摘要：风电场大规模接入电网可能增加区域电网低频振荡和风电机组轴系扭振的风险,研究风机建模及扭振特性是保证电力系统安全稳定的重要课题。以失速型风电机组为例,建立基于三质量块轴系模型的单机对无穷大母线系统小信号模型,并采用模态分析法探讨系统电气参数对失速型风电机组轴系扭振特性的影响。为方便不同机型及多机风电机组的扭振特性的拓展研究,系统各部分模型相对独立。在单机对无穷大母线系统模型的基础上建立简化失速型风电场多机小扰动仿真模型,研究风电场扭振模态的变化,MATLAB仿真验证了该模型用于风电机组轴系扭振问题研究的有效性和准确性。

摘要：基于小信号模型理论,建立了Buck变换器并联电路的小信号模型,然后根据自主均流技术原理,分析了均流控制系统的设计过程,包括电压环、均流环的设计,从而形成了完整的自主均流技术设计步骤.根据所建立的模型,制作了一台由两个Buck变换器并联组成的样机,通过比较未采用均流控制和采用自主均流控制的两组实验结果,验证了文中所提控制系统设计方法的正确性.

摘要：虚拟同步发电机(VSG)是近年来并网逆变器控制策略研究中的热点.但关于其无功电压环节参数设计的研究目前并不多见。首先,以具有鲁棒特性的VSG为例,建立端电压设定值与其输出电压和无功功率之间的小信号模型。然后,利用增益对比分析实现无功电压环节和有功环节的解耦.得到了2阶形式的VSG无功电压环节数学模型,并借鉴IEEE和IEC推荐的同步发电机励磁系统参数设计依据,实现VSG无功电压环节参数的设计。最后,利用仿真和实验验证了所提方法的正确性与有效性。

摘要：研究了三相高功率因数电压型脉宽调制(PWM)整流器的控制策略,提出了建立三相电压型PWM整流器主功率电路小信号模型的方法,设计了电压控制器。详细地分析了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,介绍了两相静止坐标系下和两相旋转坐标系下实现高功率因数的控制方法。在旋转坐标下,输入电压、电流是直流量,电流调节器采用PI调节器可实现输入电流无静差地跟踪给定电流,从而实现网侧的单位功率因数。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数,建立了电压开环的小信号模型,进而设计了电压外环调节器。实验结果表明,文中控制参数确定方法是正确的,提出的控制策略可以进行三相PWM整流器的工程化设计。

摘要：为实现宽范围电压调节,多模式Buck-Boost变换器(multimode Buck-Boost converter,MBBC)能够灵活工作在Buck、Boost与Transition模式,具有升/降压转换能力。然而在多模式变换器建模与控制设计时,传统小信号建模方法将不可避免带来动态响应变差以及潜在失稳问题。为此,该文提出一种面向多模式变换器的线性变参数建模与控制设计方法。基于线性变参数系统模型,能够分析不同Transition模式对变换器动态特性影响,从而构建出一种具备最优开环动态特性的Transition模式。基于闭环控制设计方法,能够保证MBBC多种工作模式的鲁棒稳定性、恢复时间与衰减比等时域指标。通过与传统小信号模型设计实验对比,验证所提多模式变换器控制设计方法有效性。通过与现有Transition模式对比实验,验证所提IBB Transition模式最优暂态性能。

摘要：在传统控制方式下,柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统换流站难以有效参与电网动态调节,而虚拟同步电机技术通过合适的控制设计使得换流器单元能够为系统提供惯性支撑,已引起广泛关注。首先结合VSC-HVDC系统数学模型,分析换流站等效为同步电机的可行性,给出基于虚拟同步电机技术的换流站控制方案。其次,针对整流侧换流站,在动态过程中将逆变侧等效为一个恒功率负载,建立虚拟同步电机内环和电压外环的小信号数学模型,分析并给出一种系统化的控制参数设计方法。最后,通过仿真分析验证文中理论分析的正确性和参数设计方法的有效性。

摘要：现有柔性直流输电工程均采用双闭环矢量控制,通过交流调制比生成桥臂电压调制信号。此种方式下,子模块电容电压与直流输出电压耦合,控制灵活性差。该文基于混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交直流对偶控制框架,提出了一种适用于半桥型MMC-HVDC系统的三维度控制架构,包含交直流对偶控制、子模块电容能量控制与可变最近电平调制,使得MMC子模块电容电压与直流输出电压解耦,极大提高了控制灵活性。文章首先分析了柔直常规控制的设计特点,给出了三维度控制的设计思路;然后基于三维度控制,分析了MMC的直流电压运行域、主动能量利用与直流故障限流等能力,建立了包含三维度控制的MMC小信号模型分析了其稳定性。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制方法的有效性。

摘要：针对无位置传感器算法应用于恶劣工况时参数设计困难的问题,根据位置观测器应用需求进行局部传递函数理论分析,制定参数设计规则。结合基于小信号模型的稳定性分析方法,通过绘制位置观测器参数的特征根轨迹图,进一步确定系统层面下的参数选取范围。在此基础上,依据所得参数变化响应特性与整定规则,设计模糊控制器,提出了一种基于模糊PI的假定旋转坐标下无传感器算法。所提算法避免了实际应用中繁琐的参数调节,能显著提高无传感器电机系统性能。最后,在高速大功率离心压气机控制平台上验证了所提方案的有效性,动态升速角度观测误差0.05°,同时稳态转速波动能够控制在±0.02%。

摘要：基于频率自适应二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)的锁相技术因其具有良好的滤波性能,常与滑模观测器(sliding mode observer,SMO)相结合来解决电网电压存在的直流偏置、频率偏移以及相位跳变等问题。针对常规的频率自适应SOGI锁相环(phase-locked loop,PLL)的前级SOGI与后级PLL之间存在频率耦合导致锁相环的动态性能较差的问题,提出了一种基于双定频SOGI与交叉补偿的锁相环设计方法。所提方法采用定频SOGI代替频率自适应SOGI,消除了前级SOGI与后级PLL之间的频率耦合。同时设计了一种电网电压交叉补偿的方法,该方法能够精准地对电网电压相位和幅值进行同时补偿,改善了传统的补偿方法需将幅值和相位单独补偿的缺点。并详细推导了常规的基于频率自适应SOGI锁相环和所提基于定频SOGI的锁相环的小信号模型,并证明了所提出的PLL稳定性更高。最后,在不同电网电压工况下,通过对比实验研究验证了所提方法的有效性。

摘要：小信号建模是当前微电网稳定性分析和逆变器控制器设计的重要手段。依据是否考虑滤波器和线路的动态特性,小信号模型可以分为高阶模型和降阶模型,因此产生两种模型的对比问题。文中在考虑功率环、LC滤波器与线路阻抗等各环节小信号建模的基础上,针对单逆变器并网系统建立了高阶小信号模型。进而采用稳态方程描述滤波器和线路的动态特性,得到系统的降阶模型与误差表达式。然后针对单逆变器并网工况,利用MATLAB/Simulink软件,仿真验证了两种模型的正确性。随后,通过对特征根、主要相关状态变量与误差表达式进行分析,均表明降阶模型能够高精度地获取低频特征根。此外,通过对两种小信号模型获取的参数灵敏度和根轨迹进行分析,发现降阶模型应用到低频振荡、阻尼分析和控制器设计等场合的效果与高阶模型一致。但因无法获得中高频特征根,在低阻抗比或感性网络中存在稳定性判断错误的可能性。最后,通过根轨迹及功率响应波形,验证了这些结论的正确性。