考虑故障状态的LCC-HVDC建模方法研究

直流输电系统的参数设计和故障分析依赖于系统建模与仿真,常规详细模型的仿真需要借助实时数字仿真等设备,而现有的简化模型又难以保证故障状态下的准确性,亟需提出新的建模方法以减小简化模型的暂态误差,继而降低直流输电系统的仿真难度与投入成本。为此,文中提出一种基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)的常微分方程(ODE)模型,并将开关函数扩展到兼顾故障运行状态。首先,基于开关函数理论推导出LCC-HVDC的ODE模型;接着分析了自然换相点偏移和换相失败对开关函数的影响,并以此提出一种考虑故障状态的开关函数调制策略;最后结合仿真算例,研究了ODE模型在多种故障状态下的运行特性,并计算对比了仿真误差与运行效率。仿真结果表明,文中ODE模型能够准确反映换流阀的各种故障状态,且具有误差小、效率高的优点。     

基于大规模子模块群的MMC建模与快速仿真算法

对高压大容量模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)和基于MMC的直流输电系统进行仿真时,子模块数目众多,导致了仿真速度缓慢。针对该问题,分析了MMC桥臂的电气行为,建立了在闭锁状态和解闭锁状态时桥臂的数学模型。对该数学模型进行简化后,建立了桥臂的等效电路和等效电气关系,使之能够模拟桥臂的闭锁状态和解闭锁状态。为验证桥臂的等效电路和等效电气关系的准确性,设计了一个柔性直流输电系统,并在仿真软件中搭建了基于详细MMC模型和简化MMC模型的直流输电系统,对MMC的启动、解闭锁、稳态过程和直流故障过程进行了仿真。仿真结果表明,2种仿真模型的电气行为基本保持一致,验证了简化MMC模型的准确性。     

基于EMTP的Z型接地变压器仿真研究

在分析Z型接地变压器原理的基础上,将其进行一定的简化,利用耦合元件建立基于EMTP的Z型接地变压器模型,并利用简化Z型接地变压器模型建立了10kV电缆配电网系统仿真,仿真结果证明了该方法的有效性,该模拟方法为中性点接地系统正确仿真奠定了基础,补充了部分仿真软件的仿真模型.     

罗氏线圈在高速大功率电流检测系统中的特性研究

分析了用于检测高速大功率RSD(Reversely Switched Dynistor)开关状态电流的试验平台的简化模型和罗氏线圈测量系统的工作机理及其构造方法.基于所构建的包括试验平台和传感器在内的整个检测系统的简化模型,利用Matlab软件的Simulink仿真环境,创建了其仿真模型,分析了整个传感系统的测量特性和误差特性,获得了减小整个传感系统的测量误差的有利措施,并将其成功应用到现场测量实践中,有效地提高了测量高速大功率RSD开关状态电流的快速性、准确性和可靠性.     

基于键图法的直流电网系统模型

为适应直流电网智能、高效、经济运行的要求,实现各换流站间的协调控制,基于六端直流电网物理仿真平台,将多端直流输电系统视为一个多输入、多输出、多控制目标的系统整体进行了数学建模。提出了适用于多节点、系统级仿真的换流器简化模型,分别讨论了各端电源、负载模型的简化方法,利用键图方法对六端树状直流电网进行了等效建模,并提取出其状态空间方程。最后根据电力系统的常规运行要求对直流电网的具体控制目标进行了数学提炼,写出控制问题的约束条件和指标函数,为进一步设计、优化协调控制器提供了基础。     

基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略

基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源PCHD模型的控制规律选取能量函数与注入阻尼,并进行控制系统的设计。该控制策略不但使系统具有优良的动、静特性,且逆变器输出电流谐波低、经济性高;最后,仿真和硬件实验验证了基于PCHD模型的无源控制策略的正确性和有效性。     

Boost变换器的非线性最优控制系统

在Boost变换器状态空间平均模型的基础上,利用基于微分几何的非线性最优控制策略,建立了非线性仿射模型,且推导出了非线性状态反馈表达式,得到了Boost变换器状态反馈精确线性化模型,并对其控制器进行了设计,实现了系统在工作点大范围内变化时的稳定运行,有效提高了系统的动、静态性能.Matlab/Simulink仿真结果表...     

应用整流性负载模型的单相逆变器特性分析

提出一种利用死区特性实现的整流性负载模型,并基于提出的模型对逆变器负载特性及其系统进行了分析。根据非线性理论,把整流性负载条件下逆变器工作分解成两种状态,从而简化了分析。文中研究了整流性负载条件下逆变器输出电压畸变机理,并利用相平面法分析了系统的稳定性。根据以上分析,提出了整流性负载条件下逆变器的设计原理,并根据提出的理论进行了仿真和实验论证,实现了较好的控制效果。     

高速大功率RSD开关状态电流测量用RC研究

提出了利用罗氏线圈(RogowskiCoil,简称RC)检测高速大功率RSD(ReverselySwitchedDynistor)开关的状态电流。分析了RSD开关电流试验平台的构建原理、试验回路、简化模型、罗氏线圈传感系统工作机理及优化设计电气参数的计算方法。根据高速大功率RSD开关试验平台和罗氏线圈的简化模型,建立了包括RSD开关试验平台和罗氏线圈检测回路整个系统的仿真模型。基于该仿真模型,分析了整个测量系统的误差特性,得出了减小测量误差的有效措施。仿真研究和实验结果均表明,所获仿真模型和电气参数计算方法是可行的,能对RSD开关电流进行快速、准确和可靠的检测。     

基于负载和互感参数摄动的电动汽车无线充电控制

无线充电系统的输出特性复杂,其自身参数的时变性和不确定性以及外界的扰动等都会导致输出特性发生显著变化,给无线充电系统输出控制造成很大困难。针对电动汽车无线充电系统的输出控制问题,首先利用广义状态空间平均法对系统进行了建模,得到了全电路和简化电路的状态空间方程。然后,基于系统的负载和互感参数摄动,在状态空间模型上建立了无线充电控制模型,设计了鲁棒H∞控制器,并进行了系统的稳定性分析。最后,通过仿真和试验验证了所提闭环控制系统的稳定性。     

轻型高压直流输电系统的仿真与故障分析

轻型高压直流输电（high voltage direct current light,HVDC Light）是一种基于电压源换流器（voltage sourced converters,VSC）和脉冲宽度调制技术的新型直流输电形式,其运行控制简单,输出波形好,解决了传统高压直流输电换相困难,两端必须采用有源电源等问题。分析了HVDC Light系统的结构及基本原理,针对定直流电压和定有功功率的控制方式,构建了HVDC Light系统的MATLAB仿真模型;分析了系统的功率和直流电压的稳态特性,并针对几种常见的交流侧物理量扰动和三相短路故障进行了仿真分析。结果表明,受到扰动后的系统能够在0.3 s左右恢复稳态。仿真结果证明了HVDC Light系统的可行性和仿真模型的正确性,为HVDC Light系统的实际应用提供了参考。     

一种新的优化协调控制在轻型直流输电中的应用

轻型直流输电是一种新型的直流传输技术，采用电压源型(VSC)换流站以及PWM控制技术。建立了轻型直流输电系统模型，提出一种在发电机励磁和轻型直流输电之间优化协调控制方法，用于改善系统暂态稳定和抑制系统故障后振荡。作为算例，该协调控制方法被用于含有轻型直流输电的多机系统，并将该优化协调控制与发电机励磁、轻型直流输电系统相互独立的控制做一比较，仿真结果表明，在系统大小扰动下，该控制能够给系统提供更好的阻尼特性。     

基于MATLAB的轻型直流输电系统的仿真

轻型直流输电(HVDC Light)是一种新型的输电技术,以电压源换流器(VSC)为核心,控制上采用脉宽调制技术(PWM)以达到高可控性直流输电的目的。文章首先分析了轻型直流输电系统的基本结构和原理,然后利用MATLAB仿真软件建立一个三电平轻型直流输电系统的仿真模型,最后对仿真结果进行分析,仿真结果表明建立的轻型直流输电系统具有较好的稳定精度和响应速度。文章为将来研究轻型直流输电系统的物理模型奠定了一定的理论基础。     

基于虚拟磁链直接功率控制的HVDC Light

随着电力电子技术和新能源发电的快速发展,出现了基于VSC（Voltage Sourced Converters）技术的轻型直流输电系统（HVDC Light）。文中阐述了基于VSC的柔性直流输电系统的结构和工作原理,利用基于虚拟磁链直接功率控制的方法对HVDC Light系统进行了仿真,实现了双侧换流器的独立控制,仿真结果证实了基于此算法的HVDC Light系统可以正常稳定地运行,对有功功率和无功功率实现了协调控制,并且可以满足系统不同的无功需求。     

一种多时间尺度电力系统奇异摄动模型的推导

由于电力系统是一个多时间尺度的高阶非线性系统,其稳定性分析就变得异常复杂。为了提高稳定计算的效率．研究电力系统的多时间尺度动态模型及其降阶是非常必要的,为此,以电力系统物理电路为基础．导出了一个计算快动态和慢动态的电力系统奇异摄动模型。利用系统化的降阶方法,对电力系统模型进行降阶,并通过忽略快动态和固定慢动态,得出一个简化的、符合传统电力系统储备结构的电力系统模型,这对理解系统失稳机制具有重要意义。     

混合法在高压直流输电系统可靠性评估中的应用

在高压直流输电系统可靠性评估中,根据设备功能对高压直流输电系统的设备进行划分的方法虽然简单,但分类过于粗糙,对设备的失效模式进行了过多的简化。根据直流系统设备的功能和失效模式对直流系统子系统进行重新划分,在此基础上,提出了以系统状态转移抽样模拟法为基础并结合解析法,对高压直流输电系统进行可靠性评估的混合法。该方法先用解析法将含有备用相关性的设备简化为等效子系统,然后再对简化后的整个直流系统可靠性模型利用模拟法得到系统的可靠性指标。仿真计算了伊尔河直流系统的可靠性指标,验证了该算法的正确性和有效性。     

基于两级轨迹灵敏度分析的DFIG动态全过程仿真简化建模方法

双馈感应发电机(DFIG)的简化建模对系统稳定性分析至关重要,现有建模方法往往只适用于单一时间尺度下某一具体问题的分析,缺乏对动态全过程仿真建模的研究。提出一种适用于动态全过程仿真的DFIG简化建模方法。根据多时间尺度模型简化原理建立DFIG各控制的动态模型和简化模型;从控制参数入手,提出两级轨迹灵敏度分析方法,研究在动态全过程仿真中主导DFIG输出特性的关键控制;提出一种模型切换控制策略,根据两级轨迹灵敏度分析结果,通过设置阈值建立可调节的模型切换判据,在动态全过程仿真中分时调用各控制的动态模型和简化模型,在保证模型精度的同时实现模型的降阶和简化。最后,通过仿真对比验证所提建模方法的有效性。     

特高压交直流大电网的数模混合实时仿真系统建模

为对金沙江一期和锦屏电力外送的系统接入和受端交流扰动后的交直流响应性能及恢复情况进行专题研究,中国电力科学研究院仿真中心按照网络物理特性相符并适应仿真中心现有仿真设备规模的等值网,建立了迄今国内外规模最大的数模混合实时仿真系统。文中阐述了数模混合实时仿真系统建模的关键技术,包括:交直流系统模拟比的选择,发电机和动态负荷模型的建立和校核,采用不同策略和技术的7回高压和特高压直流系统的建立;无源元件模型的建立和连接;系统数据库的建立;系统的全面校核等。     

基于ADPSS的高压直流输电系统机电暂态-电磁暂态混合仿真研究

为了准确分析高压直流输电系统的动态特性,针对±500 kV江城（湖北江陵-广东鹅城）高压直流输电实例工程,给出一种基于全数字实时仿真装置（ADPSS）的机电暂态-电磁暂态混合建模方法。利用电路等值转换理论分析了机电-电磁混合仿真的计算机理,进而阐述了机电模型及电磁模型的建模方法。利用所构建的直流工程混合模型,开展了整流侧与逆变侧的交流系统分别发生接地故障的模拟仿真,并与采用交流电网化简处理的常见直流系统纯电磁建模仿真进行了比较分析。仿真结果表明,基于ADPSS的高压直流输电系统机电-电磁混合仿真建模方法是有效的,其相比纯电磁模型能更精确地反映直流系统的动态运行特性,从而增强仿真模型的准确度。     

计及直流控制特性的多送出直流电网故障分析方法

利用直流换流器开关函数模型,结合直流控制系统的故障响应特性,建立了适用于送端交流系统故障分析的直流系统简化等值模型;利用该简化模型结合送端电网的网络方程及其不对称故障的边界条件,提出了一种含多直流送出的交流电网故障分析计算方法。利用PSCAD/EMTDC搭建了基于CIGRE标准测试系统的含三回直流送出的交流电网模型,对本文所提方法进行了大量的仿真验证,结果表明所提方法计算简单,且有较好的收敛性及较高的计算精度,为含多直流送出交流电网故障分析及其继电保护的整定配合等提供了定量分析依据。