华北电力大学学报(自然科学版)


  • 虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号建模及分析

    颜湘武;刘正男;徐恒波;苏肖;任亚龙;张波;

    现有的虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号稳定性分析中,对于线路和负载通常采用稳态方程,且忽略了电压电流内环控制器的动态特性,导致分析结果产生一定误差。为了更准确地分析其动态特性,首先建立了虚拟同步发电机特性的三相逆变系统的小信号模型;与Matlab/Simulink中实际虚拟同步发电机三相逆变系统的仿真模型对比分析了负载扰动下的过渡过程,验证了所建小信号模型的准确性。然后通过计算参与因子表,分析了状态变量和特征根的关联程度。进而研究了负载参数、线路参数、虚拟机参数以及调节器PI参数对系统特征根的影响规律,并对距虚轴较近的一对共轭特征根进行特征根灵敏度分析,揭示了负载、线路、虚拟机以及调节器等参数对该特征根对应模态的贡献度。最后,通过Matlab/Simulink模型和小信号模型在多组参数下的扰动测试,结果表明特征根对应的响应特性与两种模型仿真的过渡过程吻合,验证了各参数对系统主特征根的影响规律。该小信号模型可以作为虚拟同步发电机特性的三相逆变器动态特性分析的有效工具。

    2016年03期 v.43;No.181 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 565K]
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  • 模块化多电平换流器子模块电源完整性与电磁兼容仿真研究

    孙海峰;张博;梁贵书;

    随着MMC逐渐地高度模块化及能更好地适用于高压大功率场合,致使MMC子模块电路板的器件及走线密度逐渐增大,MMC子模块的电源完整性、电磁兼容问题也逐渐显现。为使MMC子模块在投入使用时有更好的工作特性,对MMC子模块电路PCB板进行建模仿真,并在时域与频域对影响电源完整性及电磁兼容性的因素进行了仿真。通过观察供电平面引入去耦电容前后电源与地平面的谐振特性,可以看出合理地添加去耦电容可以有效的优化MMC子模块电路。根据仿真结果,可以得出电源完整性与电磁兼容性的协同仿真分析方法能够有效地改善MMC子模块的电磁兼容性。

    2016年03期 v.43;No.181 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 617K]
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  • 全桥型MMC用于直流融冰时的控制策略研究

    郭裕群;许建中;赵成勇;

    冰灾的频繁发生使得直流融冰装置已经成为易覆冰地区电网中的常规设备。现有直流融冰装置采用了晶闸管可控整流技术,在运行中均会消耗一定的无功、产生特征次谐波,对接入交流系统带来一定影响。全桥型模块化多电平换流器具有直流电压、电流双向运行能力,可满足直流融冰对换流器运行工况的要求。将研究基于全桥型模块化多电平换流器(全桥型MMC)的直流融冰装置建模方法。对直流融冰装置主回路拓扑、参数,调制均压、控制策略进行全面研究;充分利用全桥型子模块(FBSM)可输出正、零、负模块电压的特点,研究如何实现输出电流、电压宽范围连续可调,以满足不同类型、长度线路的融冰需求;最后利用PSCAD搭建了全桥型MMC和LCC型直流融冰装置模型,并对二者进行对比分析,验证了全桥型MMC直流融冰装置的优势。仿真结果验证了模型控制和方法的有效性。

    2016年03期 v.43;No.181 16-24+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
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  • 电网谐波畸变下LCL型并网变流器的有源阻尼控制

    杨晨曦;李永刚;王金浩;李建文;

    在dq同步旋转坐标系下建立LCL型并网变流器的模型,并分析了电容电流反馈有源阻尼法削弱LCL型并网变流器内部谐振尖峰的原理。在此基础上,提出基于PIR调节器的有源阻尼控制策略,有效解决了电网背景谐波电压畸变对LCL型并网变流器并网电流的影响,具体为由PI调节器和6k倍频谐振控制器组成的PIR调节器可以起到抑制电网基波电压和6k±1次背景谐波电压的作用。最后采用根轨迹法和频域分析法对PIR控制器的参数进行设计,并通过仿真验证了该控制策略的有效性。

    2016年03期 v.43;No.181 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 一种适用于大规模直流电网的优化下垂控制

    徐鹏;曹雅榕;贾秀芳;赵成勇;许建中;

    传统的下垂控制策略斜率值恒定,当系统运行状态改变时,直流电压的调整和有功功率的分配只能按照该斜率值去进行,而忽略了电压调整对系统直流网损的影响。为此以直流网络损耗最小为目标提出一种斜率可优化的下垂控制策略,其特点是:下垂控制的斜率值不再是固定的,优化算法能够对下垂控制的斜率值进行优化,使系统在调节直流电压和平衡有功功率的同时实现直流网络损耗最优。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对所提出的控制策略进行了验证,仿真结果证明了所提出控制策略的有效性。

    2016年03期 v.43;No.181 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K]
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  • 田口法在内置式永磁同步电机优化设计中的应用

    王艾萌;温云;

    结合田口法和有限元软件对一"U"型转子磁路结构的内置式永磁同步电机(IPMSM)的气隙长度、永磁体尺寸及永磁体位置等相关参数进行优化设计,使铁耗、转矩脉动、单位质量永磁体产生转矩等性能最优。首先,根据所选取优化参数的个数及各参数的水平数建立田口实验正交表,对正交表中各次实验进行有限元仿真;然后对仿真结果进行平均值与方差的分析,评估优化参数对各性能指标的影响以及影响所占的比重,得到最佳优化方案;最后,对最佳优化方案进行有限元仿真,仿真结果与优化前电机比较,各性能指标得到很大的提升,验证了田口法在IPMSM优化设计中有效性。

    2016年03期 v.43;No.181 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 139K]
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  • 架空导线模拟覆冰脱落高精度时序控制系统研究

    王璋奇;齐立忠;王剑;

    设计了一套用于架空导线覆冰脱落振荡实验的高精度脱冰时序控制系统,采用光耦驱动电路将控制电路与电磁铁电路隔离,减小了电磁铁通断所产生的感应电压的干扰,采用总线方式连接各脱冰控制装置,方便进行统一时序控制。脱冰时间延迟包含动作指令时延差和脱冰时延差两部分,分别设计时延测定实验方案,并采用示波器对各时延差进行测定。实际测量表明:指令时延差很小,脱冰时延差均不超过3.2 ms,满足毫秒级精度要求。

    2016年03期 v.43;No.181 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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  • 单一风电场平滑效应研究

    祝牧;刘吉臻;林忠伟;

    随着中国风电的快速发展,风电在能源系统中比重不断增大。然而,由于风电其自身的波动特性,"弃风"现象频发。因此,分析风电出力波动规律,研究风电场平滑效应,找出平滑效应的规律,具有重要的理论意义和应用价值。利用统计分析的方法,给出了平滑效应的定义、表现、产生机理,以及定量分析方法,并以某风电场实际运行数据为例,进行了仿真验证。结果表明,平滑效应随着机组数量的增多而变强,并随着空间距离的变大而变强。

    2016年03期 v.43;No.181 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 256K]
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  • 塔式太阳能辅助燃煤发电系统太阳能贡献度研究

    杨勇平;朱勇;翟融融;

    塔式太阳能辅助燃煤发电是将塔式太阳能所获得的热量与燃煤电站相同品位的能量相耦合,借助燃煤电站的发电系统,实现太阳能热的间接发电,该方法可以省却单纯塔式太阳能热发电所需的汽轮机、发电机和回热换热器等部件,从而降低太阳能热发电的初投资。由于太阳能热在系统中间接发电,如何准确评价太阳能在发电过程中的贡献度值得深入研究。基于热力学第二定律和热经济学基本原理,对塔式太阳能辅助燃煤发电系统中太阳能的贡献度进行研究,厘清太阳能热在系统中的分布关系,得出太阳能热的实际发电量和由于太阳能设备的投入而增加的度电成本。最后对某600 MW塔式太阳能辅助燃煤发电系统进行案例分析,验证该方法的可行性。该塔式太阳能辅助燃煤发电系统中,太阳能的发电量占4.24%,而其度电成本中太阳能所占比例仅有0.91%。

    2016年03期 v.43;No.181 56-63+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K]
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  • 火电厂SCR脱硝催化剂寿命预估研究

    董长青;马帅;傅玉;李文艳;陆强;杨勇平;

    火电厂SCR烟气脱硝装置的核心是SCR脱硝催化剂,其使用寿命直接影响着SCR工艺的效率和运行费用。针对火电厂SCR脱硝催化剂在运行过程中的失活机理,建立了催化剂的失活动力学模型以及寿命计算方法,并基于物理和数学方法对失活动力学模型进行了修正,采用催化剂实际运行的失活数据进行验证,确定了催化剂失活动力学的最佳修正模型为k=φk0e-At,利用该模型对催化剂进行寿命估算具有较为准确的结果,可为火电厂SCR脱硝催化剂的寿命管理提供一定的参考依据。

    2016年03期 v.43;No.181 64-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 120K]
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  • 工质比热匹配对有机朗肯循环不可逆损失的影响

    于超;徐进良;王华荣;

    有机朗肯循环可以将低品位热能转化为有用功。为了提高能量利用率应尽可能减小系统中的不可逆损失。蒸发器是主要的火用损部件,对其进行优化可以显著提高系统性能。为改善热源与热机系统耦合、减小蒸发器内火用损以提高热功转换效率,提出利用工质比热变化改善换热过程温度匹配的模型。固定换热器两侧流体出入口温度,定义变量k为流体在高温端与低温端比热的比值,其变化范围0.5~3.5,假设比热随温度线性变化。为分析不可逆损失与温差的关系提出"积分温差",证明了积分温差与不可逆损失之间的拟线性关系。列出可能的九种温度匹配情况,得到理论上最大和最小的不可逆损失。通过计算废热气体驱动有机朗肯循环的算例,证明了利用比热变化改善换热匹配的有效性。

    2016年03期 v.43;No.181 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 362K]
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  • 搪瓷蓄热元件结构参数对其传热与流动特性的影响分析

    高建强;张磊;危日光;杨相钊;顾兴鹏;

    回转式空气预热器的传热与流动特性和所用蓄热元件的结构密切相关。利用计算流体力学软件Fluent,对某种回转式空气预热器搪瓷蓄热元件的传热和流动问题进行了三维数值模拟研究。通过改变波纹倾角、波纹节距进行数值模拟,对模拟数据进行分析,得到了传热特性及阻力特性曲线。通过对比分析得出:波纹倾角对努塞尔数和阻力系数的影响更加明显,而波纹节距对努塞尔数和阻力系数的影响相对较弱。模拟结果可为传热元件的选型优化以及回转式空气预热器的设计计算提供基础数据。

    2016年03期 v.43;No.181 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 273K]
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  • 微量硫对钙基吸收剂顺序脱碳脱硫影响研究

    王哲;陈亮;郭泰成;邵欢;王春波;

    利用自制恒温测量热重装置,研究了微量硫对钙基吸收剂脱碳的影响和脱碳失活剂继续用于烟气脱硫的硫酸化特性,提出用破碎法解决脱碳过程累计硫化对失活剂再脱硫的影响。结果表明:SO_2浓度增加,吸收剂脱碳能力衰减加剧,随循环增加,小粒径石灰石衰减程度比大粒径严重;再脱硫时,碳化阶段SO_2浓度增加,失活剂再脱硫效能力下降;SO_2浓度一定时,随循环增加,0.075~0.097 mm粒径的失活剂脱硫率逐渐降低,0.15~0.25 mm和0.355~0.45 mm粒径的样品5次循环后硫化率较高(接近未循环吸收剂)然后逐渐下降,BD和SD石灰石规律相似,原因是循环增加造成孔径分布改变和脱碳过程累计硫化对再脱硫影响的综合作用;失活剂破碎打破了Ca SO_4膜对未反应CaO核的包围,所以再脱硫率比直接脱硫高。

    2016年03期 v.43;No.181 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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  • 电厂温排水淹没式排放的数值模拟研究

    程友良;武凯;

    电厂温排水长期排入周围水域,会对周围生态环境产生不利影响。在全球生态环境问题日益严重的情况下,对温排水的扩散特性进行研究具有重要的现实意义。利用FLUENT软件对电厂温排水淹没式排放方式进行了数值模拟,模拟结果与已有文献中水槽试验的结果基本一致,进而再利用该模型及方法对其它工况进行了数值模拟。结果表明,高温升区域主要集中在近区,随着远区的增加温升逐渐减小,温升2~1℃时扩散面积增加最明显;数值模拟相云图分析方法可用来获得最佳的温排水方案;在环境水流流速一定的情况下,温水向上扩散的面积与喷口流速成正比。其结论和方法对实际工程具有一定的参考价值。

    2016年03期 v.43;No.181 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 274K]
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  • 适用于广域测量系统的实时数据寻址红黑树算法

    安思成;吴克河;周欢;崔文超;

    随着广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)的迅速发展,目前其数据主站的单站相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的海量接入带来了一些规模化后的相关效率问题。主站实时数据通过层次化结构等方法在宏观上缓解了大量数据点的寻址效率问题,但在微观局部上当某一层次具有大量平行数据点时(如在含大量设备的站点或距离较长的线路上)的寻址时间飙升问题突出。本文对这种情况下的寻址操作提出了一种基于改进的红黑树数据结构组织和查询数据点的寻址算法RBA(Red-Black Tree Addressing Algrithm),并论证了其在此情况下的可行性以及对数据更新和搜索操作时间的大幅优化效果。实验和实际工程应用数据表明,RBA算法使平行节点搜索寻址效率大幅度提高,基本解决了WAMS系统在大量同层数据点下寻址时间过于滞后引起的同步周期速率延迟等问题。

    2016年03期 v.43;No.181 95-101+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 226K]
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  • 基于区间-机会约束的区域电力一体化环境协同治理不确定优化模型研究

    郭炜煜;李超慈;

    随着我国对主要大气污染物和温室气体排放总量控制工作的不断推进,区域电力一体化环境污染物协同治理研究已成为当前环境治理领域备受关注的问题。本文以区域电力一体化发展与环境协同治理为视角,在排污权有偿使用和交易、碳排放权交易等国家大气污染物和温室气体排放总量控制政策基础上,通过引入区间-机会约束规划的不确定性优化方法,构建区域电力-大气耦合规划不确定优化模型,旨在探寻区域多种污染物协同控制、治理机制,为区域电力一体化协调发展和污染物协同治理决策的制定提供科学依据。

    2016年03期 v.43;No.181 102-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
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