车载磁悬浮转子系统动力学特性

针对车载磁悬浮转子系统的动力学耦合问题,引入欧拉角坐标变换法,基于七自由度车辆动力学模型与五自由度转子动力学模型建立了车载磁悬浮转子系统动力学耦合模型,对模型有效性进行了验证,并对不同路面激励和磁悬浮轴承控制参数下的系统动力学特性进行了研究。结果表明:车载磁悬浮转子系统存在动力学耦合效应,动态响应中出现了车辆垂向激振频率与转子旋转频率;车辆系统与磁悬浮转子系统的振幅随路面激励振幅的增加而增大,随路面激励频率的增加而减小;在一定范围内增加比例系数和微分系数将减小系统的振幅。

STATCOM控制器与常规PID励磁调节器的分散协调设计

针对单机无穷大母线联络线中间带静止同步补偿器 (STATCOM )的电力系统 ,建立了统一的状态空间模型 ;并在此基础上 ,应用信息结构约束下的LQ最优控制理论和算法 ,得到输出反馈的STATCOM与机组励磁的最优分散协调控制器 ;应用数字仿真研究它们在系统受到大小扰动下的控制性能和特点 ,并与传统的电压偏差PID励磁调节器进行了比较。结果表明 ,协调控制器能大大地提高系统的静态和暂态性能 ;由于控制器采用输出反馈 ,并仅基于本地测量 ,是完全分散的 ,故其实现代价低、可靠性高 ,易于工程实际应用。

多机电力系统中STATCOM与发电机励磁的协调控制

针对一个典型的两区域且区间联络线中间带 STATCOM的 4机电力系统 ,应用信息结构约束下的最优协调控制理论与算法 ,设计了输出反馈的线性二次型 (LQ)分散控制规律 ,得到的励磁控制器考虑了机组原有 PID自动电压调节器 (AVR)的结构约束 ,并通过在 STATCOM安装处构造一个能反映区间振荡模式的就地观测量 ,以抑制区间低频振荡。应用数字仿真研究了所得控制规律的性能 ,结果表明 ,协调控制器大大地提高了系统暂态稳定水平和区间传输容量 ,而且 ,由于采用了完全分散的信息模式和输出反馈方式 ,控制器实现代价低、可靠性高 。

发电机励磁调节器低励限制协调控制分析

从原理上分析了低励限制器(under excitation limiter,UEL)参数整定不当导致系统阻尼弱化的原因,指出了UEL提供的电磁转矩在Δω方向的分量滞后Δω180°,以及UEL的作用频段与PSS配合不当是产生机组阻尼弱化现象的主要原因,并在PSS/E和Matlab仿真软件中建立了单机-无穷大系统的励磁控制系统自定义模型,通过仿真验证了理论分析结论。仿真结果进一步表明UEL提供负阻尼转矩时,低励稳定曲线斜率越低,UEL的作用频段越低,系统时域动态响应特性越好。

混合励磁电机结构原理、设计与运行控制技术综述及展望

混合励磁电机内部励磁源由永磁和电励磁两种励磁源有机结合而成,具有气隙磁场调节方便、功率密度高和宽转速范围效率高等优点,在工业驱动、新能源发电和交通运载装备等领域具有广阔应用前景。从混合励磁电机的基本概念出发,重点围绕混合励磁同步电机和混合励磁磁场调制电机两种拓扑形式,阐述不同拓扑混合励磁电机的结构特点及其磁通调节机理。在此基础上,归纳出不同应用场合下混合励磁电机的通用设计方法和多维度协同控制方法。最后,围绕交通电气化背景,对此类电机在多电飞机、舰船和电动汽车上应用的技术现状和前景进行总结,并讨论该类电机的关键技术和发展方向。

抑制新能源经直流外送系统过电压的水电机组协调控制策略

电网换相高压直流(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)输电系统单极闭锁时,由于换流站滤波器延时分组切除,风光水送端系统的新能源场站将承受持续性的过电压冲击。为了使水电机组参与抑制直流单极闭锁引起的送端系统过电压,该文首先提出一种以直流换流站交流母线电压为输入信号的附加励磁控制,作为水电机组协调控制策略。直流单极闭锁时,水电机组基于换流站过电压幅值决定进相深度,动态吸收系统盈余无功,从而改善新能源场站的过电压状况。然后,基于励磁系统输出极限和机端电压稳定极限,提出协调控制策略中附加励磁控制器增益上限的整定规则。最后,以青海送端电网为研究背景,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了协调控制策略的有效性。仿真结果表明:提出的控制策略有效发掘了水电机组参与系统紧急调压的能力,填补了送端系统无功调节功能的短时空缺,可有效抑制系统过电压,具有工程指导意义。

考虑信息结构约束的协调型非线性优化励磁控制

提出了一种在互联电力系统中考虑信息结构约束条件下协调设计非线性优化励磁控制的方法。基于控制信息结构概念和线性二次型性能指标,将控制设计问题转化为求解扩展Levine-Athans方程组,采用直接迭代算法,可快速、精确地求出增益矩阵,进而得到机组端电压、角频率和功率偏差反馈的非线性优化励磁控制。将该方法应用于一个两区域四机电力系统,数字仿真结果表明:得到的控制策略较传统的AVR/PSS增强了系统的人工阻尼、暂态稳定性和区间传输能力。

基于模糊协调控制策略的同步发电机励磁系统研究

安全稳定是电力系统运行的基本条件,提高励磁系统的控制性能,对同步发电机和电力系统的安全稳定运行都有着重要意义。利用PID良好的电压调节特性,并结合线性最优励磁控制器(LOEC)良好的动态和阻尼特性,建立了PID+LOEC模糊协调励磁控制器。根据系统状态的变化,模糊控制器可以通过加权系数协调控制PID和LOEC的输出,从而提高对系统状态变化的自适应能力。通过在Simulink中建立系统仿真模型,把基于模糊控制器的PID+LOEC协调控制分别和PID、LOEC做了比较,结果显示,基于模糊控制的协调控制策略,具有更好的动、静态性能。

基于Hamilton理论改善多机系统暂态稳定性的励磁与SVC协调控制

基于伪广义哈密尔顿(Hamilton)理论设计了一般仿射非线性系统的镇定控制器,进而将包含静止无功补偿器(SVC)和发电机励磁的多机系统表示为伪广义Hamilton形式,该系统考虑了转移电导和SVC动态过程的影响。从能量的观点出发,利用鲁棒L2方法设计了发电机励磁和SVC非线性协调控制策略,并将该控制策略表示为易于量测和实施的形式。最后将所设计的协调控制策略与传统的独立分散控制进行对比,对3机9节点系统的仿真结果证明了所提设计方法的正确性和有效性。

TCSC与水轮发电机励磁和水门的多指标非线性协调控制

采用多指标非线性控制设计方法,对TCSC与水轮发 电机的励磁和水门进行了协调控制设计。设计过程表明:多指标非线性设计方法能较好地解决多输入多输出高阶非线性控制系统的设计问题,并且对于具有非最小相位环节的水轮发电机非线性控制系统也能有效地解决其设计问题。文中所设计的多指标非线性协调控制律能有效地协调系统各状态量的动、静态性能,既提高了系统的稳定运行能力,改善了系统各状态量的动态响应特性,又能很好地保证机端电压、有功输出和TCSC阻抗这些反应系统输出特性状态量的控制精度。仿真结果表明:TCSC与发电机进行协调控制,有利于提高系统的稳定运行能力,因此, 在一次系统电气特性允许的情况下,应考虑将TCSC的安装地点尽量选择在靠近发电厂一侧,以便实施TCSC与发电机的协调控制。

基于迭代PRONY算法的传递函数辨识

该文介绍了一种辨识电力系统降阶线性模型的方法:通过迭代方法来提高传统Prony分析的精度,并利用特定的输入信号,使Prony分析可以进行传递函数辨识。将其用于电力系统稳定器(PSS)设计过程中传递函数的辨识,不仅可辨识出系统的降阶模型,同时还可估计系统的初始状态。由于这些传递函数中包含系统中其它机组及控制器的信息,故利用该方法进行PSS设计,便于实现多机协调控制,极大地扩展了此方法在实际系统中的应用范围。文中最后通过2个算例验证了该方法的有效性。

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁的多目标非线性协调控制

针对以往静止同步补偿器(STATCOM)数学模型具有较多约束条件的问题,以STATCOM内部并联电容的直流电压Udc为切入点,采用STATCOM的脉冲控制角和STATCOM超前系统电压角为控制量,提出一种新型的STATCOM数学模型。借助非线性多目标控制设计理念,选取6个跟踪状态目标;基于目标全息反馈控制原理,将非线性系统的多目标控制问题转换到线性系统中,得到包含全部控制目标反馈信息的非线性控制律u,完成了凸极式发电机励磁与STATCOM协调控制策略的设计,并通过单机无穷大系统对其进行暂态仿真。仿真结果表明:利用目标全息反馈非线性控制设计方法设计的协调控制律能较好地改善发电机的输出特性,有效地抑制系统电压的静态偏移,改善电力系统的暂态稳定性,提升系统协调控制的动、静态性能。

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。

锦屏—苏南特高压直流投运后电网的稳定特性及协调控制策略

基于特高压混联电网丰大方式,从多个角度分析了锦屏—苏南800 kV特高压直流投运对电网稳定性的影响。针对锦苏直流闭锁故障,研究了基于直流紧急功率支援的协调控制策略,可减少切机、切负荷措施量。提出了后备安控措施以避免协调控制措施失效导致第三道防线动作。比较选择安控切机方案时,考虑了直流故障后送端母线稳态电压升高因素。通过研究直流故障后受端近区机组励磁电流及相关机组保护情况,探索了机组涉网保护对系统稳定的影响。分析表明,锦苏特高压直流投运后需制订送受端协调控制策略。

提高暂态稳定性的HVDC与发电机励磁的非线性最优协调控制

针对大扰动情形,为进一步提高交直流混合电力系统的暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的控制方法。通过建立HVDC系统与发电机的综合模型,将现代控制理论中直接反馈线性化方法与线性系统最优控制理论相结合,设计出一种HVDC与发电机励磁协调的非线性最优控制规律。仿真结果表明,该协调控制器能明显提高交直流互联系统的功角稳定性和频率稳定性,改善直流系统的性能。

具有双励机的混合多机电力系统非线性综合控制器的研究

本文以电力系统的非线性模型为基础，依据坐标变换和反馈控制理论，推导设计了具有双轴励磁同步发电机（双励机）的混合多机电力系统的励磁和汽门非线性综合控制器。仿真表明，本文提出的控制方案不仅可以提高电力系统的暂态稳定性，而且可以有效地改善系统的动态特性。

提高电力系统稳定性的直流附加阻尼与发电机励磁非线性协调控制

直流附加阻尼控制通常是利用有功功率或频率进行调制,控制目标单一,且不考虑与励磁控制的协调,导致有些情况下不能取得满意的控制效果。为此,该文提出一种协调直流附加阻尼和发电机励磁的微分代数多目标全息反馈非线性控制方法。该方法通过合理确定目标函数并由目标函数构建符合Brunovsky标准型的多目标方程,将非线性空间控制问题转换到线性空间设计;通过对目标函数求导数建立线性空间控制律和非线性空间控制律的等效映射,从而实现对非线性系统目标量的镇定,使其以良好的动态性能达到期望的稳定运行轨迹。将该方法应用于典型四机两区域交直流混合输电系统,设计直流附加阻尼和发电机励磁的非线性协调控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在负荷扰动或发生严重短路故障时,均能够通过快速功率和励磁控制稳定系统功角、频率和电压,有效提高系统的稳定性和控制鲁棒性。

基于哈密顿能量理论的发电机励磁与ASVG协调控制

针对含有先进静止无功发生器(ASVG)的单机无穷大系统,建立了4阶非线性状态空间数学模型.基于Hamilton能量函数理论,设计了ASVG安装点电压与发电机励磁的新型非线性协调控制器.数字仿真结果表明,在系统遭受到较大干扰的情况下,所设计的控制器可同时满足发电机励磁与ASVG装设处电压的暂态稳定性要求.

采用大功率电力电子全控器件的新型励磁系统

为了提高电力系统的稳定性,提出了一种基于全控器件的新型励磁系统,该励磁系统能通过励磁控制,以及与机端系统交换无功功率,为系统提供双重阻尼。新型励磁系统采用最优协调控制策略,在PSASP环境下进行的单机无穷大系统的数字仿真结果表明,新型励磁系统能够适应运行方式的大范围变化,在大小扰动下较常规自并励励磁系统表现出更好的动态性能。

SVC与发电机励磁无源协调Backstepping控制

采用无源协调性的思想方法,对发电机励磁和静止无功补偿器(SVC)同时进行协调控制和调节。利用Backstepping的设计方法得到SVC的控制设计,并根据协调无源性的特点,得到了发电机励磁的控制,使整个系统的功角和电压达到双重稳定的效果。由于整个设计过程没有采用任何线性化的处理,充分利用了系统的非线性,保证了本文所提出的控制律在非线性系统中的适用性。利用单机无穷大系统进行研究,仿真结果证实了本文所提出的控制律的有效性和正确性。