基于EMD-KPCA-LSTM与SVG控制的双馈风电系统次同步振荡抑制方法

1

作者 张旭 徐鑫 +1 位作者 董成武 张继龙 《电气工程学报》 北大核心 2025年第2期54-67,共14页

静止无功发生器(Static var generator, SVG)凭借其快速动态响应特性,在抑制双馈风电系统并网的次同步振荡方面发挥了重要作用。然而,传统控制策略在应对系统复杂的非线性和时变特性时,仍存在一定的局限性。为此,提出一种基于经验模态分... 静止无功发生器(Static var generator, SVG)凭借其快速动态响应特性,在抑制双馈风电系统并网的次同步振荡方面发挥了重要作用。然而,传统控制策略在应对系统复杂的非线性和时变特性时,仍存在一定的局限性。为此,提出一种基于经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)、核主成分分析(Kernel principal component analysis, KPCA)、长短期记忆网络(Long short-term memory, LSTM)与SVG附加阻尼控制的次同步振荡抑制方法。首先,通过EMD提取系统的振荡特征,利用KPCA进行降维优化,进一步通过LSTM对系统的动态特性进行建模与预测,从而显著提高了预测精度。在此基础上,结合SVG的附加阻尼控制功能,实时调节SVG的控制信号,有效抑制次同步振荡,提升系统的稳定性。该方法的创新在于将信号处理技术与深度学习算法相结合,构建了一个高效的预测与控制框架,为传统控制策略提供了全新思路。最后,利用PSCAD进行仿真分析,验证了该方法的有效性,为高渗透率新能源电网的稳定运行提供了技术支持。 展开更多

关键词 次同步振荡 经验模态分解 长短期记忆网络 双馈风电系统 静止无功发生器 核主成分分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

双馈风电系统混沌运动分析及解耦自适应反步法控制 被引量：6

2

作者 杨俊华 蔡浩然 +2 位作者 邹子君 徐卫东 吴捷 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3605-3612,共8页

为研究双馈风电系统的混沌现象及其控制问题,根据电机d-q轴数学模型,导出非线性微分方程。采用Wolf算法计算其最大Lyapunov指数谱,证明电机在某些工作条件及参数下会出现混沌运动。采用磁场定向矢量控制技术,构造状态反馈解耦,降低混沌... 为研究双馈风电系统的混沌现象及其控制问题,根据电机d-q轴数学模型,导出非线性微分方程。采用Wolf算法计算其最大Lyapunov指数谱,证明电机在某些工作条件及参数下会出现混沌运动。采用磁场定向矢量控制技术,构造状态反馈解耦,降低混沌系统阶数。基于解耦模型,采用反步法设计混沌控制器。针对含有未知参数或状态的系统,提出自适应反步法,构造虚拟控制量,设计反步控制律,实时跟踪预测系统参数并实现混沌控制。通过构造Lyapunov方程,分析混沌控制系统的稳定性,保证系统状态能快速稳定收敛至给定值。控制系统不同运行工况仿真结果表明,解耦自适应反步法可使双馈电机快速脱离混沌状态,响应速度快、控制精度高,鲁棒性强。 展开更多

关键词 双馈风电系统 混沌控制 最大LYAPUNOV指数 解耦自适应反步法

在线阅读 下载PDF 职称材料

电网谐波条件下双馈风电系统输出特性分析与控制 被引量：8

3

作者 殷桂梁 陈学琴 +1 位作者 马会艳 刘大鹏 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期79-84,共6页

针对双馈(DFIG)风电系统在非理想电网条件下的运行特性,研究了电网谐波对DFIG输出特性的影响。定量分析了典型谐波作用时,DFIG输出功率和电磁转矩的脉动量的大小及与基波相比所占的比例。基于此,以消除电网谐波对DFIG风电系统输出特性... 针对双馈(DFIG)风电系统在非理想电网条件下的运行特性,研究了电网谐波对DFIG输出特性的影响。定量分析了典型谐波作用时,DFIG输出功率和电磁转矩的脉动量的大小及与基波相比所占的比例。基于此,以消除电网谐波对DFIG风电系统输出特性的影响为目标,对理想电网条件下的比例谐振(PR)控制策略进行了改进与完善,提出了一种非理想电网条件下的PR控制策略。为验证该控制策略的正确性,对一台1.5 MW风电系统进行了仿真研究,结果表明所提出的控制策略能够显著消除由电网谐波引起的DFIG风电系统输出功率及转矩的脉动。 展开更多

关键词 电网谐波 双馈风电系统 输出特性 比例谐振控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于PSCAD的变速恒频双馈风电系统建模与仿真 被引量：10

4

作者 潘庭龙 纪志成 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第6期771-774,共4页

为研究变速恒频双馈风电系统的各种高性能控制策略提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab仿真环境下所建的模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了变速恒频双馈风电系统的动态仿真模型。基于PSCAD的变速恒频双馈风... 为研究变速恒频双馈风电系统的各种高性能控制策略提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab仿真环境下所建的模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了变速恒频双馈风电系统的动态仿真模型。基于PSCAD的变速恒频双馈风电系统模型由风机、双馈发电机、功率变换器、控制模块构成,在建立的模型基础上,针对电网电压正常情况以及电网电压发生对称、不对称故障时系统的运行特性进行了仿真研究,仿真结果证明了系统模型的正确性。 展开更多

关键词 PSCAD 变速恒频 双馈风电系统 动态仿真模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

变速恒频双馈风电系统风力机转矩模糊PID控制 被引量：3

5

作者 于会群 高扬 +1 位作者 张浩 彭道刚 《热力发电》 CAS 北大核心 2014年第5期49-53,共5页

由于环境风速变化的随机性和不确定性以及风电系统非线性、强耦合的特点,如果采用传统PID控制,仅以特定的PID参数难以在不同风速下对风力机转速进行实时跟踪控制。在变速恒频双馈风电系统中,针对变速风力机非线性、转动惯量大的特点,根... 由于环境风速变化的随机性和不确定性以及风电系统非线性、强耦合的特点,如果采用传统PID控制,仅以特定的PID参数难以在不同风速下对风力机转速进行实时跟踪控制。在变速恒频双馈风电系统中,针对变速风力机非线性、转动惯量大的特点,根据风力机最大风能追踪特性,在低于额定风速下,提出了风力机转速跟踪的模糊PID控制策略,从而使风力机在最佳转矩下运行。通过仿真试验,验证了模糊PID控制的调节品质,表明其对非线性系统风力机具有良好的控制效果。 展开更多

关键词 变速恒频双馈风电系统 风力机转矩 最大风能追踪 模糊PID控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑同步机制的双馈风电系统小扰动建模与稳定性分析 被引量：2

6

作者 韩平平 汪宗强 +3 位作者 南国君 谢毓广 李金中 张征凯 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期47-54,共8页

对比分析了锁相环同步机制和虚拟同步发电机同步机制下的双馈风电系统小扰动稳定性及动态特性.针对2种同步机制下的双馈风电系统,基于数学方程分别得出相应的小扰动模型,进而利用特征值分析法对系统小扰动稳定性进行研究.在StarSim硬件... 对比分析了锁相环同步机制和虚拟同步发电机同步机制下的双馈风电系统小扰动稳定性及动态特性.针对2种同步机制下的双馈风电系统,基于数学方程分别得出相应的小扰动模型,进而利用特征值分析法对系统小扰动稳定性进行研究.在StarSim硬件在环(StarSim-HIL)半实物仿真平台上搭建相关模型,通过仿真对2种同步机制下的双馈风电系统有功支撑等动态特性及小扰动稳定性进行了分析与验证.对2种同步机制的适用性进行总结,指出锁相环型控制虽然动态特性好、响应速度快,但是在弱电网下的小扰动稳定性及有功支撑等方面,虚拟同步发电机控制更有优势. 展开更多

关键词 双馈风电系统 锁相环 虚拟同步发电机 特征值 动态特性 半实物仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于PSCAD的变速恒频双馈风电系统动态模型仿真 被引量：2

7

作者 田书 王泾良 李凯 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第5期655-659,共5页

为了建立双馈风电系统的动态仿真模型,根据abc-dq坐标变换得到了同步坐标系下双馈电机定、转子解耦数学模型,采用定子侧电压定向矢量控制,转子测定子磁链定向矢量技术,并引入滞环控制环节,研究了风速变化和电网电压跌落情况下双馈风电... 为了建立双馈风电系统的动态仿真模型,根据abc-dq坐标变换得到了同步坐标系下双馈电机定、转子解耦数学模型,采用定子侧电压定向矢量控制,转子测定子磁链定向矢量技术,并引入滞环控制环节,研究了风速变化和电网电压跌落情况下双馈风电机组的运行特点.利用PSCAD软件建立了双馈风力发电机组的模型并进行仿真分析,结果表明,通过矢量控制可以改善系统的低电压穿越能力,验证了该控制方案和仿真模型的正确性和有效性. 展开更多

关键词 双馈风电系统 PSCAD 矢量控制 动态仿真 滞环控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FPGA-CPU的双馈风电系统异步协同仿真 被引量：7

8

作者 杨光绕 郝正航 +3 位作者 陈卓 陈湘萍 张裕 何朴想 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期72-81,共10页

为实现双馈风电系统的并网及暂态实时仿真,研究了一种基于现场可编程门阵列(fieldprogrammablegate array,FPGA)与CPU协同仿真的多速率并行实时仿真方法。使用开关函数法对双馈风电系统中“背靠背”换流器建模并进行资源优化,基于PWM均... 为实现双馈风电系统的并网及暂态实时仿真,研究了一种基于现场可编程门阵列(fieldprogrammablegate array,FPGA)与CPU协同仿真的多速率并行实时仿真方法。使用开关函数法对双馈风电系统中“背靠背”换流器建模并进行资源优化,基于PWM均值化原理完成不同步长系统之间的模型分割。利用FPGA运行速率高的优点,以200 ns的步长实现了“背靠背”换流器的小步长仿真。面向有源配电网实时仿真的需求,实现了FPGA与自主研发的实时仿真机(universal real-time experimental platform, UREP)的200 ns/50μs并行协同仿真。通过与Simulink离线仿真结果对比,同时分析模型优化前后的FPGA资源消耗情况,验证了协同仿真的实时性与准确性,可为各类风电系统的并网及暂态研究提供技术参考。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列(FPGA) 双馈风电系统 实时仿真 多速率仿真 异步协同

在线阅读 下载PDF 职称材料

无刷双馈风电系统最大李氏指数计算及混沌分析 被引量：1

9

作者 熊锋俊 杨俊华 +2 位作者 蔡浩然 谢东燊 沈辉 《电测与仪表》 北大核心 2019年第15期21-28,共8页

为研究无刷双馈风电系统(BDFWPS)的非线性动力学行为,根据电机dq轴下的电压、磁链方程,导出非线性微分方程组。通过引入转速PD控制项,建立了发电机的七阶非线性自治系统。以功率绕组、控制绕组与转子绕组间的扩散系数σrp、σrc为变量,... 为研究无刷双馈风电系统(BDFWPS)的非线性动力学行为,根据电机dq轴下的电压、磁链方程,导出非线性微分方程组。通过引入转速PD控制项,建立了发电机的七阶非线性自治系统。以功率绕组、控制绕组与转子绕组间的扩散系数σrp、σrc为变量,采用Wolf算法计算最大Lyapunov指数三维谱,提出风电系统可能出现的分岔和混沌运动状态。通过数值仿真法从时序图、相图等方面研究BDFWPS经倍周期分岔、Hopf分岔进入混沌的转迁过程,验证了系统分岔和混沌现象的存在,相关结论,为提高BDFWPS复杂工况下的安全稳定运行性能,提供切实可靠的理论依据。 展开更多

关键词 无刷双馈风电系统 非线性动力学 混沌运动 倍周期分岔 霍普分岔 最大李雅普诺夫指数

在线阅读 下载PDF 职称材料

无锁相环直接功率控制下双馈风电与VSC-HVDC互联系统高频振荡抑制技术 被引量：11

10

作者 年珩 童豪 +2 位作者 胡彬 李萌 廖玉茗 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2492-2499,共8页

随着风电和柔性高压直流输电的快速发展,风电大规模接入柔直输电的互联系统会面临宽频带的振荡问题。基于无锁相环直接功率控制的双馈风电系统可以去除锁相环,以降低锁相环带宽内的失稳风险,但其宽频带频率耦合特性会影响风电系统高频... 随着风电和柔性高压直流输电的快速发展,风电大规模接入柔直输电的互联系统会面临宽频带的振荡问题。基于无锁相环直接功率控制的双馈风电系统可以去除锁相环,以降低锁相环带宽内的失稳风险,但其宽频带频率耦合特性会影响风电系统高频阻抗。针对无锁相环直接功率控制的双馈风电与电压源型高压直流输电系统(voltage source converterbased HVDC,VSC-HVDC)高频稳定性问题,首先根据相序阻抗模型分析控制延时对系统高频阻抗的影响规律;进一步地,基于VSC-HVDC阻抗模型和双馈风电场等效单输入单输出阻抗模型研究了互联系统高频谐振发生机理,并提出基于延时消除的双馈风电系统阻抗重塑方法,避免因延时引发的高频谐振。仿真验证了研究内容的正确性。 展开更多

关键词 无锁相环直接功率控制 双馈风电系统 高压直流输电 高频谐振

在线阅读 下载PDF 职称材料

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略 被引量：19

11

作者 聂永辉 徐晗桐 +2 位作者 蔡国伟 张庆峰 杨德友 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期79-84,共6页

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法... 为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。 展开更多

关键词 含双馈风电机组系统 低频振荡 自抗扰控制 广域阻尼控制器 人工蜂群算法 协调控制 优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于无模型自适应控制的双馈风机次同步振荡附加阻尼控制方法 被引量：27

12

作者 吴熙 王梦婷 +3 位作者 施星宇 徐珊珊 袁超 杨宏宇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3601-3613,共13页

双馈风机并网系统易发生次同步振荡,受制于建模精度及控制器本身参数结构的固定性,传统的附加阻尼控制器可能存在适应性不强的问题。该文设计一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法,依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提... 双馈风机并网系统易发生次同步振荡,受制于建模精度及控制器本身参数结构的固定性,传统的附加阻尼控制器可能存在适应性不强的问题。该文设计一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法,依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提取动态特征,以摆脱控制方法对建模准确性的依赖,增强控制器自适应性。首先,基于无模型控制方法设计控制器结构,并提出一种适用于阻尼控制的一步向前加权预测控制算法;进一步地,从理论上证明改进控制算法下闭环系统的跟踪误差一致最终有界性及有界输入–有界输出稳定性,并提出控制器参数的优化方法。最终,在综合考虑风速、风电场有功/无功出力、风机台数、线路串补度等影响因素的情况下,验证所提控制方法的抑制效果,结果表明,该方法具备很强的自适应性,在多种工况下均能有效抑制次同步振荡。 展开更多

关键词 次同步振荡 无模型自适应控制 附加阻尼控制器 双馈风电系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同风电系统动态电压稳定的分岔分析 被引量：13

13

作者 许珊珊 汤放奇 +1 位作者 周任军 马新惠 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期67-71,共5页

为研究接入风电场的电力系统的风电场注入功率和负荷节点无功功率这2个参数独立及共同作用对系统动态电压稳定的影响,针对接入加入动态负荷模型的异步机风电场和双馈机风电场的单机无穷大系统,分别进行了单参数和双参数分岔分析。分析... 为研究接入风电场的电力系统的风电场注入功率和负荷节点无功功率这2个参数独立及共同作用对系统动态电压稳定的影响,针对接入加入动态负荷模型的异步机风电场和双馈机风电场的单机无穷大系统,分别进行了单参数和双参数分岔分析。分析结果表明,双参数分岔分析相对单参数分岔分析更能揭示系统参数对电压稳定的影响。同一系统结构和参数下,2种系统中当注入功率持续增大时,无功负荷过重会极大降低系统的稳定裕度;当注入功率保持恒定时,无功负荷的变化不影响系统稳定;通过风电场注入功率与无功负荷的协调运作,避开注入功率持续增大时无功负荷重载情况,系统可运行到效率最高;双馈电机风电系统稳定性高于异步电机风电系统,且双馈电机风电系统能得到更准确的系统稳定裕度。 展开更多

关键词 异步风电系统 双馈风电系统 电压稳定 动态负 荷模型 单参数分岔 双参数分岔 分岔分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

电压不平衡下双馈感应发电机机侧变换器无源控制方法 被引量：9

14

作者 程启明 郭凯 +2 位作者 程尹曼 黄伟 徐聪 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期73-81,共9页

电网电压不平衡时对双馈感应发电机(DFIG)系统的正常运行有很大损害,传统的控制方法不能完全解决此问题。根据电压不平衡情况下DFIG的工作原理,文中提出了基于端口受控的耗散哈密顿(PCHD)模型的互联和阻尼分配的无源控制(IDA-PBC)方法进... 电网电压不平衡时对双馈感应发电机(DFIG)系统的正常运行有很大损害,传统的控制方法不能完全解决此问题。根据电压不平衡情况下DFIG的工作原理,文中提出了基于端口受控的耗散哈密顿(PCHD)模型的互联和阻尼分配的无源控制(IDA-PBC)方法进行DFIG机侧变换器的控制器设计,详细推导出DFIG机侧变换器分别在正序和负序下基于PCHD模型的IDA-PBC控制器,并计算出了在消除电压不平衡引起的定子输出功率的2次谐波、转子电流的2次谐波以及定子电流的2次谐波等3种不同的控制目标下对应的定子电流和转子电流的给定值。仿真和实验结果表明,所提出的控制方案能有效地抑制电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流和降低定子输出功率的波动,且优于传统的比例—积分—微分控制方法。 展开更多

关键词 不平衡电网电压 双馈风电系统 端口受控的耗散哈密顿 无源控制 非线性控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于健康因子驱动的风力发电变桨系统自适应容错控制 被引量：3

15

作者 王宏伟 张倩 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第32期13229-13234,共6页

针对双馈式风电机组存在的故障,通过健康因子函数描述系统健康情况,在此基础上,提出模型参考自适应的鲁棒容错控制方法。提出的方法可以解决系统同时存在执行器故障、外界干扰和模型不确定性的自适应控制问题。通过李雅普诺夫稳定性定... 针对双馈式风电机组存在的故障,通过健康因子函数描述系统健康情况,在此基础上,提出模型参考自适应的鲁棒容错控制方法。提出的方法可以解决系统同时存在执行器故障、外界干扰和模型不确定性的自适应控制问题。通过李雅普诺夫稳定性定理保证了系统的稳定性和跟踪特性。最后,通过一个双馈风电变桨系统的自适应容错控制证明了所提出方法的有效性,对于执行器不同健康情况下,所设计的控制器可以使系统较好地完成跟踪任务。 展开更多

关键词 健康因子函数 双馈风电变桨系统 容错控制 李雅普诺夫稳定性定理

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CPU-FPGA混合步长实时仿真的资源优化方法 被引量：1

16

作者 杨玉杰 郝正航 陈卓 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期43-50,共8页

随着大量的高频电力电子设备接入电网系统,基于CPU实时仿真器由于串行计算的原因难以实现更小步长的仿真计算,采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)与CPU混合步长仿真逐步成为研究热点。然而在含有大量分布式... 随着大量的高频电力电子设备接入电网系统,基于CPU实时仿真器由于串行计算的原因难以实现更小步长的仿真计算,采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)与CPU混合步长仿真逐步成为研究热点。然而在含有大量分布式电源的电力系统中,FPGA的资源消耗成为了仿真规模的限制因素。针对这一问题,提出了一种适用于CPU-FPGA联合实时仿真的资源优化方案,搭建了电力系统暂态联合实时仿真平台。以双馈风电系统为例,将整个系统划分为CPU部分与FPGA部分,两部分之间以千兆以太网进行异步通信,在FPGA部分内使用优化后的仿真流程以此降低对硬件资源的占用率。最后,通过实时仿真结果与Simulink离线仿真和传统仿真模型进行比较,证明采取该方式能在保证仿真精度的前提下有效减少对FPGA资源的消耗。 展开更多

关键词 混合步长仿真 FPGA资源优化 双馈风电系统 Simulink离线仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料