基于SEDC和SSDC抑制HVDC系统SSO的研究

基于交直流系统按相同的设计原理设计了附加励磁阻尼控制器(SEDC)和次同步阻尼控制器(SSDC),采用测试信号法比较了两者对于轴系自然扭振频率处电气阻尼的补偿能力,用时域仿真的方法验证了比较的结果。结果表明:SSDC比SEDC在补偿点处能提供更大的电气阻尼,从而更利于抑制SSO。对此结果进行了定性的物理解释。以SEDC为研究对象,分析了其参数对抑制SSO的影响。SEDC放大倍数的电气阻尼补偿具有阻尼转移现象,只有在次同步振荡自然扭振频率不偏移的条件下才能发挥提高放大倍数对于抑制SSO的正面作用。对附加阻尼控制器设置适当的滤波器品质因数和阶数参数才能在固有振荡频率处有明显的正阻尼。

基于遗传模拟退火算法的SEDC与SSDC控制参数的协调优化

针对高压直流输电系统中出现的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,利用遗传模拟退火(generation simulated anneal,GASA)算法协调优化了附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)和直流次同步阻尼控制器(sub-synchronous oscillation damping controller,SSDC)的控制参数。首先基于特征值分析法,将控制参数的协同优化抽象为一个非线性规划问题;然后针对所研究的系统,建立包含SEDC和SSDC的系统状态方程,进而运用GASA算法进行求解;最后通过系统特征值分析和PSCAD仿真验证了优化参数的有效性。研究表明:协调优化后的SEDC和SSDC可以显著减小系统特征根的实部,有效抑制SSO,保证电网的安全稳定运行。

用于鄂温克电厂送出系统的SSDC设计与分析

针对鄂温克电厂送出系统存在的SSO风险,设计了基于PLL次同步信号提取方法的宽带SSDC,并通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真分析了SSDC的SSO抑制效果。基于PLL提取HVDC整流侧交流母线电压信号中的次同步分量作为SSDC控制器的输入信号,采用频域校正法设计SSDC控制器传递函数,使其在幅频—相频特性上满足在较宽次同步频率范围内抑制SSO的相应要求。时域仿真结果表明,大扰动和小扰动下SSDC对SSO都具有明显的抑制效果,验证了设计的有效性。

基于呼伦贝尔煤电基地送出系统的SSDC设计与分析

由于呼伦贝尔煤电基地某电厂机组通过高压直流输电系统外送出系统,会引起发电机轴系的的次同步振荡风险,为了实现SSDC较好的抑制效果,设计了基于PLL次同步信号提取方法的宽带SSDC,并通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真分析了SSDC的次同步振荡抑制效果。SSDC结构选择宽带SSDC结构,基于PLL提取HVDC整流侧交流母线电压信号中的次同步分量作为SSDC控制器的输入信号,采用频域校正法设计SSDC控制器传递函数,使其在幅频-相频特性上满足在较宽次同步频率范围内抑制次同步振荡的相应要求。

基于MFAC附加阻尼控制器的次同步振荡抑制方法

为解决当前次同步振荡抑制措施中常用的传统附加阻尼控制器存在建模精度不足、适应性差等问题,本文引入了一种基于无模型自适应控制的附加阻尼控制器。该控制器采用偏格式或全格式动态线性化数据模型,通过系统I/O数据估算系统伪梯度,由预测器输出附加阻尼控制信号,作用在双馈风机转子侧变流器的q轴参考电压信号中,并提出了基于粒子群算法的控制器参数优化设计方法。仿真验证了所提控制器具有较强的适应性,在线路串补度、风速等工况条件改变时能维持良好的次同步振荡抑制效果,在所有测试工况下均优于传统附加阻尼控制器和采用紧格式动态线性化的无模型自适应控制器。

48脉冲轻型电压逆变STATCOM利用遥测信号抑制次同步振荡的仿真分析

电力系统串联补偿可能会引起次同步谐振问题(SSR)。灵活交流传输系统(FACTS)控制器广泛应用于抑制次同步振荡。静止同步无功补偿器(STATCOM)是FACTS家族的重要成员之一,用在电力系统以控制功率潮流,提高电网的暂态稳定性。随着广域测量技术的出现,大区域的互联电力系统同步相位检测(PUM)成为可能。用于STATCOM控制器的辅助次同步阻尼控制器(SSDC),采用遥测到的发电机功率加速信号作为稳定器信号,设计用于阻尼次同步振荡。基于MATLAB/Simu-link环境下的PSB模块,采用IEEE第二标准模型分析和完成STATCOM数字仿真。

高压直流输电系统附加次同步振荡阻尼控制器的设计与实现

针对抑制由HVDC引起的次同步振荡问题,阐述了附加次同步振荡阻尼控制器(SSDC)抑制次同步振荡(SSO)的原理。对SSDC设计中的控制器结构、输入信号的选取、相位补偿和增益调整等方面进行了重点论述,分析了不同方案的优缺点。从工程应用的角度,提出了一种便于工程实现的SSDC设计方案。在此基础上,针对东北-华北联网的高岭背靠背换流站附近绥中发电机组的次同步振荡问题,设计了相应的SSDC。实时数字仿真(RTDS)和实际控制器的闭环试验验证了所设计的SSDC能有效地抑制SSO,并对HVDC的动态特性影响较小。

基于模糊免疫方法的次同步阻尼控制器设计

高压直流输电系统在一定条件下可能引发系统的次同步振荡。基于复数力矩系数原理与模糊免疫的方法设计了次同步阻尼控制器。该控制器检测到系统的次同步振荡信号后,能根据振荡情况对控制器参数进行自适应调整,整个控制器结构简单、稳定性强且易于工程实现。以2008年南方电网贵广Ⅱ直流系统为例,电磁暂态时域仿真结果表明了该方法应用于次同步阻尼控制器设计的有效性。

基于Prony辨识的次同步阻尼控制器研究

发展了基于Prony算法的辨识系统传递函数的方法,将其用于交直流混合输电系统的次同步振荡模式分析和阻尼控制设计,通过对输出信号动态时域数据的Prony辨识得到了系统的等值降阶线性模型,分析出次同步振荡的模式,在此基础上采用极点配置方法设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器。设计步骤为:在待研机组电气距离较近处施加低幅短时间的负荷扰动,对该机组的转子角速度暂态响应进行Prony辨识,获取系统的降阶线性传递函数模型,对于选定的极点,对阻尼控制器的参数取一估计值,配置阻尼控制器后,重复Prony辨识过程,并依据辨识结果调整阻尼控制器参数,直至闭环系统的Prony辨识极点与选定的极点相近。EMTDC仿真结果证明了该方法的有效性。

TCSC及其主动阻尼控制对次同步谐振的抑制

可控串联电容补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)能够控制串联电容器与汽轮发电机轴系之间的能量交换,抑制系统中的次同步分量,从而避免发生次同步谐振的风险。对TCSC抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的2种不同方法,即自然抑制和主动抑制,进行了分析和对比,设计了次同步阻尼控制器,研究了TCSC在不同触发角下及附加了阻尼控制器的主动抑制下对次同步谐振抑制的效果,通过PSCAD/EMTDC对这些方法进行时域仿真发现,2种方法均能有效抑制SSR,而主动抑制的效果更好一些。

VSC-HVDC多通道附加阻尼控制抑制次同步振荡

提出在基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)中采用多通道变参数的次同步附加阻尼控制(SSDC)来抑制次同步振荡的方法。在PSCAD/EMTDC中搭建了并联VSC-HVDC的IEEE次同步谐振第一标准测试系统,通过测试信号法得到在不同工况下发电机电磁转矩对调制功率的相位滞后特性,据此选择合理参数设计多通道变参数的SSDC。对并联VSC-HVDC的IEEE次同步谐振第一标准测试系统进行仿真表明,VSC加装多通道变参数SSDC后对次同步振荡有很好的抑制作用,并具有一定的鲁棒性。

HVDC附加次同步阻尼控制器设计及其相位补偿分析

附加次同步阻尼控制器(supplementary subsynchronous damping controller,SSDC)是解决由直流输电引起次同步振荡的一种有效措施。通过建立交直流系统发电机转速到电气转矩环节解耦传递函数结构分析了附加次同步阻尼控制器抑制次同步振荡原理,提出一种新型窄带通多通道SSDC结构及其相位校正计算方法,并设计开发了一套基于MATLAB图形用户界面(graphical user interfaces,GUI)的高压直流输电SSDC参数整定与分析软件。呼辽直流输电工程引起伊敏电厂三期两台汽轮发电机组次同步振荡的EMTDC/PSCAD实例仿真验证了所提出新结构与方法的可行性和有效性。

基于特征值法的次同步阻尼守恒特性分析

运用特征值分析法,分别对含有串联补偿电容的交流系统和含有附加次同步阻尼控制器(supplemental subsynchronous damping controller,SSDC)的HVDC系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)特性进行了研究。分析了在含有串联补偿电容的交流系统中,补偿度改变时系统总阻尼守恒的机制,以及在含有SSDC的HVDC系统中,SSDC放大倍数改变时系统总阻尼守恒的机制,揭示了系统各振荡模态阻尼的变化规律。

含串补的交直流输电系统次同步谐振抑制

以含串补的交直流混合输电系统为研究对象,通过在交流系统中采取有效措施削弱次同步谐振。首先用可控串联电容补偿器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)代替部分固定串补;然后进行TCSC主电路参数选择和基于相位补偿法的TCSC附加次同步阻尼控制器设计;最后用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证。结果表明,该策略可以提高系统阻尼,有效抑制系统的次同步谐振,改善系统的稳定性。

基于模态控制的附加阻尼控制器的设计

使用换流器的开关函数分析了HVDC交直流侧次同步电气量相互传递的关系,从次同步频率层面深入阐述了由HVDC控制系统引起系统次同步振荡(subsynchronous oscillations,SSO)的机制。基于时域仿真的复转矩系数法详细地研究了交直流电力系统次同步阻尼特性,并对次同步阻尼控制器(supplementary subsynchronous damping controller,SSDC)抑制SSO的原理进行了重点论述,提出了基于模态控制的SSDC的设计方法。针对国内一个实际次同步振荡问题设计了SSDC,通过时域仿真验证了该SSDC原理的正确性和抑制SSO的有效性。

基于PID控制和改进粒子群优化算法的特高压直流附加次同步振荡阻尼控制器设计

以高压直流输电系统快速可控为出发点,采用极大极小值原理和改进粒子群优化算法相结合的新方法,针对向家坝—上海±800 k V特高压直流输电系统送端可能发生的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,建立一种基于比例积分微分控制的UHVDC附加次同步振荡阻尼控制器(subsynchronous oscillation damping controller,SSDC)模型。对不同方式的时域仿真结果表明,该SSDC控制器能够有效抑制交直流互联电网送端系统汽轮机组的轴系扭振,可在相当大范围内保证系统的SSO稳定性,具有较强的鲁棒性。

基于MEMS的消化道定点释药微系统研究

消化道定点释药微系统是一种新型的无创医疗器械,当前主要应用于制药领域中的局部药物吸收研究中,通过无创的消化道内定点药物释放,获得药物在消化道特定部位的药物吸收特性数据,用于指导新型口服制剂的开发。本研究研制了一种新型的消化道定点释药微系统,研制的定点释药电子胶囊采用了一种新型的释药驱动器,该释药驱动器包括微发热阵列、微型弹性波纹管、活塞,活塞和微发热阵列通过低熔点粘结剂固定,压缩状态的弹性波纹管提供释放药物的驱动力,利用MEMS工艺,微发热阵列的功耗降低至450mJ,本研究开发了一种磁标记跟踪系统,通过获得信号源的三维位置数据而获得电子胶囊在消化道中的位置。利用本系统,我们获得了氨茶碱在12例志愿者的近端小肠定点释放药物的药代动力学参数。

基于改进自抗扰控制的抑制光火打捆经直流送出系统的次同步振荡策略

高压直流输电有引发次同步振荡的风险,严重威胁发电机组及电力系统的稳定运行。与传统比例-积分-微分控制相比,自抗扰控制具有超调小、响应速度快、适应能力强等优点,提出将自抗扰技术应用到光伏、火电打捆经直流送出系统,并通过粒子群算法整定自抗扰控制器的参数,利用改进自抗扰附加阻尼控制来抑制HVDC可能引发的次同步振荡。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的自抗扰附加控制在抑制HVDC引起的次同步振荡时,具有超调小、收敛快的优势,比传统PID控制的抑制效果更好,鲁棒性更强;在光伏逆变器配置附加控制,可以进一步提高电网的稳定性和可靠性。

H_∞控制理论在次同步阻尼控制器设计中的应用

电力系统次同步振荡阻尼控制器设计中,系统等值简化的准确度和控制器的鲁棒性对控制器的效果影响很大。通过对输出信号动态时域数据Prony辨识求得2008年南方电网贵广Ⅱ直流系统的等值降阶线性模型,利用基于时域仿真的复数力矩系数分析出该系统在弱连接和孤岛两种运行方式下易发生次同步振荡的模式,并针对监测出的振荡模式,采用H∞最优控制理论设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器,最后电磁暂态时域仿真结果验证了该控制器抑制次同步振荡模式的效果明显,并具有一定的鲁棒性。

用于药物吸收研究的消化道定点释放药丸系统研究进展

消化道定点释放药丸系统是一种典型的微型机械电子系统,通过外部遥控实现消化道感兴趣区域的定点药物释放,是一种无创的人体药物吸收(humandrugabsorption ,HDA)研究手段。本文对该领域的国际研究成果进行了综述,并对重庆大学最新开发的应用于中药药理学研究的消化道定点释放药丸系统进行了细节介绍。