提高储能VSG并网有功响应性能的暂态阻尼策略

储能虚拟同步发电机(VSG)的并网有功在有功指令与电网频率2种扰动下存在动态超调与稳态偏差。提出有功微分反馈补偿(ADFBC)和有功微分前馈补偿(ADFFC)2种暂态阻尼策略,并在分别建立典型VSG、ADFBC和ADFFC 3种策略并网有功闭环小信号模型的基础上,给出了相应的参数设计方法。仿真和实验对比结果均验证了所提ADFBC和ADFFC暂态阻尼策略可有效提高储能VSG并网有功响应,在2种扰动下其并网有功既无动态超调又无稳态偏差。

基于有功微分补偿与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略

针对传统光储虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)存在并网有功稳态偏差与系统动态振荡难以兼顾的问题,提出一种基于有功微分补偿(active power differential compensation, APDC)与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略。首先,建立了基于APDC算法的光储VSG并网有功闭环小信号模型,并通过极点分布图与伯德图的分析,讨论了APDC算法对系统暂态振荡与有功稳态偏差的抑制效果,给出了相关系数的整定方法。然后,为改善频率响应并避免有功超调量的增加,设计了一种基于APDC算法的改进型虚拟惯量自适应策略,同时给出其参数的取值范围。最后,实验结果表明,所提策略能消除VSG并网有功的动态振荡与稳态偏差,具有更小的频率偏差与频率变化率。

基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功振荡抑制策略

为解决传统储能虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的并网有功由于其一次调频系数与虚拟阻尼系数相互耦合而存在稳态偏差与动态振荡难以兼顾的问题,提出一种基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功动态振荡抑制策略。该策略利用有功经一阶低通滤波器后前馈至并网有功闭环控制回路,通过调节前馈系数优化储能VSG并网有功的动态性能且无需进行微分运算,同时不影响储能VSG的一次调频特性。然后,建立基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功闭环的小信号模型,并给出前馈系数的整定方法。最后,利用仿真与实验测试对比结果共同验证了所述策略在有功指令与电网频率2种阶跃扰动下可有效消除储能VSG并网有功的稳态偏差及其动态振荡,且不存在频率过冲的风险。

储能虚拟同步机的并网阻尼特性分析与改进策略

针对储能虚拟同步机(VSG)并网运行时在有功功率指令与电网频率扰动条件下存在有功功率动态振荡与稳态偏差的问题,提出一种基于有功功率微分反馈的暂态阻尼优化策略。首先给出储能VSG的控制原理,建立储能VSG在有功功率指令与电网频率扰动下的并网有功闭环小信号模型,分析阻尼系数对输出有功的动态振荡与稳态偏差的影响规律,在此基础上提出基于有功功率微分反馈的暂态阻尼改进策略并给出其参数设计方法,最后利用仿真与实验验证了所述阻尼优化策略在抑制有功功率动态振荡与消除稳态偏差方面的有效性与优越性。

具有Trans-Z源的单相交流变换器设计

针对传统单相电压源AC-DC-AC变换器存在电压传输比低、死区控制复杂的不足,提出了一种具有Transformer-based Z-source(Trans-Z源)的新型单相交流变换器。通过研究该变换器的拓扑结构和工作原理,分析了其稳态升压特性,并推导了变换器的升压公式;建立了变换器的小信号模型,分析了电路参数对系统性能的影响,进一步研究了耦合电感匝数比与逆变桥直通占空比对输出电压的影响。通过系统仿真和搭建200 V/50 Hz样机模型来验证变换器的性能。仿真与实验结果表明了所提变换器的可行性。

基于低阶频率响应模型的双馈风电机组下垂系数修正方法

在频率下垂控制期间,由于减载备用曲线运行点会随转子转速变化而发生偏移,造成双馈风电机组实际贡献的一次调频能力低于设定期望值。为了解决这一问题,首先根据小信号分析理论建立了由双馈风电机组与火电机组构成的分布式系统低阶频率响应模型。然后利用该模型分别推导出评估双馈风电机组实际与期望一次调频能力的量化计算式,提出将设定的下垂系数乘以一个缩小因子后,可使双馈风电机组贡献出期望一次调频能力。最后选用某实际分布式系统对提出的下垂系数修正方法进行了有效性验证,仿真结果表明,当双馈风电机组采用所述方法进行下垂系数修正后,不仅能使系统准稳态频率偏差达到期望水平,还进一步改善了系统最大频率偏差。

基于动态相量法的改进多端模块化多电平换流器HVDC小干扰稳定模型

针对含多端模块化多电平换流器高压直流(MMC-HVDC)交直流混联系统的稳定问题,提出一种基于动态相量法的改进小干扰稳定分析模型。由于传统小干扰稳定模型均基于准稳态假定,因此难以反应电力电子型器件的快速动态过程。综合考虑多端MMC-HVDC有源及无源网络下的控制策略,推导并建立基于动态相量法的改进小干扰模型。建立含海上风电场的多端MMC-HVDC测试系统,并对比分析电磁暂态模型、传统小干扰模型及改进小干扰模型在动态响应下的精度及仿真时间。根据仿真结果,所提改进小干扰模型能够较好地跟随系统动态响应,预测系统振荡过程,并能显著削减仿真时间,其有效性和适应性得到了证明。

基于虚拟稳态同步阻抗的VSG输出阻抗与小信号建模分析

虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)由于能够模拟同步发电机的运行特性而受到日益关注。通常而言,VSG通过下垂控制自动独立调节频率和电压,存在有功功率和无功功率易发生耦合振荡等问题,而虚拟稳态同步阻抗方案是一种能够通过调整逆变器输出阻抗特性从而抑制功率耦合振荡的有效方案。首先,介绍了基于虚拟稳态同步阻抗VSG控制策略的基本原理,分析了该方案下的VSG输出阻抗特性,发现该方案下的输出阻抗可由设定的虚拟稳态同步阻抗决定,与逆变器自身的滤波器和闭环控制器等参数无关;然后,通过建立逆变器小信号模型,得出了虚拟稳态同步阻抗可以增加VSG系统低频域特征根阻尼比,有效抑制功率耦合振荡的结论;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了基于虚拟稳态同步阻抗的VSG控制策略理论分析的正确性。

三相电压源型无功发生器建模与控制

本文提出了一种对现代静止无功发生器ASVG全新的建模方法,并且在该模型的基础上进行了稳态分析和小信号分析,分别通过仿真验证,证明了该建模方法及分析的正确性。最后,在该模型及分析的基础上进行了控制器的设计,并通过仿真实验证明了可行性。本文所建立的模型及分析控制方法对实际应用有较强的理论指导意义。

弱电网下远端严重电压跌落时逆变器并网失稳机理分析

有别于公共连接点电压跌落故障,当电压跌落故障发生在远端电网侧时,并入弱电网的逆变器在采用典型的低电压穿越控制策略时会出现稳定问题。文中以单逆变器无穷大系统为例,首先建立系统准稳态模型,并分别从电压跌落程度、线路感抗大小、低电压穿越增益系数3个因素分析逆变器失稳机理;其次,建立系统小信号模型,分析得出准稳态模型稳定情况下逆变器还可能存在小干扰稳定问题。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的合理性。

弱电网中低电压穿越控制策略导致的双馈风机失稳机理分析

弱电网中当远端发生严重电压跌落故障时,低电压穿越(LVRT)控制策略可能会导致双馈风机并网系统出现稳定问题。为此,首先建立了故障期间系统的准稳态模型,基于相平面法揭示了因平衡点不存在导致的系统大干扰失稳机理,并分析了电压跌落程度、线路阻抗幅值和相角以及无功电流控制增益系数等关键影响因素。然后,建立了LVRT期间系统的小信号模型,并分析了LVRT控制策略中转子电流参考值动态对系统小干扰稳定的影响。研究表明,忽略转子电流参考值动态会导致小干扰稳定分析结果偏乐观。

LCC谐振变换器的电路建模与参数设计

对用于高压场合的LCC谐振变换器进行了分析和研究,采用基波近似法推导等效模型,建立了谐振电路的大信号模型和等效模型,对LCC谐振变换器的稳态特性进行分析,采用了一种以输入阻抗角为限定条件的参数设计方法,该方法可以实现谐振变换器零电压开关的同时兼顾谐振电流对效率的影响。在大信号模型的基础上,建立了小信号模型,得到输出电压与输入占空比之间的传递函数,从而建立闭环系统,实现电压的宽范围输出。通过Simulink仿真验证了所设计的LCC谐振变换器可实现全负载范围的零电压开关(ZVS),说明了设计方法的可行性。

DCM反激变换器稳态分析与建模仿真

针对引信中电雷管点火高压电源动态升压过程与终点不清晰的问题,提出了一种以电路平均法为主要思路的建模方法,推导出了时域稳态建立的模型,设计了相应的反激变换器作为主体的高压电源电路,并进行测试。测试结果表明:建立的模型与相关分析方法能很大程度上反映直流高压输出的稳态建立过程,对相关设计具有指导意义和参考价值,可为高压电源相关研究提供理论支撑。

TCAP事件间隔分析及性能优化

通过对七号信令中事务处理应用部分（ Ｔ Ｃ Ａ Ｐ）系统模块的研究，采用新的研究方法，给出了多维网络排队模型在稳定状态下简捷的近似求解方法。本文的结论为 Ｔ Ｃ Ａ Ｐ系统软件结构的优化提供了可靠的依据。该模型分析方法同样适用于研究其他类似排队模型的稳定状态特征。

一类可修非周期Fork-Join排队网络分析

研究一类排队空间有限且服务台可修的非周期Ｆｏｒｋ－Ｊｏｉｎ排队网络，给出求解稳态概率的直接法和等效法，并计算一些排队指标和可修指标（如稳态队长、服务台的可用度和服务台的失效概率）。

船用逆变器的虚拟柴油发电机组控制策略

针对船用逆变器与柴油发电机组并联运行时,加/减载过程中超调量过大、稳态调节时间过长、并/离网过程中需要切换控制模式的问题,提出了一种简化的虚拟柴油发电机组控制策略。建立了虚拟柴油发电机组控制策略的数学模型,分析了控制系统参数对系统稳定性的影响。基于MATLAB/Simulink进行了建模仿真,结果表明所提控制策略能显著减小加/减载过程中超调量,缩短调节时间,在并/离网过程中无须切换控制模式。

含冗余模块和时域调制信号的多端MMC直流互联系统稳态闭环模型

该文提出可用于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）主电路关键参数选型、功率运行极限及稳态性能计算分析的多端MMC直流互联系统稳态闭环模型。首先,分析和推导含冗余模块的单个桥臂等效电容表达式;其次,以时域调制信号（包括直流调制信号、基频调制信号的幅值和初相位及二倍频调制信号的幅值和初相位）作为外部输入量,建立含桥臂二倍频环流和任意直流网络拓扑的桥臂电流闭环模型;再次,基于功率平衡原则,等效建立以时域调制信号作为未知量的稳态控制系统模型;最后,将桥臂电流闭环模型与控制系统模型相结合,构建多端MMC系统稳态闭环模型。以一个四端MMC直流互联系统为例,通过电磁暂态模型和该文所提模型进行对比,验证所提稳态闭环模型的精确性,并在此基础上进一步研究冗余模块数对MMC主电路关键参数和稳态性能的影响。所提模型通过简单迭代计算,即可快速精确地评估MMC主电路参数选型、功率运行极限及稳态性能。

非线性大系统稳态模型的分散辨识

针对大工业过程 ,利用优化过程中设定点的阶跃信号。采用分散辨识的方法 ,获得了大工业过程的稳态模型 ,并给出了其可辨识的充分条件。同传统的辨识方法相比 ,该技术具有精度高 ,计算简单 ,信息传递量少以及对系统干扰小等特点。

VSC-HVDC系统输电线路参数对传输功率的影响分析

建立柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的直流网络等效电路。逆变站采用定有功功率控制,整流站采用定直流电压控制,来保持系统有功功率的平衡。同时由于逆变站采用定有功功率控制,系统将会出现恒功率特性从而影响系统的稳定性和传输功率大小。研究将逆变站等效为一个小信号阻抗模型,通过劳斯稳态判据来判定系统的稳定性,然后分析阻抗模型中的系统直流输电线路参数对系统传输容量的影响。最后,利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证,通过分析得出在构建直流输电系统时,直流输电线路的电阻、电感、电容与系统的传输容量大小关系。