输效率稳定在88%左右。所提出的新型发射结构有助于减小移动过程中输出电压和输出功率的波动,可为磁耦合结构的设计与应用提供理论支持。

动态无功补偿设备支撑高比例新能源系统电压稳定能力分析

针对高比例新能源接入区域的电压稳定性问题,结合新能源出力间隙性和新能源机组暂态无功电压调节能力弱等特征,从新能源渗透率和新能源接入点电网强度分析高比例新能源接入区域的电压失稳影响机理,阐述SVC、SVG、调相机、分布式调相机动态无功设备输出特性,对比分析高比例新能源场景下4种无功补偿设备的支撑能力。以湘南新能源接入区域为研究场景,分析同一新能源渗透率和不同新能源渗透率故障工况算例下无功补偿设备的支撑效果,验证所提观点的正确性。

考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略

构网型控制是提高新型电力系统稳定性的重要手段。构网型逆变器的功率耦合会导致功率、输出电压和电流波动,从而影响新能源的低电压穿越能力。针对该问题,提出了基于功率解耦的构网型逆变器低电压穿越控制策略。首先,分析构网型控制下的功率耦合机理。通过建立动态功率耦合模型,研究功率耦合对低电压穿越的影响。接着,提出一种基于串联补偿矩阵的功率解耦方法,并基于并网标准提出一种考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略。最后,利用StarSimHiL平台搭建了硬件在环实验平台。通过实验验证了串联补偿解耦控制策略在不同阻抗比下的鲁棒性,以及在不同电压跌落程度下所提控制策略的有效性。

无线电能传输零电压开关角跟踪和动态电容补偿矩阵复合控制策略

为了保证动态无线电能传输(DWPT)系统工作于较高的电能传输效率和传输功率,减小由于系统参数变化导致的传输功率和传输效率的下降。该文提出一种零电压开关角(ZVSA)跟踪和动态电容补偿矩阵(DCCM)相结合的无线电能传输系统频率跟踪控制策略。采用电流传感器来获取谐振电流的相位,并利用处理器产生的参考信号来测量谐振电流的相位。微控制根据频率漂移的程度计算补偿电容的大小,粗略地将自然谐振频率调至85 kHz,然后系统自动跟踪谐振电流相位,对谐振频率精确跟踪。该方法通过直接对相位检测电路输出的直流信号进行采样,轻松地获取高频电流的相位,大大降低了对微控制器的占用。该文提出的控制策略和系统结构结合了模拟电路和数字控制的优点,不仅对系统参数变化有高动态响应,而且极大地节省了处理器资源。

调相机在电力系统中的发展应用与动态特性

[目的]伴随以新能源为主体的能源互联网架构的构建,特高压直流输电工程成为电力输送的重要方式,电网呈现出“强直弱交”新特性。同步调相机凭借其无功响应速度快、电压支撑能力强等良好的动态特性,在应对电网“强直弱交”特性中具有独特优势。[方法]为研究调相机在特高压直流工程中的应用,总结了调相机的发展历史,介绍了火电机组改造调相机、新一代大容量调相机、分布式调相机等国内几种主要类型的调相机的发展现状,分析了调相机的工作原理和动态特性,梳理了调相机较SVC等无功补偿装置具备的优势、大容量调相机与分布式调相机各自的适用场景和现有配置策略。[结果]在PSCAD/EMTDC平台搭建含调相机的直流送出系统仿真模型,仿真验证了调相机对受端换相失败和换相失败引发的送端暂态过电压的抑制能力、调相机在滞相运行下的动态无功补偿能力。[结论]分析表明调相机可以对暂态过电压和换相失败产生良好抑制作用,滞相运行不会影响调相机的无功响应速度和动态无功支撑能力,具有参与换流站稳态补偿的工程应用前景。

基于惯量刚度协同补偿的配电系统电压矢量动态优化

配电系统是用户供电的“最后一公里”,决定了用户的供电质量,影响用户设备的高质量运行。为探索负荷扰动下配电系统电压幅值和相位动态(即电压矢量动态)问题,从逆变器惯量及刚度的内涵出发,提出了基于逆变器惯量刚度协同补偿的电压优化方法,分析了该方法优化电压矢量的作用机理,并与目前常用的补偿装置对比。在MATLAB/Simulink平台上搭建典型的配电系统场景,仿真对比惯量刚度补偿器和静止无功发生器对电压矢量的改善效果,分析不同扰动下的电压动态变化和异步电动机的运行情况。结果表明:基于惯量刚度的协同补偿方法对电压幅值及相位的突变均有显著的抑制效果,在静止无功发生器加剧相位跳变的情况下,该方法能减少接近60%的跳变幅度,同时能够有效提升扰动下异步电动机的运行性能。这证明了所提优化方法的有效性。

多重约束下的DWPT系统LCC补偿网络参数设计

补偿网络是电动汽车动态无线能量传输(DWPT)系统实现无线能量传输的重要环节。现有补偿网络参数设计方法大都弱化了DWPT系统中的变互感特征,忽略了负载变化,在DWPT系统中的通用性较差。因此,基于LCC补偿网络,提出了一种考虑变互感、变负载、多约束条件并协同设计激励电流的能耗最优的DWPT系统发射端补偿网络参数设计方法。首先,用电感、电容补偿系数替代LCC补偿网络参数并建立电路模型;其次,确立了变互感、变负载条件下的各约束条件;然后,构建了电感补偿系数和激励电流的设计方法,得到能耗最优的设计结果;最后,基于增益特性给出了电容补偿系数的设计方法并实现了零电压开通(ZVS)。

动态无功补偿装置电压调节增益自动优化研究

针对动态无功补偿装置电压调节器的参数仅能在一定的短路容量范围内保持快速稳定的响应,当应用于短路容量变化范围较大的新能源汇集系统时,响应可能会变得非常慢或出现振荡。提出一种动态无功补偿装置电压调节增益自动优化方法,对应用于实际工程时电压波形畸变、电流波形畸变、其他自动电压补偿装置对短路容量计算结果的影响进行了研究并提出解决方案。在RTDS中对提出的增益自动优化方法进行了仿真研究,结果表明所设计的电压调节增益自动优化方法可以根据系统需求自动调整和优化增益。