有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

基于自由矩阵积分不等式方法的电力系统时滞相关稳定性分析

研究了电力系统时滞相关鲁棒稳定性问题。首先,建立了考虑系统时滞的电力系统模型;然后,通过构造时滞乘积增广型Lyapunov-Krasovskii泛函,并应用自由矩阵积分不等式方法,对泛函导数进行界定,得到了低保守性的稳定新判据;最后,通过单机无穷大系统、4机11节点系统和典型二阶系统验证了所提方法的有效性。

MMMC两侧电流基于Lyapunov函数的控制策略

分频传输系统(fractional frequency transmission system,FFTS)是一种海上风电电能传输方案,FFTS中最为关键的装置为大功率AC/AC变换器,而模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,MMMC)是一种高电压、大功率AC/AC变换器。针对MMMC输入输出两侧的电流控制,目前一般都采用传统PI控制,其控制参数多且控制效果不理想,而基于Lyapunov函数的控制策略的控制器数量、控制复杂程度和效果都优于PI控制,因此提出了MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制策略。根据MMMC的拓扑结构,推导出MMMC输入输出两侧电流解耦模型,再结合Lyapunov函数控制理论,推导出MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制的数学模型,证明了所提控制具有全局渐进稳定性,讨论了Lyapunov函数控制的不精确以及参数选择问题。最后在MATLAB仿真平台上针对MMMC输入输出两侧电流控制采用所提控制策略和传统控制策略分别在不同工况下进行实验比较,仿真结果验证了所提控制策的正确性与优越性。

矩阵指数函数的一种计算

将矩阵指数函数的幂级数展开式表示为一个矩阵多项式形式,给出矩阵指数函数的一个有限展开式,通过矩阵特征值及矩阵指数函数的有限展开式的各阶导数,构造出一个线性方程组,用解线性方程组的方法给出该矩阵多项式的系数计算。从而给出了用求解线性方程组的方法计算矩阵指数函数eA及eAt。

基于改进型遗传算法的农电网无功优化规划研究

以全年农电网网损和无功补偿设备投资之和最小为目标函数,建立了基波潮流、谐波电流和无功优化规划的数学模型。根据农电网节点多、计算量大的特点,建立了灵敏度矩阵,并采用一种改进型遗传算法,即遗传算法寻优与灵敏度信息指导相结合的方法,来求解上述模型。求解结果表明,采用该方法可在线观测某农网基波潮流、谐波分量和无功补偿等状况,农电网优化后比优化前电流谐波总畸变率平均下降了1.13%,3、5、7次谐波放大水平约降低了1%,年投资费用约节省了9%,因此改进型遗传算法在求解该模型中具有良好的搜寻能力和较高的经济价值。

应用非线性元件耦合矩阵模型的谐波潮流算法

基于非线性元件的线性耦合导纳矩阵模型提出一种谐波潮流的新算法,并以晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR)为例来阐述潮流算法的思路。由于谐波耦合导纳矩阵是非线性元件TCR线性化后的模型,将该数学模型与系统方程联立,通过求解一系列线性方程即可获得系统谐波潮流结果。在供电电压严重畸变的情况下,提出用谐波电压积分求得TCR开关函数的关断角,由此对耦合导纳矩阵模型进行修正,再用修正后的模型迭代求解谐波潮流。时域仿真法验证修正后TCR谐波导纳矩阵模型的精确度和谐波潮流算法的有效性。

一种饱和电力系统稳定器控制效果的判断方法

针对饱和线性系统,借助二次型Lyapunov函数,估计稳定域的一个严格子集。同时为了减少保守性,利用矩阵的Schur补性质,将如何选取该二次型Lyapunov函数的问题转化为标准的LMI凸优化问题。将该方法应用于电力系统,提出一种判断饱和PSS控制是否有效的方法。其主要思路是估计出饱和系统的稳定域,通过分析预想扰动的状态量是否位于估计的稳定域内,从而为判断此饱和PSS控制是否能有效镇定预想的扰动提供判据,利用算例验证了方法的有效性。

多电平矩阵变换器的等效电路及其应用

为解决多电平矩阵变换器(MMC)中非线性元件带来的建模难题,应用Park变换技术,给出基于空间矢量调制模式下MMC不含开关元件的等效电路模型详尽的演化过程,得出了多电平矩阵变换器输入侧电压、输出侧电压和输入电流的解析表达式,以及电压增益、输入电流、稳态时变压器变比的仿真特性曲线。在该模型的基础上建立了MMC主电路小信号模型和状态方程。并首次用构造Lyapunov函数的方法分析MMC稳定性,避免了对高阶微分方程的数值求解,为MMC稳定性分析提供了简便有效的手段。

双级矩阵变换器的SPWM控制策略及无功功率控制

为消除整流级输出直流脉动电压对三相输出电压的影响,应用正弦脉宽调制技术对双级矩阵变换器的逆变级进行调制,利用开关函数概念推导出调制波的补偿函数。通过研究整流级功率因数的调节作用,提出了动态划分输入电压区间的方法和控制策略。采用该控制策略运用Matlab／Simulink进行仿真,结果表明了该控制策略的正确性和有效性。

电力系统时滞依赖型鲁棒稳定判据及其应用

给出了一种改进的含不确定性时滞环节的电力系统稳定性Lyapunov鲁棒稳定判据。首先基于Krasovskii理论列解时滞系统的Lyapunov泛函,接着将泛函对系统轨迹的导函数用一组线性矩阵不等式表达,在泛函导数推导过程中,通过引入一些必要的松散项以减少该判据的保守性,然后利用Schur补对含不确定性的扰动项进行变换,最后借助单机无穷大系统和WSCC3机9节点系统,对含不确定性扰动的单一和双时滞情况下的系统保持鲁棒稳定时可承受的最大时滞进行分析,验证了所给方法的有效性。

电力系统改进时滞依赖型稳定判据

给出一种改进的基于Lyapunov理论的电力系统时滞稳定分析方法。首先基于Krasovskii理论列解系统的Lyapunov泛函,然后将泛函对时滞系统轨迹的导函数用一组线性矩阵不等式(LMI)表示,在泛函导数推导过程中,通过引入一些必要的松散项以减少方法的保守性。最后,借助典型2阶时滞系统和WSCC3机9节点系统,验证了所述方法的有效性,并与自由权矩阵方法进行了比较和讨论。

电压控制型BUCK变换器DCM的精确离散模型及分叉稳定性分析

本文建立了不连续运行模式下电压反馈型BUCK变换器精确的离散数学模型 ,在此基础上分析了BUCK变换器的分叉稳定性问题 ,得到了变换器参数之间相互关系的解析表示式 ,改进了已有近似模型的结论 ,界定了变换器主要参数的稳定运行范围 ,并展现了BUCK变换器从稳定到倍周期分叉甚或混沌的过程 .本文的研究方法具有一般性 ,为DC/DC功率变换器非线性现象的分析建立数学模型基础 .

循环函数法的改进

火电机组性能监测和优化正在成为电厂节能改造、信息管理和优化运行的重要方面。热力系统分析理论是热力系统性能监测和热经济性诊断的有效工具。笔者试图用演绎方法来建立热力系统的分析理论 ,追求在更广泛意义上将等效热降法、循环函数法和矩阵法统一起来的理论。文中利用矩阵理论通过演绎方法从热力系统的广义数学模型出发 ,导出了循环函数法的主要流量关系 ,使热力系统热经济性分析和诊断更加通用、简捷 ,有效。提出了逆向加热单元和加热单元重叠概念。指出加热单元可以看作是混合式加热器的推广。将热力系统节能分析理论成功地统一起来 ,对机组性能监测和运行优化有重要意义。对于所述方法 ,通过例子进行了验证。

单元机组的实用非线性数学模型及其应用

该文应用数学方法对多变量机炉协调非线性动态仿真数学模型的结构进行描述和分析,推导出其输入和输出之间的传递函数矩阵,在此基础上对该非线性动态仿真数学模型与线性增量形数学模型之间的内在联系,进行了分析和讨论,为在理论上解释单元机组受控对象数学模型的特性奠定了基础。通过对北仑电厂600MW单元机组的仿真试验曲线与现场实时趋势曲线进行比较,证明了文中所论之非线性动态仿真数学模型的有效性。

离散正交S变换在电能质量扰动检测中的应用

为了准确检测电能质量扰动信号的起止时刻,提出了基于离散正交S变换的扰动信号检测方法。在传统S变换的基础上,结合快速傅立叶变换对信号进行离散化处理,而后引入频带中心、频带宽度和时间变量对算法进行改进。构造基函数向量得到离散正交S变换系数矩阵,最终找到变换矩阵系数的突变点,从而检测出扰动信号的起止时刻。将该方法的分析结果与传统S变换的分析结果进行比较,结果表明离散正交S变换可准确有效地检测出扰动信号的起始和终止时刻。

矩阵整流器开关函数算法与电流空间矢量调制算法的研究

通过理论分析和仿真验证方法,研究了新型降压型矩阵整流器算法应用中的几个关键问题。建立了平衡与不平衡供电条件下矩阵整流器的开关函数算法,证明了平衡供电条件下该算法仍然能够实现MR的四象限能力,也证明了该算法与MR输入电流空间矢量调制(SVM)算法具有本质上的共性,并在详细分析平衡供电条件下电流SVM算法的基础上,给出了适用于3种不平衡供电条件下改进的电流SVM算法,包括波形畸变、幅值不平衡和初相不平衡,并且通过合理安排零矢量的作用区间而设计了一种共模电压抑制方法,使得共模电压降低一半,最后部分提供了基于Simulink7.0的仿真分析结果,验证了理论分析的正确性。

MRAC方法及在单相并联APF中的应用

模型参考自适应控制(model reference adaptive control,MRAC)方法具有机动性、适应性和鲁棒性,且能自动调节控制器增益而使系统稳定,为提高滤波系统的控制效果,将其应用到单相并联有源电力滤波器(active power filter,APF)中来减少电网的谐波电流和改善电能质量。非线性的单相APF系统模型不易设计其控制器以达到理想的谐波抑制效果,因而先应用广义线性化方法得到APF的近似线性模型,再通过构造Lyapunov Kra-sovskii泛函,设计一个自适应控制率渐近跟踪到系统的期望输出,并保证系统的全局渐进稳定性。仿真和实验结果显示,与PI控制方法比较,利用所提控制方法能更有效地抑制电网谐波电流,使电网电流与电源电压基本同相位。

功率键合图在机械产品概念设计中应用

分析了机械工程系统的功能关系确立待设计系统的物理变量 ,利用键合图的基础元件建立基本功能转换矩阵 ,根据机械系统中能量传递建立系统矩阵模型 ,采用人工智能技术自动生成功能方法树 ,产生多个机械传动系统设计方案。并结合电动静脉注射器的设计说明其应用。

采用SVD方法的附加阻尼控制器配置

为正确选择附加阻尼控制器的配置点,在建立多机电力系统传递函数矩阵的基础上采用奇异值分解的方法,给出了附加阻尼控制器配置点的评价指标。该评价指标与留数法评价指标具有一致性,通过求解传递函数矩阵的最大奇异值及其奇异向量来识别每台发电机对振荡模态的贡献程度,从而找出附加阻尼控制器的最佳配置点,简化了计算过程和运算量。为了获得复杂电力系统的传递函数,引入普罗尼分析的方法进行传递函数辨识,以给大规模电力系统在线模型辨识提供有利支持。最后将该方法应用于多机电力系统的PSS和SVC附加阻尼控制器配置点选择,分析获得其最佳配置点,验证了配置点的合理性。

基于时滞依赖矩阵泛函的变时滞电力系统稳定性分析

针对大规模互联电力系统中的时滞现象对电力系统稳定运行产生的不可忽略的影响,文中研究区间变时滞影响下电力系统的稳定性问题。首先,充分考虑时滞变化率对电力系统稳定区域的影响,构造一种新的含时滞依赖矩阵的Lyapunov泛函。然后,在解析过程中采用新的积分不等式对时滞分割后的积分项进行处理,得到保守性较小且计算量较少的稳定性判据,扩大了电力系统的稳定运行区域。最后,通过对典型二阶时滞系统、单机无穷大系统、两区四机系统以及负荷频率控制系统进行仿真分析,验证了所提方法的优越性。