基于IADRC的多CRH5型车网耦合系统低频振荡抑制方法

近年来国内相继出现多起高速铁路车网耦合系统低频振荡,振荡严重时甚至导致动车组牵引封锁。针对多列CRH5型动车组升弓整备投入牵引网时发生低频振荡提出了一种有效抑制方法。首先,分析了多列CRH5型动车组同时升弓接入牵引网的多车网电气耦合系统特性。其次,基于改进自抗扰控制策略对车网系统负载CRH5型动车组整流器的控制器进行优化设计来抑制系统低频振荡。最后,相比原有动车整流器PI控制和传统自抗扰控制技术,在Matlab/Simulink平台下测试验证了基于改进自抗扰控制的多CRH5动车组升弓整备投入牵引网的车侧电气量发生低频振荡抑制的正确性和有效性。     

三相电压型PWM整流器的滑模变结构无源控制

三相电压型PWM整流器在应用中需要更加优良的动、静态性能。针对整流器的非线性强耦合特点,提出了一种滑模变结构无源控制算法。算法中电压外环采用滑模变结构控制,电流内环采用无源控制。滑模控制中以整流器输出直流电压误差为状态变量构造指数衰减律切换面。无源控制中采用状态误差构造能量存储函数并以误差存储函数为Lyapunov函数,通过注入阻尼使系统快速收敛到期望稳定平衡点。根据误差存储函数的收敛条件设计了整流器的无源控制器,实现了各变量的解耦控制。用PSCAD/EMTDC软件进行仿真分析。与双闭环PI控制对比,仿真结果表明该控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。     

基于无源性与滑模变结构控制相结合的VIENNA整流器控制策略

针对VIENNA整流器的非线性特点,提出一种无源性控制与滑模变结构控制相结合的混合控制策略。在建立同步旋转坐标系下VIENNA整流器非线性数学模型的基础上,推导了VIENNA整流器的Euler-Lagrange数学模型,分析了VIENNA整流器的无源性。利用无源性理论及滑模变结构控制理论设计了VIENNA整流器的控制器,即电压外环采用滑模变结构控制、电流内环采用无源性控制的双闭环控制算法。在MATLAB7.1/Simulink环境中建立了仿真模型,并搭建了800 W的实验样机。仿真与实验结果表明,所提出的混合控制策略达到了控制的目的。利用无源性控制与滑模变结构控制相结合的整流器具有鲁棒性强、动态特性好、抗干扰能力强等优点。     

基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法

针对高速铁路网电压低频振荡导致动车组牵引封锁的现象,首先建立动车组线侧脉冲整流器状态空间模型;其次,对四象限整流器多变量控制策略进行详细的数学推导及参数设计,并在其闭环状态方程推导的基础上,研究了多台动车组采用多变量控制的车网系统稳定性,结果表明系统能够处于渐进稳定状态;然后在MATLAB的Simulink模块中搭建双重化变流器及其控制模型,对比分析瞬态直接电流控制和多变量控制的控制效果,得出多变量控制具有更好的动、静态特性;最后将2种控制方法下的整流器仿真模型接入牵引网系统链式仿真模型中,进一步验证多变量控制对车网低频振荡过电压良好的阻尼特性。     

基于滑模变结构控制的三相PWM整流器

在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,设计了电压、电流双闭环控制系统。在内环电流的控制中,采用解耦方法对dq轴电流分别控制,为电流控制器设计了一种滑模变结构控制(SMVSC)方法。仿真实验表明:该控制方法设计简单,提高了PWM整流器的动态性能,而且较好地实现了电流的解耦控制,且使系统鲁棒性增强。     

基于无源性的同步电机自适应滑模控制方法

利用本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现同步电机的全局稳定和转矩、转速跟踪控制.建立了同步电机的Euler-Lagrange模型;在此基础上利用无源性滑模控制方法构建转矩、转速动态跟踪控制器,在非线性负载时变未知情形下,实现了转子磁链、转速的期望轨迹渐近跟踪;针对实际运行时同步电机参数具有不确定性的问题,...     

基于谐波状态空间的车网耦合系统小信号阻抗建模和稳定性分析

随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加.高密度运行的动车组可能会引发车网耦合系统的低频振荡(low-frequency oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行.该文针对具有复杂电力电子结构特性的单相车网耦合系统,尝试将谐波状态空间方法(harmonic st...     

改进型解耦控制的牵引网低频振荡抑制研究

鉴于电气化铁路中采用基于双闭环瞬态直接电流控制的网侧整流器在发生牵引网低频振荡时通过调节 PI 控制器参数来抑制振荡的局限性,文中提出一种基于dq解耦控制的主动阻尼补偿的新方法,实现了网侧变流器有功功率与无功功率的独立解耦控制,将直流侧电压信号反馈至电压环控制器,再通过反馈环节进行阻尼补偿。仿真对比不同控制策略下网侧整流器应用于车网系统仿真模型的工作特性,结果表明,基于dq解耦控制的主动阻尼补偿方法能够实现实时无静差跟踪并具有良好的抗干扰性能,能够较好地抑制高速铁路牵引网低频振荡。     

PWM整流器的模糊滑模变结构控制

结合滑模变结构控制与模糊控制两者的优点,提出了PWM整流器的模糊滑模变结构新型复合控制方案,使PWM整流器既具有变结构控制的良好鲁棒性,又能最大限度的减小抖振。文章给出了PWM整流器的数学模型,分析了PWM整流器的空间矢量脉宽调制的实现方法,着重探讨了模糊滑模变结构控制器的设计。实验结果表明,系统能保证有很高的功率因数和输入电流较好的正弦度;能适应负载的扰动和非线性变化;具有良好的动静态性能。     

基于储能控制的低频振荡抑制方法及作用机理

为深入分析储能装置抑制系统低频振荡的作用机理,建立了含储能的单机无穷大系统线性化数学模型,利用阻尼转矩分析法和特征值分析法,分析了有功功率调制的储能稳定控制(P-control)和无功功率调制的储能稳定控制(Q-control)的作用路径及作用机理,并与常规电力系统稳定器(PSS)进行对比。分析结果表明,在改变励磁增益、发电机功角以及线路阻抗变化等情况下,P-control的机电模式阻尼比均保持在较高水平;相比Q-control和传统的PSS,P-control具有更大的稳定运行区间。通过MATLAB/Simulink时域仿真,验证了分析结论的准确性。     

SVC抑制电力系统低频振荡的分析

分析了静止无功补偿器(SVC)附加控制(功率振荡阻尼控制)的原理,建立了带和不带附加控制的SVC模型.研究了SVC附加控制抑制低频振荡.小干扰频域及大扰动时域仿真表明,带附加控制的SVC一定程度上能增强系统的阻尼.     

三电平中点箝位PWM整流器建模及基于滑模控制的系统仿真

建立了三电平PWM整流器的数学模型,对整流器滑模控制策略进行了研究,设计了基于PI调节的电流内环和基于滑模控制的电压外环的双闭环控制器,给出了仿真结果。实验表明:该PWM整流器可以有效抑制谐波,实现网侧单位功率因数控制,具有优越动静态性能。     

基于滑模变结构的双滞环SVPWM控制算法的研究

针对滑模电流控制算法的抖振问题,将滞环空间矢量(SVPWM)算法与滑模电流控制算法相结合,论证了将两种控制算法结合的可能性和必要性.提出以误差电流矢量的模为切换标准、按不同控制阶段的不同控制要求交替使用滞环SVPWM算法和滑模电流控制的双滞环SVPWM算法.新算法提高了滞环SVPWM算法的快速性,同时避免了滑模电流控制带来的抖振问题.通过仿真证明了该算法的可行性.     

基于广域信息的发电机电压控制抑制区间低频振荡方法

为了在线抑制区间低频振荡,提出了一种基于广域信息的发电机电压控制方法。在发电机机端电压调整对系统振荡模式阻尼影响机理基础上,分析了电压控制对局部振荡模式和区域振荡模式的影响。基于发电机主导振荡模式下参与因子计算进行控制点选取;通过参与振荡的发电机分群计算两群机组振荡相角的均值,判别相角均值大的机群为领前群并提升领前群机组的电压;基于机组的调度区域属性区分局部振荡模式和区域振荡模式。南方电网算例分析结果表明,该方法能有效抑制低频振荡,证明了方法的正确性和有效性。     

基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法

如何快速准确地定位扰动源是低频振荡监测与控制的重要问题。分析了扰动源影响网内机组的机理,提出了一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法。首先利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换计算出具有物理意义的振荡相位,最后通过计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位,根据电厂就地信息判据可以排查具体的扰动源机组。方法原理清晰,只需一种电气量参与计算。利用华中电网实际系统进行了仿真验证,表明方法具有较好的适用性。     

Buck-Boost变换器的无源滑模控制研究

为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-Boost变换器的无源滑模控制器。在Matlab环境下,进行Buck-Boost变换器无源滑模控制的动态仿真。仿真结果表明,Buck-Boost变换器的无源滑模控制对电源扰动、负载扰动具有很强的鲁棒性,且动态响应速度快,能够解决无源性控制电压与电流过冲的问题。     

基于无源性的双馈感应风力发电系统自适应滑模控制方法

根据交流励磁变速恒频(VSCF)风力发电系统的运行原理,从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了双馈感应风力发电机无源性滑模控制方法。基于双馈感应电机Euler-Lagrange系统模型,设计本质上是非线性反馈的无源性滑模控制策略,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制。针对实际运行时风力发电系统参数具有不确定性的问题,将无源性滑模控制方法与自适应策略相结合,不仅可实现电机参数摄动时期望电流轨迹的准确跟踪,并可有效抑制由定、转子电阻变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析风力发电控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。     

超级电容储能系统的无源分数阶滑模控制设计

设计了一款针对超级电容储能(SupercapacitorEnergyStorage,SCES)系统的无源分数阶滑模控制(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Control,PFOSMC)。首先,基于SCES系统固有的物理特性,构建储能函数并对其进行分析。随后,保留系统阻尼有益项以改进其动态响应,同时完全补偿系统阻尼无益项以实现全局一致的控制性能。最后,设计分数阶滑模控制(Fractional-Order Sliding-Mode Control, FOSMC)作为附加控制输入,旨在重塑系统能量使闭环系统严格无源,并引入分数阶比例-微分(PDa)滑动平面以增强系统鲁棒性。仿真结果表明,PFOSMC的控制性能与PID控制、基于互联与阻尼配置的无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control, IDA-PBC)和FOSMC相比,其均可在各种工况下实现最好的动态响应和最高的鲁棒性。     

低频振荡扰动源机组的自动定位方法

由于中国电网规模庞大,低频振荡现象时有发生,如何快速确定低频振荡扰动源机组并及时将其切除,对保障电网的安全稳定运行意义重大。提出一种自动确定低频振荡扰动源机组的定位新方法,利用三次样条插值函数对电压极大值进行曲线拟合,提取各发电机出口低压侧电压中的低频振荡扰动变量,利用顺序相似度函数提取各低频振荡扰动变量间时差和先后次序,进而确定低频振荡扰动源所在位置。通过一个4机无穷大系统模型的仿真分析,验证该方法的正确性和准确性。理论分析和仿真结果表明:该方法能够快速自动确定低频振荡扰动源机组的位置;可大大减少低频振荡在电网中的持续时间。