与传统交流电力系统相比，电力电子化电力系统具有其特殊性，其拓扑结构会随着电力电子器件的开关动作而改变、多个时间尺度的控制相互作用、非线性程度强、结构更加复杂、状态变量阶数更高，这些特点给电力电子化电力系统的暂态稳定性分析带来了严峻的挑战。该文首先基于电力电子化电力系统的结构特点将其暂态稳定性分析划分为3个层次；然后通...
随着可再生能源与柔性交、直流输电在电力系统中的广泛应用，电力电子变换器的状态运动对所接入系统的电流控制时间尺度动态行为影响日益突出。为揭示电流控制时间尺度下并网变换器在系统动态过程中的装备状态运动规律，提出了一种基于输入／输出电流平衡-内电势运动的装备物理化建模方法。以电压源型变换器（voltage source converter，vsc）为...
并网逆变器的稳定性分析通常采用导纳或阻抗的分析方法。不同于现有的序阻抗和序耦合的描述方法，采用复变量的表示方法将正负序变量统一，分析基于锁相环的三相并网逆变器的单频率输入双频率输出现象的产生机理，建立统一的并网逆变器的自导纳和伴随导纳模型，并对所建立的模型进行仿真和实验验证。依据Nyquist判据，分析自导纳和伴随导纳对并...
现代电力系统中的各元件，如发电机与高压直流输电、柔性交流输电等电力电子装置，均安装有控制器，当进行区域控制或进行区域级仿真或分析时，需要含各元件控制器的完整区域模型。但完整区域模型非常复杂，因而迫切需要能对其合理简化，既能准确描述整个区域的主要动态特性，又能大大降低微分方程的阶数，降低模型的复杂性与非线性特性。而区域...
系统级仿真中如何对电力电子接口电源降阶建模并分析其暂态稳定性成为新能源并网研究中亟待解决的难题。该文以蓄电池储能系统BESS为研究对象，根据电力电子接口特有的机电解耦原理解释这一类电源的准功率特性，并基于奇异摄动理论分析电源内部的精细时间尺度结构。据此，该文建立适应不同复杂度、精度要求的微分代数方程DAE降阶模型体系。在不...
近年来，新能源发电并网系统中出现了新型的次同步振荡问题。为应对该问题，迫切需要开展适用于新能源发电并网系统的建模和稳定性判别方法研究。首先以一个简单的直驱风机-交流并网系统为例，分别推导了直驱风机和交流电网基于同步参考坐标系（synchronous reference frame，SRF）的阻抗模型，进而构建了系统整体的SRF阻抗模型；然后，基于该模...
针对过往电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current，LCCHVDC）交直流系统的强度指标缺乏严密理论基础的问题，该文研究计及LCC-HVDC交直流系统静态电压稳定的强度指标定义方法。首先，定量分析单馈入LCC—HVDC系统不同控制方式对交直流系统静态电压稳定的影响。其次，提出一种能够衡量交直流...
在高比例风电接入背景下，风电作为电源其稳定性问题一直被受重视。根据受扰大小，稳定性对于全功率变换风电机组（简称“全功率机组”）而言可分为静态稳定和暂态稳定，该文主要对全功率机组的暂态稳定问题进行详细探讨。为便于阐述其暂态失稳机理，首先依据多时间尺度模型简化原理，建立暂态稳定分析时间尺度下的全功率机组降阶模型；利用等面...
基于电压源型变流器的高压柔性直流输电（voltage source converter based HVDC，VSC．HVDC）是海上风电的典型输送方式，大规模海上风电经这种方式集结并接入陆上交流电网，对常规电力系统的影响越来越明显。分析了直驱式海上风电VSC—HVDC在主动调频控制下，对临近同步发电机组功角稳定性的影响。搭建了含风电VSC-HVDC的两机等值电力系统模型...
研究表明对大型光伏电站引入附加阻尼控制，可以有效抑制互联电力系统的区间低频振荡。为解决传统阻尼控制方法在应对大扰动方面的不足，引入多模型自适应控制策略进行阻尼控制。采用K-mcdoids算法以低频振荡模式为多维特征点对运行状态对应的线性模型进行聚类，并基于各类的中心模型分别设计阻尼控制器。通过比较实际系统与模型的输出动态响应...
随着风电在电力系统中的渗透率不断提高，风机的暂态特性对系统（同步发电机）暂态功角稳定的影响显著加深。因此，认识、优化风机的暂态特性具有重要意义。目前对风机暂态特性的认识优化大多是基于详细时域模型的数值仿真研究，缺乏基于物理化模型的机理研究。该文应用幅相运动方程建模方法，建立风机机电暂态幅相运动方程模型，并基于此物理化...
自激异步发电机受到小干扰扰动后的端电压幅值降落给系统稳定性带来了巨大的影响，此影响在独立电力系统中表现更加突出，需施加有效的稳定控制。该文以静止同步补偿装置（static synchronous compensator，STATCOM）为研究对象，考虑其无功补偿原理，搭建基于STATCOM的自激异步发电机独立电力系统，在自然坐标系下，根据幅相动力学理论确立有功...
多能源系统是指电力系统、热力系统以及天然气系统等多种类型的能源系统在不同环节、不同时空尺度进行耦合而组成的综合能源系统。相比不同能源系统之间分立运行，多种类型能源系统的耦合为能源系统提高经济性、促进节能减排提供了广阔的优化空间。该文首先从促进能源的综合利用效率与促进可再生能源的消纳两个方面出发，分析了多能源系统对低碳...
随着特高压交直流工程迅速发展，系统受到大扰动后面临多群失稳问题，多频失步振荡场景下的失步中心迁移规律亟待研究。推导了三机等值系统振荡中心位置表达式，分析了振荡中心的迁移规律，进而得到多频振荡下失步振荡中心出现的充要条件，并将其描绘成等值三机电压相角轨迹在相角平面中所满足的约束条件，提出一种失步中心预警策略。该策略依据...
为解决“三北”地区供热期间“风热冲突”问题，提高风电就地消纳能力，提出在风电消纳困难的电网末端加装蓄热电锅炉，利用弃风电量进行供热以增加风电并网空间，并考虑区域间的电功率交换及多种机组约束，多区域综合调度，以系统发电成本最低为目标函数，构建多区域热-电模型，给出蓄热电锅炉的运行方式。基于我国北方某省级电网数据，验证电...
风电大规模接入电力系统，电力系统运行计划需要充分的考虑风电不确定性。该文提出考虑风电时空相关性的仿射可调鲁棒机组组合。采用椭球不确定集合描述风电功率的时空相关特性，基于仿射策略，构建鲁棒机组组合模型，并将所建模型转化为混合整数二阶锥规划模型进行求解。针对鲁棒优化可能过于保守的问题，依据解的可行概率与集合参数的关系，确...
针对含户用光伏系统的社区能源网络有功调配需求，提出一种前推回代优化算法。该方法将光伏发电单元、储能单元与公共连接点（point of common coupling，PCC）整合成参数时变的虚拟网络模型，以“约束条件逐层回代，优化目标逐层前推”的优化方式，求解社区能源网络多目标组合优化问题。在此基础上，依托社区能源网络示范工程，开发能量管理平...
针对现有配电网故障定位技术存在的缺陷，提出一种基于行波到达时差关系的配电网故障定位改进算法。故障前，针对配电网结构一般不变的特点，将全网线路进行等分，根据等分点至各线路末端的距离建立行波路径矩阵，进一步计算行波在各路径上的传播时间，在此基础上建立各节点的行波到达时间差矩阵。故障后，由小波变换准确获取故障初始行波到达各...
热磁发电作为一种尚在研发中的发电技术，可以直接将热能转化为电能，具有可靠性高、热源品位要求低、可利用不同温区热源的特点，在工业余热回收、太阳能利用、地热能利用、微电子机械系统热量捕集等领域具有应用前景。根据使用铁磁材料状态不同，热磁发电机可分为固体铁磁材料热磁发电机和磁流体热磁发电机；根据发电机结构不同热磁发电机可分...
以煤为主的能源结构是中国的自然资源禀赋决定的，煤炭开采和洗选加工副产大量的低热值燃料，超超临界循环流化床燃烧发电是这些低热值燃料的高效清洁规模化利用的有效途径，这是国际学术界和工业界的共识。我国在国际上能够率先研制出600MW超临界循环流化床锅炉，达到了国际领先水平。
循环流化床（circulating fluidizedbed，CFB）锅炉机组蓄能与煤粉炉差异较大，独特的燃烧方式形成可观的燃料侧蓄能，为提升CFB机组的快速变负荷能力、促进新能源电力规模化并网提供可能。通过机理分析，建立亚临界及超临界CFB锅炉蓄能理论体系，分析燃料侧及汽水侧蓄能能力、控制调节特性，根据实例量化锅炉蓄能。提出CFB锅炉机组蓄能的利用模...
该文建立了采用合成气的燃气-蒸汽联合循环的热力学数学模型，使用测量数据验证了该模型的准确性，并基于此模型研究了不同惰性稀释气体（H2O，N2，和CO2）比例下燃气-蒸汽联合循环的能量与经济效益，得出采用N2和CO2稀释合成气热值要优于使用H2O，输出更多电能。最后，针对某整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle，IGCC...
该文以大唐国际北京高井热电厂天然气蒸汽联合循环机组为研究对象。采用GTPRO与Aspen Plus联合仿真平台建立了基于化学吸收法的燃烧后碳捕获机组整合模型。在碳捕获机组热力研究的基础上，分别比较研究了烟气余热用于再沸器加热，烟气余热用于热电联产，再沸器疏水用于海水淡化改造，再沸器疏水用于污泥低温干化。分别研究了4种节能改造方案的热...
利用频域分析方法确定多逆变器并网系统谐振频率需要建立复杂的高阶传递函数，计算量大，并且不能提供谐振影响范围以及系统各元件对谐振的参与程度等信息。该文提出一种通过分析多逆变器并网系统节点导纳矩阵获取系统谐振频率及谐振影响范围的模态分析方法。模态分析方法所得谐振频率与频域分析结果比较证明了此方法正确。根据参与因子大小可确...
模块化的并联T型三电平逆变器能够增加系统功率等级和效率，但共直流母线无隔离拓扑可能引起零序环流问题。前期研究已经证明通过调整零序分量作用时间能够抑制零序环流。然而该方法没有考虑输出电流不同引起的扰动，输出电流波形质量变差。该文分析环流模型的基础上，设计了比例-积分和前馈控制器，零轴环流扰动控制通过对小矢量调节来实现的。...
针对固定载波脉宽调制技术输出电压谐波在载频及其倍频附近集中的问题，提出了一种载波斜率随机分布脉宽调制技术，无需滤波电路即可分散谐波能量，减少谐波突出幅值给电力系统带来的电磁干扰问题。在分析固定载波脉宽调制谐波特性的基础上，类推出随机载波脉宽调制技术的可行性；从随机信号的数理统计参量出发构建了载波斜率随机分布脉宽调制数...
永磁同步电机（permanent magnet synchronous motors，PMSM）采用矢量控制后，可以实现电流静态解耦，但动态耦合关系依然存在，而且随着转速的升高，耦合作用的影响也越来越严重。传统的电压前馈解耦控制（voltage feed forward decoupling control，VFDC）对参数变化敏感，因此提出一种基于复矢量的电流环解耦控制策略。电机模型包含一个随速...
该文针对五相逆变器双电机驱动系统提出了一种直接转矩控制方法。首先通过传统的直接转矩控制得到两台永磁同步电机的6个相开关状态，其中4个相开关状态直接施加到4个独立桥臂，然后通过权重函数确定公共桥臂的开关状态。该文还分析了电机性能的畸变情况。实验结果验证了五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制的可行性及有效性。
该文提出一种多级滞环控制器与基于离散占空比的扩展开关表相结合的新型直接转矩控制策略。该策略可以在保证系统具有快速响应能力的前提下有效地降低磁链和转矩波动。所提出的多级滞环控制器将转矩、磁链误差大小划分成若干等级，从而能够更详尽的描述系统需要增、减转矩或磁链的程度。文中对占空比进行离散化处理，在此基础上生成不同幅值、不...
五相永磁电机传统直接转矩控制（direct torque control，DTC）方法存在转矩与磁链脉动过大以及相电流谐波畸变率较高的问题，而利用空间电压矢量调制技术的DTC方法，其实现过程较为复杂、运算量大且参数调节难度增加。为解决上述问题，该文提出了一种基于三次谐波抑制的改进型DTC策略，该策略充分考虑了五相电机所特有的三维子空间，可在保持电...
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