电工技术学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电工技术学报 2019年第05期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论与新技术

双向无线电能传输系统效率优化控制策略研究891-901

摘要：电动汽车双向无线电能传输系统以其便利性和互动性,可适用于未来车联网。相比单向系统,双向系统控制自由度多,不同自由度的选取和组合会影响系统中变换器和传输线圈损耗的分布及其大小,进而影响系统的整体效率。因此,如何通过多个控制自由度间的协调组合提升系统整体效率,是双向系统控制的关键性问题。该文首先分析了多个控制自由度间组合关系对变换器运行状态和线圈间传输效率的影响,推导了实现变换器优化运行和线圈间传输效率提升的约束条件。在此基础上,针对上述优化运行条件,对系统各部分损耗及整体效率进行了估算,并提出一种实现双向无线电能传输系统效率优化的多自由度组合控制策略。搭建了相应的仿真和实验平台,实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。与传统控制策略的对比结果表明,所提方法能进一步优化系统运行状态,提升整体效率。

基于内源式电阻抗成像的接地网缺陷诊断逆问题研究902-909

摘要：如何实现对接地网局部支路导体的腐蚀缺陷检测是电力部门一直致力于解决的问题。该文研究了基于电阻抗成像(EIT)技术的接地网场域电阻率分布成像方法,并对接地网腐蚀缺陷进行诊断。首先针对接地网的开域场问题,建立其内源式电阻抗成像正、逆问题模型。其次对于其逆问题的病态性,提出一种基于改进正则化的牛顿-拉夫逊迭代方法对接地网的逆问题进行求解;针对接地网场域的大尺寸和土壤与扁钢电阻率的高对比度问题,提出土壤分离和分区成像的方法,提高了图像的分辨率。最后通过实验对接地网的腐蚀缺陷进行了电阻抗成像诊断,实验结果表明该方法能够对腐蚀缺陷进行准确定位,验证了该方法的正确性。

采用通量线-有限元混合方法求解有风条件下直流输电线路离子流场910-916

摘要：直流输电线路电晕产生的空间电荷在直流电场力的作用下形成离子流,会显著增强地面电场强度。结合通量线法和有限元法各自的特点,提出一种混合方法求解离子流场,在分裂导线周围的区域采用通量线法,在远离导线的区域采用有限元法,各区域之间采用D-N交替法进行耦合计算。一方面,仅在导线周围采用通量线法,避免了通量线法在全空间由于Deutsch假设产生的误差,并且可以考虑风速影响;另一方面,分裂导线周围不需要网格剖分,能够有效减少有限元网格节点数量,提高有限元计算效率。同时通量线法能够为有限元法提供交界面的初始值,耦合迭代在较少步数内即可收敛。计算结果与实验结果吻合较好,求解效率得到提高。最后,采用该方法对±800kV与±500kV直流同塔双回线路地面电场强度与离子流密度进行了预测分析。

电工技术学报杂志电机与电器

基于在线附加Q学习的伺服电机速度最优跟踪控制方法917-923

摘要：该文将在线Q学习方法与附加控制思想相结合,讨论了其在伺服系统中电机速度最优跟踪控制问题上的应用。首先在线性二次型跟踪器问题的框架下对待求解问题进行了定义;然后给出了在线附加Q学习迭代式地进行策略评价、策略改善的具体算法。仿真测试中,首先为电机速度跟踪问题设计了传统的PI控制器,然后将基于该文思路所设计的附加控制器与其并联,组成新的速度控制器。仿真结果表明,附加控制器显著改善了电机速度跟踪的动态响应特性,并且具备在被控系统参数发生改变时自动调优的自适应能力。非线性系统在特定条件下可进行局部线性化时,也可用该方法来得到更优的控制性能。

三电平逆变器同步不连续空间矢量调制输出电流优化策略924-933

摘要：以中点钳位型三电平逆变器为研究对象,对同步不连续空间矢量调制展开研究,提出一种平均误差电流矢量幅值最小的输出电流优化策略。首先对同步不连续调制开关序列构成原则进行研究,根据各参考矢量所处区域将调制度进行分段,对空间矢量平面进行合理划分。其次依据同步性与对称性原则,确定各调制度区段内的备选开关序列,并将零电平钳位状态开关序列加入备选序列,扩充了备选开关序列集合。最后计算各开关序列对应的平均误差电流矢量幅值,以平均误差电流矢量幅值最小为原则,确定线性调制范围内的最优作用开关序列。仿真与实验结果表明,该优化调制策略能有效降低输出电流谐波畸变率,实现对逆变器输出电流质量的优化。

开关磁阻电机转子径向电磁合力的解析建模934-945

摘要：由于开关磁阻电机的双凸极结构及磁饱和特性的存在,运转过程中转子径向电磁力的表征缺乏系统有效的方法,造成电机转子振动和噪声分析困难。该文综合等效电路和麦克斯韦应力法,给出了单定子线圈激励下转子所受径向电磁力的表达式。在六对绕组分别采用方波电流和叠合电流激励的工况下,推导了偏心转子运转过程中所受径向电磁合力的解析表达式。在额定转速下,分析了转子所受径向电磁合力的时间历程和频谱分布规律。电磁有限元仿真计算表明该解析模型具有较高的精度,为后续分析开关磁阻电机转子的机电耦合振动奠定了基础。该文建模方法还可用于不同定转子极数的其他开关磁阻电机转子在运转过程中的径向电磁合力建模。

永磁风力发电机风冷结构设计与分析946-953

摘要：随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高,其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。以一台1.65MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例,基于计算流体力学和传热学理论,建立发电机全域三维流动与传热耦合模型,应用有限体积法数值分析发电机内的流动和温升分布状态。针对强迫风冷结构需要外接风机而占用系统空间大、清洁维护难度高的问题,提出一种由转子辐板支架作为离心式风扇驱动冷却风的全封闭式自循环风冷系统。通过不同冷却结构尺寸下散热性能的对比研究,给出了较适宜的发电机冷却结构方案,对提高大型永磁风力发电机的运行可靠性具有一定的参考意义。

电工技术学报杂志电力系统

基于半桥级联的电池柔性成组储能系统及控制策略954-962

摘要：针对退运电池梯次利用,建立了基于半桥级联型拓扑的电池柔性成组储能系统架构,并提出了与之相适应的控制策略。储能拓扑采用半桥级联的方式实现高压输出,模块间采用无主从独立控制,具有模块化设计、结构简单、等效开关频率高、控制简单等优点。根据储能系统需求,模块采用基于下垂控制的电流控制策略,由上位机统一指令,各模块独立执行,解决了传统直接电流控制由于采样误差造成的系统难以正常工作的问题。该文进行了理论分析和仿真验证,并搭建了三模块级联实验平台,验证了基于下垂控制的电流控制策略的可行性,实现了功率控制及模块间均衡控制,所建储能系统适用于梯次电池利用。

以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法963-972

摘要：针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。

含恒功率负载的直流微网大信号稳定性分析973-982

摘要：直流微网中,多种电力电子变换器通过不同的控制方式连接在直流母线以实现母线电压的稳定。其中有一类功率变换器表现为恒功率特征,呈现负阻抗和非线性特性,对直流微网的稳定性产生不利影响。针对含多个恒功率负载直流微网的大信号稳定性问题,该文分别用混合势函数理论和Lyapunov特征值法对直流微网的功率界限进行估计,并分析比较电路参数对功率界限的影响;分别用T-S模糊模型方法和逆轨迹法对直流微网的渐进稳定域进行估计,同时分析比较两种方法的估计精度以及电路参数对渐进稳定域的影响。最后通过仿真对功率界限和渐进稳定域估计方法的有效性进行验证。

面向新能源外送系统次/超同步振荡的控制器参数协调优化983-993

摘要：作为大规模可再生能源的主要输送方式,风电、光伏经高压直流输电(HVDC)并网外送的形式在新能源的异地消纳上发挥作用的同时,也引发了次/超同步振荡(SSO/SupSO)现象。对于风电引发的次/超同步振荡问题,尤其是对在直驱永磁同步机组(DD-PMSG)机/网侧控制器(GSC)参数与柔性直流输电(VSC-HVDC)送/受端控制器(SEC/REC)参数对于次/超同步振荡模式存在阻尼耦合的问题上的应对方案尚待深入研究。对此,该文通过优化风电柔直并网系统控制器参数来抑制系统次/超同步振荡,将阻尼耦合问题转换为控制器之间的参数协调优化问题。具体而言,以主导控制器参数作为优化变量,以待改善振荡模式为目标模式,以目标模式阻尼比最大化为优化目标,建立主导控制器参数的协调优化模型,采用了全局搜索性好、收敛速度快的I-PGSA算法对协调优化模型进行求解,获得最优控制器参数。在协调优化过程中,采用模式追踪技术对目标模式进行追踪锁定,确保优化的针对性;在约束条件中,提出了动态阻尼比概念并对各振荡模式的阻尼比阈值进行动态设定,保证优化的合理性。最后,基于PSCAD/EMTDC对控制器参数优化效果进行时域仿真和比对,结果验证了所提协调优化策略的有效性和优越性。

利用健全极MMC注入特征信号的直流线路故障性质判别方法994-1003

摘要：交流线路自适应重合闸利用跳开相和健全相之间的耦合关系判别线路故障性质;而直流线路故障清除后,直流系统电气量保持恒定,健全极与故障极无耦合关系。在利用高压直流线路极间耦合特性和换流器高可控性的基础上,提出了一种向直流故障线路注入特征信号的故障性质判别方法。首先详细阐述了高压直流输电线路极间耦合特性,特征信号的产生原理与特征信号的选取原则;其次通过换流站附加控制策略向健全极直流线路注入特征信号,故障线路将耦合感应出对应的特征信号,利用该特征信号在线路故障存在和消失两种状态的传播特性差异进行故障性质判别,仿真结果验证了该方法的有效性。

基于模型辨识的配电线路永久性故障判定方法1004-1012

摘要：为提高配电线路重合闸成功率,提出一种相间故障检测技术,在配电变压器低压侧接入受控逆变电源,利用其给停电线路施加瞬时高压以击穿可能存在的故障点。基于产生的暂态电压、电流获取停电线路的频率响应,研究建立不同故障性质下停电线路的频域特性,进而结合模型辨识原理对停电线路内部结构进行有效辨识,判别线路故障性质以决定断路器是否重合闸。该方法现场可实施性强,既可用于配电线路自适应重合闸,也可用于停电一段时间后的线路再送电,理论、仿真和模拟实验都验证了该方法的有效性。

基于变减载率的光伏发电参与电网调频控制策略1013-1024

摘要：新能源机组大量接入电网降低了电力系统旋转惯性和一次调频资源,导致电网运行时频率波动增大。新能源机组主动参与频率调节是缓解该问题的途径之一,为此提出一种基于变减载率的光伏发电机组参与电网调频控制策略,依据电网频率改变光伏机组减载运行水平,使其能够参与向上/向下的电网频率调节。该策略结合离线曲线拟合、在线功率跟踪和实时光照强度估算,能与最大功率跟踪算法无缝融合,并对曲线拟合误差有一定的鲁棒性。基于RT-LAB的半物理仿真结果验证了该方法的有效性。

基于柔性直流互联的多微网集成聚合运行优化及分析1025-1037

摘要：为解决多微网集成聚合控制与运行管理问题,提出一种多微网柔性直流互联方案及多目标优化调度方法。首先介绍了多微网柔性直流互联结构和电压源型变流器(VSC)模型。然后,以微网中电压波动最小和系统网损最小为优化目标,综合考虑交流系统、直流系统和VSC的运行约束,提出了基于柔性直流互联多微网的多目标优化模型。最后,采用改进非劣排序多目标遗传算法(NSGA-II)和交直流混合潮流算法对多目标优化模型进行求解,得到帕累托(Pareto)最优解集,针对Pareto最优解集中解的数量大的问题,提出采用模糊聚类法对Pareto最优解集进行筛选,得到最终优化调度方案。对算例进行了仿真分析,结果表明所提模型和算法能够有效抑制微网电压的波动,进而提高可再生能源的渗透率,同时保证系统的经济运行。

基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法1038-1054

摘要：提出一种基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型。将线路的不可用度和稳定性指标作为权值,建立不确定随机主动配电网络。基于该网络,模型以投资总成本、维修、运行和管理费用最小为经济目标,以搜寻在不确定随机网络下的最小生成树为第二目标。规划的决策变量不仅包含系统线路的升级与扩建,且考虑主动配电网中分组投切电容器、静止无功补偿器、电压调节器和分布式电源等主动管理设备的投资与模拟运行,即主动网络管理措施。为求解复杂的混合整数非线性模型,该文采用二阶锥松弛技术将原模型转换为混合整数二阶锥规划问题,并构造了三维不确定机会空间以求解多目标规划问题。通过改进33节点系统的仿真结果,验证了模型的有效性。

计及相关性的电-气-热综合能源系统概率最优能量流1055-1067

摘要：由电力系统、天然气系统和热力系统耦合构成的综合能源系统(IES)是“能源互联网”的重要组成部分,是构建更加经济、环保、高效能源系统的必经之路。该文提出了一种计及相关性的电-气-热IES概率最优能量流计算方法。首先,以IES运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统、热力系统的运行约束及能量耦合约束,建立了IES最优能量流模型;针对IES中风电接入背景下的不确定性因素,并考虑其相关性,建立IES概率最优能量流模型,并采用基于Nataf变换的三点估计法对该模型进行求解。对由修改的IEEE24节点电力系统、比利时20节点天然气系统和巴里岛32节点热力系统构成的IES进行仿真分析,仿真结果验证了该文所建立模型的可行性与有效性。

基于临界慢化理论的电力系统自组织临界影响因素阈值计算方法1068-1077

摘要：众多复杂系统在临界相变的临界点附近存在临界慢化现象。针对目前大多数理论确定电力系统自组织临界点的算法复杂、计算时间长或无法提供实际应用中最为关心的判别“阈值”信息的现状,将临界慢化理论用于确定电力系统自组织临界点,并基于Mann-Kendall检验方法确定自组织临界影响因素的临界阈值,方法简单、易于实现。CEPRI 36节点系统和甘肃酒泉实例系统的仿真分析结果与滑动T-检验、负荷损失柱状图、幂律尾分布K-S检验证明了以上计算方法的正确性和高效性,从而可为实时预防电力系统大停电并提前做出针对性的预防控制提供理论基础和技术依据。