检索结果-内蒙古大学图书馆

电力系统保护与控制 2023年第4期51卷 72-81页

作者：杨光绕郝正航陈卓陈湘萍张裕何朴想贵州大学电气工程学院贵州贵阳550025 贵州电网有限责任公司电网规划研究中心贵州贵阳550002

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... 详细信息

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。

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

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考虑同步机制的双馈风电系统小扰动建模与稳定性分析

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电力自动化设备 2023年第9期43卷 47-54页

作者：韩平平汪宗强南国君谢毓广李金中张征凯合肥工业大学新能源利用与节能安徽省重点实验室安徽合肥230009 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽合肥230061 国网安徽省电力有限公司安徽合肥230061

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... 详细信息

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.

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

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双馈风电系统次同步振荡模态辨识及振荡分析

双馈风电系统次同步振荡模态辨识及振荡分析

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作者：丰文杰山东科技大学

学位级别：硕士

近年来，我国非常重视清洁能源的开发利用，风能因其具备的可再生性和易开发性,受到了极大的重视。但由于我国风能资源与负荷需求呈现逆向分布的特点，往往需要进行大规模、远距离的输电。然而，这种输电方式容易引起并网系统的安全稳... 详细信息

近年来，我国非常重视清洁能源的开发利用，风能因其具备的可再生性和易开发性,受到了极大的重视。但由于我国风能资源与负荷需求呈现逆向分布的特点，往往需要进行大规模、远距离的输电。然而，这种输电方式容易引起并网系统的安全稳定问题，其中最为突出的问题是次同步振荡问题。受电力电子器件、机组控制参数和外部环境等因素的影响，次同步振荡中通常含有多个振荡分量，这些振荡分量可能由不同原因造成。因此，对次同步振荡进行准确辨识，获取各个振荡模态的频率、阻尼、幅值等信息，能够为次同步振荡的抑制提供数据基础，及时对次同步振荡进行抑制，这对保证风电并网系统稳定运行至关重要。　　首先，介绍了双馈风电机组的拓扑结构，建立了双馈风电机组的风力机模型、双馈感应发电机模型、转子侧和网侧变流器模型以及串联补偿电容的输电线路模型，并在PSCAD/EMTDC平台上进行仿真验证。　　其次，提出一种频谱分析和Morlet小波滤波器相结合的次同步振荡模态分解方法，并通过改进型单相锁相环和最小二乘拟合算法实现对次同步振荡模态分量的参数辨识。通过对理想算例和仿真算例的分析，验证了所提出的模态辨识方法的准确性和有效性。　　最后，通过时域仿真分析法和所提出的次同步振荡模态辨识方法对双馈风电并网系统次同步振荡的影响因素进行分析，进一步验证了所提出的模态辨识方法的有效性。对于多种工况下的风电并网系统次同步振荡，在辨识出主导振荡模态的基础上，通过设计合适的电流环附加阻尼控制器并将其投入到转子侧变流器的控制环节，实现对次同步振荡的抑制。通过仿真验证了2的有效性。

关键词：双馈风电系统次同步振荡模态辨识抑制策略

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基于VSG同步机制的双馈风电系统建模与稳定性分析

基于VSG同步机制的双馈风电系统建模与稳定性分析

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作者：汪宗强合肥工业大学

学位级别：硕士

基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)同步机制并网的新能源机组能够模拟同步机的工作特性,对电力系统提供一定的惯量支撑,有利于提升电力系统稳定性,因此成为当前新能源发电控制技术的热点。然而,VSG同步机制所引入的控... 详细信息

基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)同步机制并网的新能源机组能够模拟同步机的工作特性,对电力系统提供一定的惯量支撑,有利于提升电力系统稳定性,因此成为当前新能源发电控制技术的热点。然而,VSG同步机制所引入的控制参数配置不合适、长输电线路采用串补技术均可能会导致系统输出功率振荡不稳定的情况,威胁电网安全,这亟需对基于VSG同步机制的风电系统稳定性开展分析。对此,本文以VSG同步机制为基础,对双馈风电系统从单机到场站开展建模方法与稳定性研究,为基于VSG同步机制的双馈风电系统后续相关研究提供了模型及理论基础。本文主要研究内容如下: 首先,根据双馈风电单机并网系统结构,建立了主要组成模块的数学模型。研究了在VSG同步机制原理下的变流器控制策略并在半实物仿真平台上搭建基于VSG的双馈风电单机并网系统,对其稳定特性及惯量支撑能力开展研究,确定了双馈风电机组采用VSG同步机制并网,能够模拟同步机的工作特性,对系统提供一定的惯量支撑并具有良好的弱网稳定性。其次,对基于VSG同步机制的双馈风电单机系统进行阻抗建模,使用基于注入扰动的频率扫描对阻抗建模准确性进行验证。对虚拟惯量系数、阻尼系数及串补度改变时的阻抗特性进行研究并利用稳定性准则对稳定性进行判断,得出虚拟惯量系数过大和阻尼系数过小都会引起系统的失稳,输电线路电容串补度过高时会引起次同步振荡的发生,通过半实物仿真对阻抗分析结果进行了验证。利用特征值分析法对串补度改变时的次同步振荡特性开展机理分析,找到了次同步振荡的主要变量。最后,根据单机系统稳定分析结果,选取了相关指标作为场站等值分群依据并提取指标数据;利用K-means算法对场站完成机群划分,根据机群划分结果对等值机组参数进行计算,从而获得场站的多机等值模型。对扩容前后的场站详细模型及其传统单机等值模型、多机等值模型进行了时域仿真,经过波形对比、误差分析及运行速度统计,确定多机等值模型能够兼顾仿真运行速度和仿真精度;在电网强度改变及串补度改变时两种场景下进行稳定性分析,得出场站系统在电网强度变弱时会振荡收敛保持稳定性、在串补度由10%改变为60%时会出现次同步振荡这一结论。

关键词：双馈风电系统虚拟同步机小扰动建模稳定性分析场站等值

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基于FPGA的双馈风电系统建模与仿真技术研究

基于FPGA的双馈风电系统建模与仿真技术研究

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作者：杨光绕贵州大学

学位级别：硕士

随着“双碳”目标的提出,新能源的开发及利用也得到了迅速的发展。作为主要的清洁能源之一,风力发电在能源转型中发挥着重要作用。其中,双馈风电系统凭借着技术成熟、运行稳定等优势,已在陆上风电系统中得到广泛的应用。然而,传统的离... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,新能源的开发及利用也得到了迅速的发展。作为主要的清洁能源之一,风力发电在能源转型中发挥着重要作用。其中,双馈风电系统凭借着技术成熟、运行稳定等优势,已在陆上风电系统中得到广泛的应用。然而,传统的离线仿真已难以满足双馈风电系统电磁暂态仿真的需求,研究新一代的实时仿真也就显得极为重要。作为新兴的实时仿真设备,现场可编程门阵列(FPGA)凭借其高度并行性、内存分布性等诸多优势,已成为电力系统实时仿真领域的重要工具。因此,为高效、准确地实现双馈风电系统的实时仿真,本文研究了一种基于FPGA-CPU的多速率并行实时仿真方法。首先,对整个双馈风电系统进行了模型分割,完成背靠背换流器与剩余系统的解耦。将解耦后的背靠背换流器设置以小步长分配在FPGA内运行,而除此之外的部分则以大步长在CPU中仿真。针对分割后异步长并行系统间数据交互存在误差的问题,使用了PWM积分均值化对小步长数据进行处理,并在此基础上提出了一种结合牛顿插值的改进线性插值法完成大步长数据的预测及补偿。其次,分别使用开关函数法、改进伴随离散电路模型法和广义小步长模型法对背靠背换流器进行建模,并基于小步长时序的分时复用原则及固定延迟策略对其结构进行优化。使用HDL Coder库元件搭建了各种建模方法下背靠背换流器结构优化前后的电路模型,并在此基础上完成其FPGA代码的开发与验证。最后,使用以太网UDP协议作为通讯手段,搭建了FPGA-CPU的多速率并行协同仿真平台,并基于该平台展开实验。其中,FPGA内分别以200ns、1μs的小步长运行开关函数法和小步长模型法下的背靠背换流器模型,而CPU中则以50μs的大步长实现系统剩余部分的仿真,也即实现了FPGA-CPU的200ns/50μs、1μs/50μs的多速率并行协同。基于该实时仿真平台设置了多个仿真场景,并对比分析了每种场景下的仿真结果,进而验证了本文FPGA-CPU多速率并行协同仿真方法的准确性与实时性。

关键词：双馈风电系统现场可编程门阵列(FPGA) 实时仿真并行协同多速率仿真

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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

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电气工程学报 2025年第2期20卷 54-67页

作者：张旭徐鑫董成武张继龙华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 国网甘肃省电力公司定西供电公司定西743000

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... 详细信息

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。

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

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双馈风电系统控制方法、装置、计算机设备和存储介质

双馈风电系统控制方法、装置、计算机设备和存储介质

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作者：刘国伟郭佩乾袁志昌赵宇明王静 518001 广东省深圳市罗湖区深南东路4020号电力调度通信大楼

本申请涉及一种双馈风电系统控制方法、装置、计算机设备和存储介质，属于电子技术领域。所述方法包括在双馈风电系统出现故障的情况下，控制器获取目标转矩，并根据目标转矩向转子侧变换器输出第一控制信号，以控制双馈风机的转矩转变... 详细信息

标准号: CN114243777B

本申请涉及一种双馈风电系统控制方法、装置、计算机设备和存储介质，属于电子技术领域。所述方法包括在双馈风电系统出现故障的情况下，控制器获取目标转矩，并根据目标转矩向转子侧变换器输出第一控制信号，以控制双馈风机的转矩转变为目标转矩；控制器获取直流电压变化量修正值，并根据直流电压变化量修正值向网侧变换器输出第二控制信号，以对直流电压进行补偿。采用本方法能够通过控制器输出的控制信号来保证双馈风电系统处于并网状态，减少了双馈风电系统的占地面积以及降低了成本。

关键词：双馈风电系统直流电压变化目标转矩控制器转矩第二控制信号第一控制信号电子技术领域转子侧变换器计算机设备控制器输出网侧变换器并网状态存储介质获取目标控制信号直流电压输出风机双馈申请保证

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双馈风电系统混沌运动分析及解耦自适应反步法控制

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太阳能学报 2019年第12期40卷 3605-3612页

作者：杨俊华蔡浩然邹子君徐卫东吴捷广东工业大学自动化学院广州510006 华南理工大学电力学院广州510641

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... 详细信息

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。

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

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弱电网下双馈风电系统的次/超同步振荡建模分析及抑制策略研究

弱电网下双馈风电系统的次/超同步振荡建模分析及抑制策略研究

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作者：仲崇磊兰州理工大学

学位级别：硕士

随着风电渗透率日益提高,风电并网对电力系统及风电设备自身安全稳定运行带来诸多挑战。由于风电资源与负荷中心的逆向分布,地处甘肃等地的大规模风电需经远距离长线路输送至大电网,双馈风电系统与弱电网和串补线路的动态交互作用明显,... 详细信息

随着风电渗透率日益提高,风电并网对电力系统及风电设备自身安全稳定运行带来诸多挑战。由于风电资源与负荷中心的逆向分布,地处甘肃等地的大规模风电需经远距离长线路输送至大电网,双馈风电系统与弱电网和串补线路的动态交互作用明显,,导致风电系统接入弱电网的次/超同步振荡（Sub/Super-synchronous Oscillation）稳定性问题凸显。在此背景下,本文以双馈风电并网系统为研究对象,以次/超同步振荡分析以及抑制策略为研究目标,从双馈风电系统的特性出发,推导传统矢量控制下系统输出阻抗模型,得到风电系统并网次/超同步振荡影响因素,继而提出弱电网下提升双馈风电系统并网稳定性的改进控制策略。论文的主要研究内容如下:（1）综合考虑电流环、锁相环和功率环等控制系统的影响,建立了dq同步旋转坐标系下的双馈风电机组阻抗模型。在数字仿真平台上搭建了含串联补偿电容的双馈风电机组模型,并采用时域仿真频率扫描验证了理论分析的正确性。在此基础上,分析了串联补偿电容对双馈风电系统接入弱电网的次/超同步振荡机理。（2）基于所建阻抗模型分析了双馈风电系统接入弱电网的振荡机理,利用广义奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据,探明了弱电网和串联补偿电容线路两种不同的风电并网条件下双馈风电系统振荡稳定性的影响因素:电网强度减弱、串补度的增大和控制参数调节都将使系统更易发生失稳振荡。时域仿真证明了次/超同步振荡机理分析的正确性。（3）提出了一种弱电网下将虚拟同步控制（Virtual Synchronous Control,VSC）引入到功率控制环中替代传统锁相环矢量控制的方法,直接实现双馈风电机组同步接入电网。首先推导了dq轴同步旋转坐标系下基于虚拟同步控制的双馈风电系统阻抗模型。其次利用广义Nyquist判据,对虚拟同步控制策略下双馈风电并网系统稳定性进行分析。由于传统矢量控制下双馈风电系统表现为电流源特性,等效输出阻抗大,更容易在弱电网下发生失稳振荡,而虚拟同步控制下系统表现为电压源特性,等效输出阻抗小,在弱电网下呈现更好的稳定性。然后,进一步分析虚拟同步控制下双馈风电系统的虚拟参数调节对系统振荡的影响。时域仿真证明了所提虚拟同步控制抑制振荡方法的有效性。本文研究成果为弱电网下双馈风电系统次/超同步振荡的抑制技术应用提供了理论依据。

关键词：双馈风电系统阻抗建模弱电网次/超同步振荡虚拟同步控制

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双馈风电系统控制方法、装置、计算机设备和存储介质

双馈风电系统控制方法、装置、计算机设备和存储介质

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作者：刘国伟郭佩乾袁志昌赵宇明王静 518001 广东省深圳市罗湖区深南东路4020号电力调度通信大楼

标准号: CN114243777A

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