基于时频原子变换的电力系统同步相量测量方法

时频原子变换具有理想的复带通滤波特性,对基频带滤波能够获取同步复相量并同时阻隔其他频带分量的干扰。滤波频域带宽和计算数据窗长度均实现与带通中心的频率解耦,通过尺度参数灵活控制滤波的时域和频域特性。时频原子滤波函数的实部和虚部具有一致的幅频特性,对系统频率变化有较好的适应能力。提出基于时频原子变换的同步相量测量方法,通过构造新的时频原子函数和选择最优尺度参数,能够在定间隔采样下,精确获取信号基波幅值、频率和相角,而不受信号中同时存在的大范围频偏、谐波、噪声和带外干扰的影响,且无需增加频率跟踪和滤波环节。在动态特性方面,该方法对幅值阶跃、频率阶跃和相角阶跃均具有快速响应速度,且运算量小,便于实时分析。MATLAB和EMTDC/PSCAD仿真结果均验证了所提出的方法的正确性和有效性。

一种基于多频段动态相量的LCC换流器电磁暂态建模方法研究

为了提高仿真速度,在大规模交直流电网仿真中通常忽略换流器内部电力电子开关动作细节,重点关注换流器外部特性,动态相量法和频率偏移法常用来对换流器外特性进行建模。动态相量法通对信号进行时变傅里叶频率分解和移频变换,降低信号频率,能够增大仿真步长,但由于存在谐波截断误差,导致模型精度较低。频率偏移法一般适用于窄带信号,用于宽频域仿真时,无法采用大步长提高仿真速度。为了解决仿真精度和速度的矛盾。基于此该文建立换相换流器(line-commuted converter,LCC)的多频段动态相量模型,实现提高精度和增大仿真步长的目的。首先引入能够反映交流系统不对称的换流器改进开关函数模型,在此基础上,以六脉动为例推导LCC多频段动态相量耦合模型。然后,根据LCC的运行特性对上述模型进行频段解耦,得到多频段解耦模型,使其可应用于多核CPU的并行仿真。最后通过算例,验证该文多频段LCC动态相量模型的有效性。

基于多频段动态相量法的MMC换流器建模方法

大规模交直流电网中,为了提高仿真速度,换流器通常采用外特性建模。动态相量法和频率偏移法是两种常用的外特性建模方法。传统的动态相量法能够增大仿真步长,但由于存在较大的谐波截断误差导致精度较差。频率偏移法仅用于以工频为主导频率的窄带信号,当信号含有较高频率成份时,无法适用。该文应用提出的多频段动态相量法,进行模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的外特性建模,实现仿真精度和速度的兼顾。该文首先建立MMC的开关函数模型,给出开关函数的高阶解析式,以此为基础,建立MMC换流器多频段动态相量频段耦合模型。然后,面向CPU的多核芯特点,分析MMC的运行特性,建立MMC多频段动态相量频段解耦模型,实现频段间的并行大步长仿真。最后通过仿真算例,与MMC详细模型进行对比,验证模型的有效性。

多频段–动态相量法电磁暂态仿真研究

随着大量电力电子装置广泛应用于电力系统,基于详细建模的电磁暂态仿真程序成为重要的电力系统分析工具。传统电磁暂态仿真步长小、速度慢,限制了仿真规模。针对动态相量法和频率偏移法存在的问题,该文提出多频段动态相量法进行改进,为在PC级计算机上进行高精度大规模电网快速仿真提供理论基础。通过分析动态相量法的本质和傅里叶变换、分解的数学意义,提出对信号频率分解后按频段进行重组,再针对重组信号进行移频,进而取大步长仿真。并对该方法在电力系统电磁暂态仿真中的适用性及其特点进行分析,与现有的动态相量法和频率偏移法进行比较。最后,通过算例验证所提方法的可行性和有效性。