新一代电网中多源多变换复杂交直流系统的基础问题
摘要:首先从国内外能源发展角度出发,探讨新能源广泛利用给电力系统带来的多源多变换特性,并据此对新一代电网的组成与结构进行描述。在此基础上,详细讨论了新一代电网发展中的6个显著特点,重点分析其核心问题之一——电力系统电力电子化及其包含的5项关键技术,并总结和提炼出多源多变换复杂交直流系统中需要重点研究的基础问题,为新一代电网电力电子技术的进步与发展提出了指导性建议。电网电压不平衡时MMC-HVDC的无差拍直接功率控制
摘要:针对电网电压不平衡时,模块化多电平换流器高压直流输电系统(MMC-HVDC)的传统控制策略结构复杂、需要旋转坐标变换和锁相环以及需要调整的PI参数较多、动态响应慢等问题,基于MMC-HVDC通用功率模型,提出一种电网电压不平衡时的无差拍直接功率控制策略,该策略省略了电流内环,因而无需复杂的参考电流计算,避免了使用多个PI调节器和多个PI参数难以整定的困难,可买现对有功和无功的直接控制,响应速度快。为了实现电网电压不平衡时抑制负序电流、抑制有功波动和抑制无功波动3个控制目标,提出功率补偿策略,并分别给出3个控制目标所对应功率补偿分量的计算公式。在PSCAD/EMTDC中搭建11电平MMC—HVDC仿真模型,验证了所提控制策略的可靠性和有效性。电网对称故障下含DFIG和PMSG的混合风电场群的协同控制策略
摘要:针对含双馈异步发电机和永磁直驱同步发电机的混合风电场群的低电压穿越技术进行详细研究。在推导双馈发电机和永磁直驱发电机的无功电流极限表达式的基础上,详细分析电压跌落程度和风速变化对其无功电流极限的影响规律,并获得满足风电场低电压穿越导则要求下双馈风电场和永磁直驱风电场的可控运行区域及其电流分配原则,进而提出无互联通信条件下混合风电场群的协同控制策略,该控制策略通过在电网故障过程中使风电场群输出最大无功电流以提高电网的暂态电压水平,并减少电网故障前后风电场群输出有功功率的变化以避免机群超速运行,使得该混合风电场群在全工况下的低电压穿越性能得到显著提高。通过仿真计算验证了所提控制策略的可靠性和有效性。基于模糊熵权Vague集的配电网检修决策优化
摘要:为提高供电可靠性和经济性,科学合理地制定配电网检修计划具有重大意义。目前检修决策优化仅优化检修时间,尚不能合理地融合决策者的偏好因素和配电网的实际情况。针对配电网检修决策优化问题,以检修时间和检修方式为优化变量,以配电网检修风险和故障风险最小化为目标,综合考虑电网安全和检修关系等约束条件,建立配电网检修多目标优化模型。针对模型采用基于拥挤距离排序的多目标粒子群算法求解出Pareto最优解集。综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客观信息,采用基于模糊熵权的Vague集多属性决策方法进行决策,选取出最满意的配电网检修方案。最后,分别以RBTSBus2系统和RBTSBus6系统为例,验证了所提模型和算法的可靠性和有效性。基于最大似然译码字的Petri网电网故障诊断方法
摘要:考虑到畸变的动作信号对电网故障诊断准确度的影响,提出一种基于最大似然译码字的Petri网故障诊断方法。首先,根据保护和断路器的动作逻辑关系,建立故障元件的Petri网诊断模型,并运用CPNTools软件验证其合理性;其次,推导相关矩阵,并给出确定监督码元数量的方法;最后,应用最大似然可信度和相关代价之间的关系确定最佳错误图样,以此对畸变信号进行纠正,并根据故障映射关系做出相应的故障诊断。算例分析和不同模型诊断结果的对比表明上述方法可提高故障诊断结果的容错性和准确性。基于变寿命模型的改善风电可调度性的电池储能容量优化
摘要:基于风电接入技术准则和电网调度需求,对风电场日前调度功率值予以优化,并通过电池储能弥补实际风电出力与该调度参考值间的差值,从而改善风电的可调度性。从能量吞吐量角度出发,建立电池储能实际使用寿命评估模型。基于该模型,以风储联合系统年收益最大为目标,提出综合考虑风电调度功率优化和变寿命特性的电池储能容量优化模型。以某风电场年历史出力数据为例,对电池储能功率/电量容量进行协调优化,仿真结果验证了所提模型的有效性。基于机会约束凸松弛的分区随机无功备用优化方法
摘要:针对含不确定性的新能源大量接入和系统无功功率的区域特性,提出一种基于电压控制分区的区域随机无功备用优化方法。首先采用基于凝聚聚类和模块度指标对系统进行无功分区,然后利用松弛方法将含随机性的优化模型转换为确定型,最后提出基于无功分区的逐次无功备用优化方法。若干仿真算例的分析证明,机会约束凸松弛方法可较准确地转换机会约束,而分区优化方法将高维的无功备用问题转换为低维的子问题,提高了算法的寻优效率,获得的优化方案可显著提高区域无功备用和电压稳定裕度,降低系统运行的风险,并对N-1故障后系统的电压水平也有一定改善作用。限电弃风工况下双馈风电机组有功及调频控制策略
摘要:双馈风电机组限电弃风运行能够为电网提供备用和频率支撑。为减小限电弃风工况下转速和桨距角频繁动作致使机组产生的机械疲劳,提出一种基于机组运行点转移轨迹优化的有功控制策略,并通过引入下垂控制使其具备了参与电网一次调频的功能。对限电弃风工况下机组在不同运行点处的稳定性进行分析;考虑机组有功平衡及运行点稳定性等约束条件,建立以转速和桨距角综合调整量最小为目标函数的运行点转移轨迹优化模型,并提出优化模型在出现不可行解时的处理机制,以获得可行的最优转移轨迹;建立机组运行轨迹和调频控制器,并对变桨系统和转子侧变频器的传统控制策略进行改进,使机组能够沿最优转移轨迹调整有功和参与调频。仿真结果表明,利用所提控制策略能使机组在准确完成限电弃风任务并为电网提供频率支撑的同时,大大减少机组转速和桨距角的调整量。基于证据推理的电力负荷建模
摘要:从信息融合的角度提出一种新的电力负荷建模方法。首先,以证据推理算法为基本理论工具,在传统分类建模方法的基础上提出一种面向不同应用环境的电力负荷建模方法框架;其次,基于证据推理算法建立具体的电力负荷模型,通过对不同来源、不同层次、不同时间的电力负荷信息的融合利用,以更准确地描述负荷特性的复杂变化规律;再次,详细讨论了证据体的选择及基本信度分配等具体问题;最后,通过算例说明了所提方法在在线仿真分析和预测仿真分析两种应用环境下的有效性。基于叠加原理的八开关三相逆变器全调制度范围内两种等效PWM算法
摘要:对八开关三相逆变器(ESTPI)两种基于不同基本电压矢量的全调制度范围空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法进行比较研究,在此基础上,为了提高ESTPI直流电压利用率,提出一种基于叠加原理的SVPWM过调制算法,进而得到ESTPI全调制度范围SVPWM算法,该算法根据调制度的大小,将整个ESTPI运行区域划分为线性调制区、过调制模式I区和过调制模式Ⅱ区。从调制函数角度出发,基于PWM规则采样法,推导与SVPWM算法等效的载波脉宽调制(CBPWM)算法,并得到了随着调制度的变化,CBPWM算法调制函数的变化规律。仿真和实验结果表明,这两种算法作用下的输出线电压基波幅值与调制度呈线性关系,且最多能将其提高约10.2%。风速概率分布对风电变流器中功率器件寿命的影响
摘要:通过建立功率器件寿命的概率评估模型,计入实际风电场中风速概率分布对功率器件寿命的影响,评估了不同风电场下不同风机系统中功率器件的可靠性,分析了风速概率分布与功率器件寿命之间的关系,并对研究结果进行深入讨论与验证。结果表明,在实际风电场中,功率器件因基频结温波动而消耗的寿命主要消耗在概率较小而大于某一特定风速的区域,且这一特定风速临近额定风速。因此,不同的风速区间应采取不同的控制策略,可有效降低器件寿命消耗。所得结论为研究如何提高风电变流器中功率器件寿命提供了一种新思路。基于开关电容网络组的双输入升压变换器
摘要:在新能源联合发电系统中,现有的多输入直流变换器不能很好地满足其对供电方式、高增益、小纹波、低器件应力及高效率等工作性能的要求。基于此,给出了基于开关电容网络组的两种新型双输入升压变换器拓扑,即并联型双输入升压变换器和串联型双输入升压变换器,对其工作原理及工作性能进行了详细分析,并通过实验研究验证了这两种电路拓扑的正确性与可行性。基于双LCL谐振补偿的电动汽车无线充电系统特性分析与实验验证
摘要:针对满足电动汽车车载无线充电要求的双LCL谐振补偿网络进行研究与分析。首先分析电动汽车无线充电的电磁耦合关系及4种基本谐振补偿网络特性;然后基于双LCL谐振补偿的工作特性,探讨分析在电动汽车无线充电发射端与接收端发生横向及纵向相对偏移时的工作特性;最后通过Ansoft,针对圆盘型电磁耦合结构进行三维有限元仿真,并搭建一个5.5kW的双LCL谐振补偿实验系统,对在纵向距离200mm(最大横向偏移120mm)和无横向偏移(纵向距离150~250mm)时的工作特性进行验证。该系统在纵向距离200mm(无横向偏移)时,最大功率传输能力为5.5kW,同时达到最大效率点95.37%。近零磁环境装置现状综述
摘要:磁场极其微弱甚至接近零的特殊环境条件在科学研究和技术研发方面具有独特意义。通过被动屏蔽、主动补偿等手段,可在地磁场和各类干扰磁场的环境下实现这种近零磁场。世界各国已根据不同的应用需求建设了高水平近零磁环境装置,国内相关研究也已初步展开。结合近年来的最新成果,详细阐述了此类装置的建设方案与指标特性的现状。锂离子电池建模及其荷电状态鲁棒估计
摘要:锂离子电池动态建模和荷电状态估计是锂电池管理系统的关键技术。针对锂电池工作状态受外部环境因素和负载变化的影响,以二阶RC等效电路模型为基础,采用变遗忘因子最小二乘法辨识模型参数。针对锂电池系统存在不确定性噪声问题,提出基于离散H∞滤波的SOC鲁棒估计方法,并与常用的扩展卡尔曼滤波法进行对比实验研究。实验结果表明,变遗忘因子最小二乘法可提高二阶RC模型的性能,鲁棒估计法可将锂电池SOC的估计误差控制在3%左右,具有较好的鲁棒性。全数字硬件化正交锁相环建模与分析
摘要:针对FPGA/ASIC的全定制特性带来的字长优化问题,提出一种基于FPGA/ASIC的全数字硬件化正交锁相环字长建模方法。首先,利用稳定性判据和卷积分别建立系数和内部变量的整数字长模型;然后,依据系统灵敏度及L2范数理论分别对系数和内部变量的小数字长建模,从而只需设定系数准确度指标ε和变量准确度指标ζ,即可设计出满足要求的全数字硬件化正交锁相环,保证在消耗最少资源的前提下,有效避免溢出错误和抑制有限字长效应;最后通过实验,验证了所提模型的可靠性。无刷直流电动机双闭环调速系统的转矩脉动抑制研究
摘要:主要阐述了具有速度/电流双PI控制器的无刷直流电动机(BLDCM)调速系统的转矩脉动抑制技术。传统无刷直流电动机双闭环调速系统因非理想梯形波反电动势和非理想方波相电流存在较大的转矩脉动,为此,提出一种相电流整形和新半桥PWM方式相结合的方法。其中,基于线反电动势常数的相电流整形技术能够解决因非理想梯形波反电动势引起的转矩脉动,通过分析相电流换相过程得到的新半桥PWM方式能够解决因非理想方波相电流引起的换相转矩脉动。通过四象限运行时的Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了所提双闭环调速系统的转矩脉动抑制方案的可行性和有效性。笼型感应电动机断条故障前后转子电磁力计算及结构静力学分析
摘要:以Y802-2型笼型感应电动机为例,对转子断条故障时的转子电磁应力及结构静力学进行研究。以二维瞬态磁场结果为基础,结合麦克斯韦张量法及洛伦兹力原理,计算得到转子所受磁应力,并给出故障前后转子磁应力随时间的变化规律,此外通过将计算所得转矩均值与实验均值相比较,验证了该电磁力计算结果的准确性。以所得电磁力为载荷,进行电动机稳态情况时转子结构静力学的研究,得到转子故障形变分布。根据故障前后转子电磁力及形变位移的变化可推测出断条故障的进一步演化趋势。