基于分时间尺度解耦的风电机组气动-机械动态简化表示方法

针对现有风电机组建模中气动-机械部分模型对参数依赖大、参数难以获取的问题,基于分时间尺度解耦的原理提出气动-机械动态模型的简化表示方法。首先基于小信号分析方法得出风电机组简化建模的依据并进行误差量化分析,随后基于快慢时间尺度解耦的思想提出一种由风速直接得到发电机转速和输出有功动态的方法,并制定其适应宽风速区间的控制策略。所得气动-机械动态简化模型包含气动、轴系、最大功率跟踪控制,并通过限幅近似模拟变桨作用。该模型既可以直接用于机组发电性能评估,又可以接入任意详细程度的主电气部分模型接口,进而得到用于并网分析的完整机组模型,大幅简化风电机组模型并降低参数依赖。通过将所提模型与详细模型进行对比,验证了简化建模方法的有效性和精确性。     

极坐标系下的快速等效电流量测变换状态估计方法

利用SCADA系统提供的多种类型量测数据,推导出极坐标系下的等效电流量测变换算法。为了提高计算速度,采用了快速解耦法的两个合理假设条件,将雅可比矩阵简化为常数矩阵,并根据该矩阵的特点对信息矩阵进行分块化简,最终得到解耦的信息矩阵,将信息矩阵规模最终减少到常规算法的1／4。此外,还提出了一种直接生成信息矩阵的方法。理论分析与WSCC和NewEngland两个系统的算例表明该方法具有简单、快速、线性收敛的特点,能够满足大型电力系统实时状态估计的需要。     

风电场联网的简化输入输出线性化控制策略

研究了基于多端电压源型换流器高压直流输电的风电场联网控制策略.采用基于反馈线性化的非线性解耦方法,针对系统侧换流器,提出了简化的输入输出线性化(SIOL)的控制策略.SIOL以直流电压和无功功率作为控制目标.采用Matlab/Simulink软件进行了仿真,比较了基于小信号分析的线性解耦控制和SIOL的控制效果.仿真结果表明,SIOL的控制效果优于线性控制.     

多机电力系统小扰动稳定分析的解耦降阶法

提出了一种多机电力系统小扰动稳定分析的解耦降阶法.从 n机系统状态方程出发推导出n个解耦单机系统的传递函数模型的解析形式;在各解耦单机系统全阶闭环传递函数的基础上,通过偶极子对消进一步得到各机组的降阶闭环传递函数;基于降阶闭环传递函数可对各机组从而对整个多机系统的小扰动稳定性进行有效的分析.算例证实了本方法的正确性.     

基于模糊和解耦的超临界机组协调控制研究

在超临界参数下,针对机组协调控制系统具有多变量、强耦合、非线性等特点,提出一种基于前馈补偿解耦和模糊自整定PID控制相结合的控制策略。首先对超临界机组协调控制系统被控对象的系统结构、动态特性以及建立简化数学模型等进行分析。然后根据机组特性和前馈补偿解耦理论,对被控对象进行动态解耦,消除各支路通道间的耦合作用。针对解耦补偿后的被控对象,采用模糊控制算法设计了模糊自整定PID控制器。最后在600 MW超临界协调控制系统的线性模型基础上,利用MATLAB对其进行了仿真实验。结果表明该控制方案具有较好的解耦效果,并且与传统PID控制器相比较,超调量减小,调节速度变快,具有更好的控制品质。     

TSMC的一种建模方法

双级式矩阵变换器是高阶的、多模态的、非线性的动态系统,提出应用2级开关状态函数建立其精确的数学模型.为了将模型中整流级和逆变级相乘的开关函数矩阵进行解耦,提出将整流级的输出电压波动看作逆变级闭环系统的环内扰动,将系统的建模简化成逆变级的建模分析.应用开关周期平均算子、坐标旋转变换、小信号扰动法,建立了系统逆变级的小信号...     

直驱式风电机组机电暂态建模及仿真

基于矢量解耦控制策略,建立了适用于电力系统暂态稳定分析的直驱式风力发电机组机电暂态模型。为模型做了2点合理假设：有功功率和无功功率在暂态过程中完全解耦;测量的电气量准确,和实际的电气量完全相等。基于这些条件,从实际的物理装置出发,对直驱式风电机组的电磁暂态模型进行简化。考虑了变频器直流电压的动态过程和低电压穿越的运行特...     

基于类前馈补偿的模糊PID控制在超超临界单元机组协调控制系统的应用

为了研究超超临界参数下,机组协调控制系统的控制策略。首先对超超临界机组直流锅炉条件下的协调控制系统被控对象的动态特性、影响因素等进行分析。然后根据补偿理论和模糊控制的思想,针对强耦合的多变量协调控制系统,提出了基于类前馈补偿的模糊PID控制算法,其中补偿作用采取类前馈解耦的方法实现。最后,在1 000MW机组协调控制系统线性模型的基础上,进行了MATLAB仿真。结果表明提出的控制算法具有较好的解耦补偿效果,与常规PID控制器相比较,超调量更小,调节时间更短,调节速度更快,具有更好的控制性能。     

多机电力系统小扰动稳定分析的解耦降阶法

提出了一种多机电力系统小扰动稳定分析的解耦降阶法。从n机系统状态方程出发推导出n个解耦单机系统的传递函数模型的解析形式;在各解耦单机系统全阶闭环传递函数的基础上,通过偶极子对消进一步得到各机组的降阶闭环传递函数;基于降阶闭环传递函数可对各机组从而对整个多机系统的小扰动稳定性进行有效的分析。算例证实了本方法的正确性。     

基于拓扑解耦的矩阵式高频链逆变器控制新方法

针对矩阵式高频链逆变器复杂的拓扑结构,提出了一种基于拓扑解耦思想的新型控制策略.根据高频逆变桥生成高频电压波形的极性,将单相交流变换到三相交流的矩阵变换器拓扑解耦成2个常规的三相电压源逆变器,从而可将常规电压源逆变器的控制策略引入到对矩阵变换器的控制中.与应用矩阵变换器的交/直/交等效模型和优化控制算法相比,拓扑解耦控制策略从矩阵变换器拓扑本身入手,原理实现简单,并能极大简化对矩阵变换器的分析过程.为便于系统理论分析,提出了"双向桥臂"概念.应用Saber仿真软件进行了仿真研究,并搭建实验样机进行了实验验证,结果表明该控制方法能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制策略的正确性.     

多变量自寻优稳态解耦模糊控制器

针对交流电机伺服控制系统,提出一种多变量自寻优稳态解耦模糊控制器.控制器回避多变量模糊规则库的构建问题,由前后两级串联而成,前级为常规单变量模糊控制器的简单并联,后级为解耦系数矩阵.为了限定控制器的基本应用范围,以闭环控制系统的多项式矩阵描述为基础,给出线性定常系统渐近稳定的基本必要条件.利用被控对象的稳态增益矩阵,在稳定状态附近实现系统的解耦控制,并引入额外的解耦系数评估调节子模糊控制器,对其进行实时评估和调节,进一步改善系统的动态性能.理论分析和仿真验证了控制方案的正确性和有效性.     

双馈风电机组网侧控制器参数辨识的频域方法

提出了基于频域方法解耦辨识双馈风电机组网侧控制器参数的新方法。首先根据双馈风电机组网侧控制器模型以及发电机端口到网侧控制器的电压方程,推导出网侧控制器的解耦模型,该模型可实现d轴和q轴参数的解耦辨识。然后根据解耦模型传递函数的幅值灵敏度及相位灵敏度,分析了网侧控制器参数的可辨识性及辨识的难易度。通过在输入参考信号上叠加伪随机信号,根据输入信号的自功率谱及输入、输出信号的互功率谱,获得传递函数的频率序列。最后应用Levenberg-Marquardt优化算法对网侧控制器各参数进行了辨识。50次辨识值的方差表明了参数辨识结果的稳定性,辨识结果表明了所提方法的可行性。     

机炉协调系统的动态矩阵控制仿真研究

针对火电单元机组负荷控制系统多变量强耦合的特点,将多变量DMC(动态矩阵控制)策略应用于负荷预测控制系统,对300MW燃煤直流锅炉再热机组固定参数模型和变参数模型分别进行了仿真研究。结果表明,多变量DMC算法内含的解耦机制和优良的控制品质,使得单元机组负荷预测控制系统在不同的负荷下均获得了满意的控制效果,负荷跟踪性能好,鲁棒性强。     

大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型

随着风电装机容量及占比越来越大,大规模风电场电磁暂态仿真速度极慢的问题愈加凸显。针对现有建模方法复杂、无法反映风电场内部特性、灵活性不足等问题,提出一种大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型。该方法通过受控源传递端口间电压和电流信息,实现风电机组内部元件之间以及不同风电机组之间端口的解耦,从而将系统解算过程中高阶矩阵分解为多个小矩阵以实现快速仿真。基于节点分析法和基尔霍夫定律证明了该方法的有效性。所提出的受控源解耦加速模型建模方法简单,通过仿真软件中现有模块拖拽即可搭建,可以准确仿真风电场的各种暂稳态工况,并且提速效果明显。同时,所提受控源解耦加速模型可与现有文献所提方法互补,扩展其灵活性。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了不同机组数量的风电场模型,验证了受控源解耦加速模型的仿真精度及加速效果。结果表明,所提受控源解耦加速模型可实现1～2个数量级的加速效果,且相比详细模型具有较高的仿真精度。     

基于动态解耦的模糊多模型协调控制系统应用研究

大型火电单元机组的协调控制对象是一个多变量、强耦合的控制对象,针对此对象设计合适的解耦控制器是急需解决的问题。由于非线性系统可以用多个线性模型来逼近,多模型方法被认为是处理非线性系统常用的方法和技术。该文以330MW单元机组为仿真模型,针对协调控制系统的非线性和耦合等特性,首先建立协调控制系统的非线性模型,然后对此模型在3个工况点下进行线性化,设计与之对应的多变量动态解耦控制器,进而用T-S模糊模型合成出模糊多模型全局控制系统。仿真研究结果证明了这种新型协调控制系统的有效性。     

解耦辨识双馈风电机组转子侧控制器参数的频域方法

转子侧控制器主导了双馈风电机组的动态,对其进行准确建模至关重要。针对转子侧控制器模型结构复杂、存在相互影响的问题,推导了转子侧控制器的解耦模型。基于该解耦模型,提出通过在输入信号的参考值上施加伪随机信号,根据输入信号和输出信号的自功率谱和互功率谱,辨识转子侧控制器各参数。与灵敏度比较发现,参数辨识精度与灵敏度结果一致。最后指出:即使转子侧控制器内环参数的辨识精度偏低,也基本不影响对双馈风电机组机电暂态过程的分析。     

汽包锅炉单元机组协调系统的线性自抗扰控制

在线性自抗扰控制技术基础上,引入解耦补偿器,提出汽包锅炉单元机组协调系统的新控制方案。该方案首先对单元机组设计解耦补偿器,进行一定程度解耦;再将其他通道耦合作为扰动,分别设计炉侧和机侧线性自抗扰控制器,进一步消除耦合的影响。由于线性自抗扰控制技术采用扩张状态观测器,可以对扩张状态（系统未建模动态摄动和未知扰动1进行在线实时估计,因此其设计的扰动补偿可以不依赖于模型达到快速消去扰动的效果。将该方法应用于一500MW汽包锅炉单元机组协调系统进行仿真研究,结果表明该方案可以实现良好的动静态解耦,有较强的鲁棒性和抗干扰能力,并且算法简单、调试容易。     

基于受扰轨迹空间解耦的直驱风电机组非线性动态降阶方法

保留风电机组主导状态变量的动态非线性降阶是分析大规模风电并网系统大干扰稳定的先决条件。为此,该文基于受扰轨迹空间解耦,提出一种适用于风电系统大扰动场景分析并保留状态变量的直驱风电机组模型动态降阶方法。首先,基于轨迹分段线性化方法提取故障后受扰轨迹。以欧氏距离为筛选标准在受扰轨迹上提取线性化点并在每个线性化点处构造局部线性化模型。然后,基于空间解耦分别建立每个局部线性化模型状态变量对主导特征根的广义参与矩阵,进而对直驱风电机组进行多时间尺度划分,并以此为基础,利用奇异摄动法建立直驱风电机组的降阶模型。最后,在改进的测试系统中从暂态响应出发对降阶模型与全阶模型的动态特性进行比较。仿真结果表明,依据该文方法建立的降阶模型具有较高的精度、计算效率和稳定性。     

基于模糊聚类分析的多机系统特征值计算

QR法是计算系统特征值的传统算法，但在系统阶数甚高的情况下，会发生“维数灾”问题，针对此提出一种基于模糊聚类分析的多机电力系统特征值的计算方法，这一方法根据多机系统K1－K6模型的K1矩阵建立机组之间的相似模糊关系，进行模糊聚类分析，将多机系统划分为若干个近似解耦的解耦子系统。对各个解耦子系统分别进行特征值计算，各解耦子系统特征值的集合即为原系统的近似特征值，算例表明，对于包括机电模式在内的系统全部特征值，都可取得满意的计算结果。     

高压直流输电非解耦线路模型改进算法

分析同塔双回直流输电工程直流侧谐波电流计算的难点。针对分序算法对耦合极线数存在限制这一问题,采用具有普遍适用性的高压直流输电多相耦合线路非解耦模型算法,并对此模型算法进行改进,通过改变线路导纳矩阵级数展开方法,避免了高频时级数项数增加的问题,在保证精度的前提下简化了计算;同时为确保导纳矩阵级数的收敛性,对线路进行了分段处理。在同等条件下,使用该算法与Matlab计算得到的分段线路导纳矩阵以及PSCAD/EMTDC仿真得到的线路谐波电流值进行对比,结果偏差较小,验证了算法的正确性。