2024年, 第44卷, 第3期　刊出日期：2024-06-30

  

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  永磁同步电机参数在线辨识方法研究综述

  刘少博, 王高林, 王奇维, 张国强, 徐殿国

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 1-10. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0001-10

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  永磁同步电机具有效率高、功率因数高、转子参数可测、控制性能好等优点，受到学术界与工业界广泛关注与应用。永磁同步电机的定子与转子参数可通过参数在线辨识技术实时获取，不仅可以提高电机的控制精度，还可以对电机的健康状态进行在线监测。文中对永磁同步电机参数在线辨识技术的研究现状进行了整理以及归纳，在此基础上从模型欠秩、交叉饱和效应、逆变器非线性效应以及极限工况参数辨识等多方面对该技术所面临的关键技术挑战进行了总结分析。
  
  
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  基于线性自抗扰控制的永磁同步电机驱动系统多源扰动抑制研究综述

  崔阳阳, 张彦平, 尹忠刚, 白聪

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 11-20. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0011-10

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  永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）驱动系统在多种工况运行条件下通常会受到多源扰动的影响而使其控制性能下降。线性自抗扰控制器（Linear Active Disturbance Rejection Controller, LADRC）由于参数整定简单以及不依赖于系统的数学模型在PMSM驱动系统中已经得到了广泛的应用。文中首先阐述了PMSM驱动系统中所存在的多源扰动类型，并且对部分扰动建立了数学模型；然后，分析了传统LADRC的局限性，并针对不同类型的扰动总结了近年来所提出的新型LADRC，同时给出了部分所提方法的算法表达式；最后，归纳总结了基于LADRC的PMSM驱动系统在抗扰控制中的发展趋势。
  
  
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  基于电压相角调节的高速永磁同步电机弱磁控制策略

  李熙伦, 董星言, 蒋雨菲, 王伟洋, 杨金波, 宫佳鹏

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 21-28. https://doi.org/10.19718/i.issn.1005-2992.2024-03-0021-08

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  针对永磁同步电机高速运行时电流环抗扰能力差的问题，文中提出一种电压相角调节弱磁运行的谐波抑制策略。首先，通过线性化处理建立控制系统的小信号模型，进而得到系统的闭环传递函数，分析了弱磁运行的稳定性；为了克服加速过程中阻尼系数低和系统稳定性差的问题，在直轴电流调节器中引入比例微分补偿策略来实现内环反馈，以提高系统阻尼比并抑制系统谐振峰值，从而减少高速运行时的电流振荡；最后，根据等效内模控制器原理和频域分析，确定补偿器的关键参数。实验结果表明，该方法能够有效提高电流环的稳定性和控制系统的抗干扰性能，显著降低电机电流谐波含量。
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  基于自适应零电压矢量三脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

  李润东, 李海龙, 宁文波, 王硕, 袁义智, 张国强

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 29-35. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0029-07

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  永磁同步电机运行过程中失电后，常因自身惯性或外界推动而处于高速旋转状态。若要带速重投，则需短时间内完成初始位置/转速观测。现有零电压矢量脉冲法的脉冲宽度和脉冲间隔不变，常使观测误差增大，严重时可能引起过电流。为此，研究一种自适应零电压矢量三脉冲法，可以根据零电压矢量脉冲所激励的电流矢量幅值自适应调节脉冲宽度，根据初始转速预估值自适应二次修正脉冲间隔，从而针对不同的电机参数或运行状态自动施加合理的零电压矢量脉冲。仿真结果表明，所研究的自适应零电压矢量三脉冲法脉冲宽度及脉冲间隔调节效果好，初始位置/转速观测和带速重投的可靠性高。
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  多谐振控制的同步磁阻电机鲁棒预测电流控制系统转矩脉动抑制方法

  张彦平, 安宁, 尹忠刚, 白聪

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 36-46. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0036-11

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  为抑制同步磁阻电机的转矩脉动并提高系统的鲁棒性，文中提出了一种基于多谐振速度环控制与自抗扰电流环的复合控制策略。由于同步磁阻电机的磁阻变化不均匀，从而导致电机电感随着磁饱和与交叉耦合效应变化，一方面，电感参数的变化会给电流环控制带来影响；另一方面，电感参数的变化还会引起转矩的脉动。因此提出基于多比例谐振的速度环控制策略，以抑制同步磁阻电机的转矩谐波。基于超局部模型的无差拍电流预测控制，利用改进的锁相环观测器对下一拍的电流和扰动进行预测，在电机参数变化时可以很好地实现电流的跟踪，从而提高系统的抗干扰能力。
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  基于仿射超局部的交流电机无模型预测控制策略

  魏尧, 汪凤翔

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 47-54. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0047-08

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  在复杂工况和运动状态下，交流电机系统因磁场耦合、铁心饱和等因素导致物理参数非线性时变，电机控制性能和系统鲁棒性弱化。针对上述问题，无模型预测控制策略利用交流电机变量之间的内在关系，构建数据驱动模型，从而摆脱对物理参数的依赖，并消除参数失配的影响。文中结合永磁同步电机驱动系统，提出一种仿射超局部模型，并设计无模型预测电流控制策略。该方法采用最小二乘算法对仿射算子进行在线估计，并设计状态补偿机制，通过ε-近似思想选取状态补偿增益，以实时反映系统运动特性。方法稳定性通过系统零极点分析进行验证，并通过实验验证对其有效性以及在模型适配性、电流质量和系统鲁棒性等优势进行验证。
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  基于晶闸管的电容换相式混合直流断路器拓扑

  王义军, 原义宁, 盛之遥, 倪斌伟

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 55-63. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0055-09

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  通过直流断路器切除故障是柔性直流电网中最具前景的故障隔离方法。目前，主断支路串联大量全控型电力电子器件的传统混合式直流断路器存在成本高、技术难度大等问题。文中提出一种基于晶闸管的电容换相式混合直流断路器（Thyristor Based Capacitor Commutation Hybrid DC Circuit Breaker,TCC-HDCCB）拓扑。该断路器通过晶闸管和电容配合完成双向故障换流、断流和自适应重合闸功能且利用直流系统本身对换相电容进行预充电，大大降低了造价和控制难度。文中首先介绍了TCC-HDCCB的拓扑结构、工作原理；然后给出了关键器件参数选取方法；最后在PSCAD/EMTDC4.5软件平台中搭建TCC-HDCCB仿真模型，在单端和四端柔性直流电网中进行仿真验证，并从性能以及经济性与有关方案进行对比分析，验证方案的可行性。
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  基于限流电抗器电压的柔性直流配电线路单端量保护新方法

  金恩淑, 张弼弘, 胡晓晨, 朱宏, 吴宛凝, 耿梦炜

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 64-73. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0064-10

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  柔性直流配电技术的理论研究已经步入成熟阶段，其线路保护方法的不完备成为制约该技术发展的重要因素，尤其是以快速动作为优势的单端量保护，耐高阻能力弱、所需采样率高等问题仍待解决。为解决上述问题，文中通过分析单极对称接线系统发生金属性双极短路故障和经过渡电阻故障时限流电抗器电压特征，利用限流电抗器电压及其负变化率积聚和构造保护判据，据此提出了一种基于限流电抗器电压的柔性直流配电线路单端量保护新方法。仿真结果表明，该方法能在0.5s内可靠识别区内故障，且耐受过渡电阻（20Ω）和噪声影响，所需采样率要求低，具有工程实用意义。
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  计及恒定减载桨距角控制的风电高占比电力系统频率动态特性分析

  安军, 孙月云, 石岩, 周毅博

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 74-82. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0074-09

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  在新型电力系统中，风电主动参与电网频率调节已成为必然，如何评估风电参与调频对频率动态特性的影响也成为了研究热点。围绕现有的风电调频措施，提出一种可以在额定风速前减少变桨动作次数的恒定减载桨距角的改进风电机组变桨控制，推导出该控制下风电机组参与一次调频的调差系数表达式。基于此构建了含恒定减载桨距角控制的电力系统频率响应模型。推导出频率动态特性指标的解析表达式，揭示了风速、初始桨距角等对风电机组调差系数及频率动态特性的影响机理。通过改进的EEE三机九节点系统验证了所构建频率等值模型的准确性以及所提调频方法的有效性和可行性。
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  计及深度调峰的风-光-水-火-抽蓄多能源联网系统优化调度研究

  李卫国, 丁硕, 安袆宁, 蔡婷婷

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 83-93. https://doi.org/10.19718/i.issn.1005-2992.2024-03-0083-11

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  多种能源联网运行逐步成为未来电力系统发展的方向，多能源联网系统的优化调度是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。文中建立了计及火电机组深度调峰成本的风-光-水-火一抽蓄联网系统成本模型和考虑调峰主动性的风-光-水-火-抽蓄联网系统日前优化调度模型。针对多能源耦合系统结构复杂的情况，提出了分层优化调度的模型求解策略。上层模型以净负荷波动最小为优化目标，得到等效负荷曲线；下层模型根据上层模型的调度结果，以调峰运行的经济性最优和新能源弃电率最低为目标函数，计及调峰主动性，求解考虑火电机组深度调峰煤耗特性的含新能源系统的经济调度问题。仿真算例表明所建模型实现了多能源联网系统的互补运行，提升了火电机组的深度调峰能力，降低新能源弃电率和系统运行成本。
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  集成碳捕集的1000MW超超临界燃煤机组热力系统优化与性能研究

  杨美, 丁源, 程秋洁, 周云龙, 王迪, 李婷

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 94-101. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-094-08

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  为降低C02的能耗并且提高发电效率，以超超临界二次再热-碳捕集系统为参考系统，提出了耦合太阳和ORC系统的二次再热-碳捕集优化方案。利用Ebsilon软件构建了优化系统模型，并进行了热力性能、经济性和运行性能分析。结果表明：与参考系统相比，优化系统热效率提高了4.78%，热耗降低了1005kJ/（kW·h），煤耗降低了36.50g/（kW·h）；太阳能辅助系统年运行时间占比为60%，均省煤量可达到2.0×104t。优化方案具有更好的热经济性并且减少了发电耗煤量，为C0，捕集和减排提供优化思路。
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  基于深度强化学习的多能虚拟电厂优化调度

  孙冬川, 孙亮, 孔令乾, 李冠儒

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 102-111. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0102-10

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  多能虚拟电厂（Multi-Energy VPP,MEVPP）能够聚合电能、热能等多种形式的分布式能源及需求侧灵活性资源。为实现MEVPP的优化调度，文中建立了包含发电单元、制热单元、储能装置以及空调负荷集群、需求响应负荷的MEVPP模型，并面向该模型提出一种基于深度强化学习（Deep Reinforcement Learning, DRL）的优化调度方法，并设计了相应的状态、动作空间与奖励函数。该方法以近端策略优化（Proximal Policy Optimization,PPO）算法为基础，能够根据预测负荷、风/光出力、室外气温等环境信息，对分布式能源和需求侧灵活性资源进行调节，并以最小化运行成本为目标得到MEVPP优化调度策略集。算例结果证明了DRL在MEVPP优化调度中的可行性与策略集的可拓展性。
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  台风灾害下提升电网韧性的实时优化调度策略

  黄大为, 李子安, 孔令国

  东北电力大学学报. 2024, 44(3): 112-120. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-03-0112-09

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  针对在台风灾害下输电线路停运可能引发的电网大停电事故，构建了提升电网韧性的实时优化调度策略。运用脆弱性曲线刻画风速与线路故障率关系，并考虑线路负载率对线路故障影响，获得台风灾害下的输电线路故障概率；通过蒙特卡罗抽样生成故障场景集，采用置信集法进行场景削减；在此基础上构建了综合考虑潮流均匀度、受灾区线路负载率和发电成本的多目标实时优化调度模型，将输电线路开断（Optimal Transmission Switching,OTS）引入到模型中以降低受台风灾害影响的线路数量。为提高优化调度模型求解的计算速度，采用Benders分解法进行求解。以IEEE1l8节点系统为例进行仿真，验证了所提方法的有效性。