固态变压器(solid state transformer,SST)在新型电力系统中的应用逐渐增加,因其复杂的拓扑结构、节点数多、子模块内开关频率高等特点,使得面向SST的电磁暂态仿真计算效率低,目前针对SST大步长仿真方法的研究较少。为此,提出一种基于...固态变压器(solid state transformer,SST)在新型电力系统中的应用逐渐增加,因其复杂的拓扑结构、节点数多、子模块内开关频率高等特点,使得面向SST的电磁暂态仿真计算效率低,目前针对SST大步长仿真方法的研究较少。为此,提出一种基于离散状态空间小步合成的SST大步长仿真方法。首先,建立小步长建模、小步长仿真的离散状态空间模型;然后,根据离散状态空间方程的特点,采用小步迭代合成法构建离散状态空间大步长仿真模型,从而实现小步长建模、大步长仿真;最后,给出大步长仿真模型的二次等效方法,减少系统整体建模的系数矩阵维度,降低计算复杂度。结果表明,所提方法不仅能减少数值积分误差和电力电子开关动作误差,实现100 k Hz开关频率下SST换流系统的精确仿真,还能显著提升SST的仿真效率。展开更多
基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统因其固有的链路延时特点,可能导致系统出现高频振荡现象。针对此问题,建立了含链路延时的MMC小信号模型,利用特征值分...基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统因其固有的链路延时特点,可能导致系统出现高频振荡现象。针对此问题,建立了含链路延时的MMC小信号模型,利用特征值分析法对高频振荡模式进行分析,揭示了高频振荡的发生机理。进而提出了一种基于二阶带阻滤波器的高频振荡抑制策略,以确保高频段有足够的正阻尼。并与采用低通滤波器和非线性滤波器的抑制策略进行对比,探讨了不同策略的抑制效果以及对MMC动态性能和故障穿越能力的影响。最后,根据PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型验证了理论分析的正确性以及抑制措施的有效性。展开更多
为分析谐波对电网换相型换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)稳定性的影响,亟需建立一个考虑谐波耦合效应的LCC-HVDC精确模型。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS...为分析谐波对电网换相型换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)稳定性的影响,亟需建立一个考虑谐波耦合效应的LCC-HVDC精确模型。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,考虑频率耦合效应和控制系统建立了12脉动LCC的阻抗模型,所建交直流谐波阻抗模型能在更宽的频带与扫频结果吻合。最后通过PSCAD电磁暂态仿真结果与HSS阻抗模型计算结果对比,验证了所提出的LCC-HSS阻抗模型的正确性。LCC-HSS阻抗建模方法提高了对LCC换流站进行数学建模的精确性,且可以适应多种模式下LCC换流站阻抗建模,为LCC系统稳定性分析及参数优化提供了较为精确的模型。展开更多
为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池...为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡,而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems,RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题,提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-P_(m)关系式并引入SOC均衡因子,能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配,并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明:所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS的SOC均衡,具有良好的可扩展性。展开更多
微电网锂电池逆变器采用传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制方案和现有基于VSG的荷电状态(state of charge,SOC)均衡方案均无法实现非等容锂电池的SOC均衡。为了实现非等容锂电池SOC均衡,提出了一种基于VSG控...微电网锂电池逆变器采用传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制方案和现有基于VSG的荷电状态(state of charge,SOC)均衡方案均无法实现非等容锂电池的SOC均衡。为了实现非等容锂电池SOC均衡,提出了一种基于VSG控制的非等容锂电池SOC均衡方案。通过对传统VSG控制参数和线路阻抗参数进行修正,使逆变器输出有功功率与电池容量成正比,消除了容量对SOC的影响,再以SOC为变量对逆变器输出有功功率进行调节,实现了非等容锂电池的SOC均衡。此外,建立了VSG小信号模型,分析了控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验平台进行仿真和实验验证。结果表明:所提方案能够实现多台等容和非等容锂电池SOC均衡,延长锂电池服役寿命,并验证了控制参数会对系统稳定性造成影响。展开更多
双发射线圈的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统能够实现有效分配两逆变器的输出功率,是提高电源侧输出容量的有效手段。该文分析了功率输出1:1工况下的双发射线圈的IPT系统的动态特性,旨在通过IPT系统的小信号模型求解...双发射线圈的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统能够实现有效分配两逆变器的输出功率,是提高电源侧输出容量的有效手段。该文分析了功率输出1:1工况下的双发射线圈的IPT系统的动态特性,旨在通过IPT系统的小信号模型求解合适的数字PI控制器,提高负载电压动态响应特性,同时保证闭环系统具有充足的稳定裕度。首先,利用广义状态空间平均建模方法对IPT系统进行大信号模型及稳态工作点的分析。在此基础上,建立描述在IPT系统的输入受到扰动状态下的小信号模型。然后,借助Matlab中PIDtool工具箱设计合适的PI控制器参数,提高IPT系统负载电压响应性能,同时验证了闭环小信号模型具有充足的相角稳定裕度。最后,将闭环小信号模型分别与Simulink仿真模型、实验系统进行变电压动态响应对比,IPT系统的负载电压响应时间在13ms左右,与理论设计值相符,证明闭环小信号模型能准确描述系统动态响应。展开更多
文摘固态变压器(solid state transformer,SST)在新型电力系统中的应用逐渐增加,因其复杂的拓扑结构、节点数多、子模块内开关频率高等特点,使得面向SST的电磁暂态仿真计算效率低,目前针对SST大步长仿真方法的研究较少。为此,提出一种基于离散状态空间小步合成的SST大步长仿真方法。首先,建立小步长建模、小步长仿真的离散状态空间模型;然后,根据离散状态空间方程的特点,采用小步迭代合成法构建离散状态空间大步长仿真模型,从而实现小步长建模、大步长仿真;最后,给出大步长仿真模型的二次等效方法,减少系统整体建模的系数矩阵维度,降低计算复杂度。结果表明,所提方法不仅能减少数值积分误差和电力电子开关动作误差,实现100 k Hz开关频率下SST换流系统的精确仿真,还能显著提升SST的仿真效率。
文摘基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统因其固有的链路延时特点,可能导致系统出现高频振荡现象。针对此问题,建立了含链路延时的MMC小信号模型,利用特征值分析法对高频振荡模式进行分析,揭示了高频振荡的发生机理。进而提出了一种基于二阶带阻滤波器的高频振荡抑制策略,以确保高频段有足够的正阻尼。并与采用低通滤波器和非线性滤波器的抑制策略进行对比,探讨了不同策略的抑制效果以及对MMC动态性能和故障穿越能力的影响。最后,根据PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型验证了理论分析的正确性以及抑制措施的有效性。
文摘为分析谐波对电网换相型换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)稳定性的影响,亟需建立一个考虑谐波耦合效应的LCC-HVDC精确模型。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,考虑频率耦合效应和控制系统建立了12脉动LCC的阻抗模型,所建交直流谐波阻抗模型能在更宽的频带与扫频结果吻合。最后通过PSCAD电磁暂态仿真结果与HSS阻抗模型计算结果对比,验证了所提出的LCC-HSS阻抗模型的正确性。LCC-HSS阻抗建模方法提高了对LCC换流站进行数学建模的精确性,且可以适应多种模式下LCC换流站阻抗建模,为LCC系统稳定性分析及参数优化提供了较为精确的模型。
文摘为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡,而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems,RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题,提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-P_(m)关系式并引入SOC均衡因子,能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配,并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明:所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS的SOC均衡,具有良好的可扩展性。
文摘微电网锂电池逆变器采用传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制方案和现有基于VSG的荷电状态(state of charge,SOC)均衡方案均无法实现非等容锂电池的SOC均衡。为了实现非等容锂电池SOC均衡,提出了一种基于VSG控制的非等容锂电池SOC均衡方案。通过对传统VSG控制参数和线路阻抗参数进行修正,使逆变器输出有功功率与电池容量成正比,消除了容量对SOC的影响,再以SOC为变量对逆变器输出有功功率进行调节,实现了非等容锂电池的SOC均衡。此外,建立了VSG小信号模型,分析了控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验平台进行仿真和实验验证。结果表明:所提方案能够实现多台等容和非等容锂电池SOC均衡,延长锂电池服役寿命,并验证了控制参数会对系统稳定性造成影响。
文摘双发射线圈的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统能够实现有效分配两逆变器的输出功率,是提高电源侧输出容量的有效手段。该文分析了功率输出1:1工况下的双发射线圈的IPT系统的动态特性,旨在通过IPT系统的小信号模型求解合适的数字PI控制器,提高负载电压动态响应特性,同时保证闭环系统具有充足的稳定裕度。首先,利用广义状态空间平均建模方法对IPT系统进行大信号模型及稳态工作点的分析。在此基础上,建立描述在IPT系统的输入受到扰动状态下的小信号模型。然后,借助Matlab中PIDtool工具箱设计合适的PI控制器参数,提高IPT系统负载电压响应性能,同时验证了闭环小信号模型具有充足的相角稳定裕度。最后,将闭环小信号模型分别与Simulink仿真模型、实验系统进行变电压动态响应对比,IPT系统的负载电压响应时间在13ms左右,与理论设计值相符,证明闭环小信号模型能准确描述系统动态响应。
