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随机机械系统的稳定性及Hopf分岔分析随机机械系统的稳定性及Hopf分岔分析随机机械系统是指在外界激励下，由多个机械元件构成的系统。
这些元件之间通过连杆、轴等连接，形成一个复杂的结构。
随机机械系统广泛应用于自动化、机械工程等领域，其稳定性研究对于系统的可靠性和性能至关重要。
稳定性是随机机械系统研究中的一个核心问题。
随机机械系统受到外界的各种随机激励，如摩擦力、噪声等，这些随机因素会对系统产生不确定的影响，导致系统的运动变得复杂和难以预测。
因此，研究随机机械系统的稳定性是解决这些问题的关键。
Hopf分岔是一种典型的非线性现象，也是研究随机机械系统稳定性的重要方法之一。
当系统参数经过一定的改变时，系统的稳定性可能发生突变，从而导致系统出现周期性运动或混沌行为。
通过Hopf分岔分析，可以确定系统在不同参数值下的运动状态，评估系统的稳定性以及确定系统的优化方案。
在实际工程应用中，随机机械系统的稳定性研究常常需要考虑多种影响因素。
例如，系统结构的复杂性、元件之间的耦合程度、外界激励的类型和强度等。
这些因素综合作用于系统的运动特性和稳定性，对系统的设计和优化提出了更高的要求。
对于随机机械系统的稳定性研究，可以通过数学模型建立和仿真分析来进行。
通过建立系统的运动方程和边界条件，可以利用数值方法求解系统的稳定解。
在计算过程中引入随机项，可以模拟随机激励对系统的影响，得到系统的运动轨迹和稳定性指标。
随机机械系统的稳定性研究不仅可以在系统设计和优化中发挥重要作用，还可以为实际应用中的故障诊断和故障预测提供参考。
例如，在工业自动化生产线中，通过对随机机械系统的稳定性分析，可以判断系统是否存在故障，并采取相应的维修和调整措施，以保证生产线的正常运行。
然而，随机机械系统的稳定性研究也存在一些挑战和困难。
首先，系统模型的建立和求解本身就是一个复杂的过程，需要考虑多种因素的综合作用。
其次，随机机械系统的运动是一个非线性、非平稳的过程，涉及到多种概率统计方法和数值计算技术。
基于Simulink的光伏发电并网系统建模与稳定性分析
基于Simulink的光伏发电并网系统建模与稳定性分析黄宏志
【摘要】随着新型能源发电技术的快速发展，越来越多的分布式电源通过并网逆变器接入配电网。
当这些分布式电源接入配电网后，系统的稳定性面临着严峻的考验。
电压波动、电能质量被污染和谐波振荡等问题逐渐凸显。
本文建立了基于MATLAB/Simulink的大功率光伏发电并网系统仿真模型，针对以上分布式能源接入配电网后系统稳定性面临的问题进行了分析，并对其产生机理进行了研究，最后给出了提高系统稳定性的方法。
本文从阻抗的角度出发，利用谐波线性化方法建立光伏逆变器的输出阻抗模型，再用奈奎斯特稳定判据分析整个系统的稳定性，最后通过仿真去验证分析结果的正确性。
【期刊名称】电气开关
【年(卷),期】2019(057)003
【总页数】6
【关键词】光伏逆变器；配电网；阻抗；稳定性分析
1 引言
随着传统化石能源的紧缺以及环境污染问题的日益严重，开发和利用可再生能源(太阳能、风能、生物质能等)成为人类社会的迫切需要[1]，新型能源发电已经成为国内外学者争相研究的领域。
虽然近年来新能源发电量在整体能源结构中所占的比重在不断提高，但是其电能质量却并不理想，随着越来越多的分布式电源接入电网后系统面临着新的问题和挑战。
由于太阳能随机性和波动性较强，这就使得光伏发电系统所发电能具有很大的不确定性，因此需要通过并网逆变器对其进行转换和控制后才能接入电网。
当。
基于统一潮流控制器（UPFC）的光伏发电系统并网研究根据并网的要求，光伏微电网在并网的过程中必须满足线路末端输出电压的幅值和相位与大电网电压的幅值和相位保持一致。
当光伏微电网输出的电压不满足并网条件时，可以利用柔性输电装置UPFC，对微电网的输出电压进行补偿，以达到并网的目的。
标签：并网；光伏微电网；UPFC；双环解耦；交叉解耦1 概述如今在智能电网发展的建设与发展进程中，越来越多的新能源发电将通过分布式的方式接入到大电网中，而大电网则直接面向电力终端用户，因此对电压质量的要求更高，因此开发一套面向配电网的新能源分布式并网柔性接口装置，将具有深远的研究价值[1]。
而UPFC作为柔性输电装置家族中最灵活和功能最强大的装置，利用其实现光伏微电网并网的柔性输电控制，比较便捷而且对于微电网输出的电压要求比较低[2]。
因此本文提出基于统一潮流控制器（UPFC）的光伏发电系统并网方法。
2 UPFC的工作原理2.1 工作原理統一潮流控制器是由两个电压源型换流器（VSC1和VSC2）和一个将两者隔开的直流电容构成[5]。
VSC1是并联侧换流器，它的作用主要有两点：一是稳定直流侧电容的电压；二是控制UPFC输入端交流母线电压。
UPFC的结构原理框图如图1所示。
U1和U2分别为大电网侧节点电压和微电网线路末端电压，idc2为输入到VSC2的电流；U为输入VSC1的电压。
2.2 并联换流器作用原理UPFC并联侧换流器VSC1通过对输入电压Ush与U1的相角差进行调节，可以实现VSC1和VSC2之间有功功率的平衡，从而维持直流侧电压的稳定。
假定1=U1∠00，sh=Ush∠-？啄，sh=Ish∠？兹，则：VSC1与系统有功功率的交换量为：（1）VSC1与系统交换的无功功率为：（2）由式（1）和式（2）可知通过控制sh的幅值以及sh相对于母线电压1的相位？啄，就可以调节VSC1与系统之间有功和无功功率的交换，从而维持直流侧电容电压的稳定和控制系统母线电压的目的。
电气传动2016年第46卷第8期基于飞轮储能稳定光伏微网电压策略的研究赵晗彤，张建成（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003）摘要：由于受到自然因素的影响，离网运行的光伏微网输出功率具有间歇性和随机性。
因此需配置一定容量的储能设备，以确保供电的可靠性和持续性。
提出一种采用飞轮储能系统辅助的光伏发电方案，研究了稳定光伏微网直流母线电压的控制方法。
在Matlab/Simulink 仿真软件中搭建了基于飞轮储能的光伏微网离网运行仿真模型。
仿真结果验证了策略的有效性和灵活性，实现了直流母线电压的稳定控制。
关键词：光伏发电；随机性；飞轮储能；稳定；电压中图分类号：TM615；TM76文献标识码：AResearch on Voltage Control Strategy of PV Microgrid Based on Flywheel Energy Storage SystemZHAO Hantong ，ZHANG Jiancheng（School of Electrical and Electronic Engineering ，North China Electric Power University ，Baoding 071003，Hebei ，China ）Abstract:Off -grid photovoltaic power generation system is affected by the natural environment ，its output poweris intermittent and random.So configuring a certain capacity of storage devices in order to ensure the supply reliable and continuous is necessary.Presented a PV program which the flywheel energy storage system was applied to as anauxiliary.Studied the control strategy to stabilize the DC bus voltage of the photovoltaic micro ing Matlab/Simulink software ，a simulation module for PV microgrid which is off -grid based on FESS was constructed.In the end ，the effectiveness and flexibility of the control strategy is verified and the stability of the DC bus voltage is regulated.Key words:photovoltaic power generation ；random ；flywheel energy storage system （FESS ）；stability ；voltage基金项目：国家自然科学基金资助项目（51177047）作者简介：赵晗彤（1989-），女，硕士研究生，Email ：**********************ELECTRIC DRIVE 2016Vol.46No.8在众多的新能源发电技术里，光伏发电备受瞩目［1］，在微网中的应用较多。
·81·可再生能源Renewable Energy Resources第28卷第1期2010年2月Vol.28No.1Feb.2010引言随着能源危机和使用传统能源对环境的影响，以煤炭和石油为主的传统能源发电在整个电力系统中比例会逐渐减少。
以风能和太阳能为主的新能源将会在今后有长足的发展。
太阳能以其清洁，无污染，适用地域广泛的优势，将成为21世纪最重要的能源之一，光伏发电在未来的发电系统中也将占据越来越重要的地位[1]，[2]。
光伏发电系统分为并网系统和独立运行系统。
由于成本因素，并网系统被广泛地应用在分收稿日期：2009-06-17。
作者简介：张峥（1982-），男，汉族，硕士研究生，从事新能源发电研究和电力系统仿真。
E-mail ：arrowzheng@基于Matlab /Simulink 的两级式光伏并网系统仿真分析张峥，南海鹏，余向阳，窦亚菲（西安理工大学，陕西西安710048）摘要：研究一种单相光伏并网发电控制仿真系统。
利用Matlab2008b/Simulink ，采用boost 电路和逆变电路两级式结构，其中采用电导增量法的最大功率跟踪功能在boost 电路中实现，并网控制通过采集电网电压参数和逆变输出电流电压参数在逆变电路中通过PI 调节实现。
通过光伏阵列通用模型验证最大功率跟踪模块的正确性，通过并网实验验证并网跟踪性能。
基本实现了光伏阵列最大功率点的快速、准确跟踪功能和逆变输出电流电压与电网电压的同频同相，保证了输出电流为正弦波形且纹波较少，能够快速跟踪电网电压的变化。
证明此系统在实际中是可行的。
关键词：光伏并网系统；最大功率点跟踪；逆变器中图分类号：TM615；TM727文献标志码：B文章编号：1671-5292（2010）01-0081-04Two-stage grid-connected photovoltaic systemsimulation based on Matlab/SimulinkZHANG Zheng ，NAN Hai-peng ，YU Xiang-yang ，DOU Ya-fei（Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，China ）Abstract ：This paper proposes a simulation system for single-phase grid-connected PV power generation control,which includes two stages,the boost circuit and inverter circuit.The function of maximum power point tracking is achieved in the boost circuit which use Conductance Increment Method,the grid-connected control is based on the acquisition of the grid voltage parameters,and the inverter output current and voltage parameters is achieved in the inverse circuit by using PI control.The general model of photovoltaic arrays is used to verify maximum power tracking mod -ule.The grid -connected experiment is used to verify the grid -connected tracking performance.With the help of the proposed system,the photovoltaic array maximum power point tracking is fast and accurate,the frequency and phase of the inverter output current and voltage could be the same with those of the grid,meanwhile,the output current is in sinusoidal and with less ripples,the change of the grid voltage could be tracked rapidly.This simulation proved the system is feasible in practice.Key words ：photovoltaic grid-connected system ；MPPT ；inverter·82·可再生能源2010，28（1）图1光伏并网系统主电路Fig.1Main circuit of photovoltaic grid-connected systemPVL1C1T5D5VT1C2VT2D2VT4D4VT3D1D3L2C3L3RGRID布式发电和集中式光伏电站中，是当前光伏发电的主要研究方向。
第38卷第17期电力系统保护与控制Vol.38 No.17 2010年9月1日 Power System Protection and Control Sept. 1, 2010 基于PSCAD/EMTDC的三相光伏并网发电系统仿真研究姚致清1，2，张 茜3，刘喜梅3（1.华中科技大学，湖北 武汉 430074；2.许昌继电器研究所，河南 许昌 461000；3.青岛科技大学,山东 青岛 266042）摘要：PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态仿真软件标准库中无光伏阵列电力元件，而电力元件的开发又极其复杂，这成为工程人员利用该软件研究分析光伏发电系统特性的瓶颈。
根据光伏阵列的数学模型，利用PSCAD/EMTDC仿真软件开发了用户定义的光伏阵列控制元件，并通过其输出的电流信号来驱动一恒流源元件，以此来模拟实际的光伏阵列装置。
还开发了最大功率追踪控制元件，并搭建了一个三相光伏并网发电系统。
通过所建的系统仿真模型，分析了光强变化对系统所传输功率的影响，并验证了所开发控制元件的正确性以及对工程仿真分析的可用性。
关键词: PSCAD/EMTDC仿真软件；光伏阵列；最大功率追踪；三相光伏并网发电Research on simulation of a three-phase grid-connected photovoltaic generation system based onPSCAD/EMTDCYAO Zhi-qing1,2, ZHANG Qian3, LIU Xi-mei3(1. Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. Xuchang Relay Research Institute, Xuchang 461000,China；3. Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)Abstract: There is not a photovoltaic array (PV array) electrical model in PSCAD/EMTDC power system electromagnetic transient simulation software standard library,while it is complicated for engineers to write an electrical model in PSCAD/EMTDC. To solve this problem, a user-designed PV array control model is presented using PSCAD/EMDC simulation software based on the mathematical models of PV array, and a constant-current source electrical model can be driven by the current output signal of the PV array control model, by which a real PV array equipment can be simulated. Meanwhile, a MPPT control model is developed and a three-phase grid-connected photovoltaic generation system (GCPS) is simulated in PSCAD/EMTDC. This paper analyzes the effects of sudden changes in solar irradiance on power transmission of the three-phase GCPS, and proves the correctness of the designed control model as well as its availability for engineering simulation analysis.This work is supported by National Natural Science Foundation of Shandong Province (No.Y2008G14).Key words: PSCAD/EMTDC simulation software；PV array；MPPT；three-phase GCPS中图分类号： TM743 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2010)17-0076-060 引言目前，地球上的能源直接或间接都是来自太阳，如水力、太阳辐射、风力等，其中太阳能成为取代化石能源的理想能源之一，同时也是光伏发电系统中的清洁可再生的重要动力能源。
风电系统电压稳定性研究及系统中的分岔现象的开题报告一、研究背景及意义风电系统由于其绿色、清洁、可再生等特点，越来越得到了各国政府和企业的关注和支持，成为世界上最快速发展的可再生能源之一。
同时，由于风电机组受各种外界干扰和不确定性因素的影响，会对系统带来不同程度的影响，导致系统电压不稳定，甚至出现分岔现象，对系统稳定性造成不利影响。
因此，探究风电系统电压稳定性及分岔现象的研究具有重要的理论和实际意义。
首先，该研究可帮助优化风电系统的控制策略，提高系统稳定性和安全性，促进风电系统健康可持续发展。
其次，风电系统电压稳定性及分岔现象的研究还具有一定的理论参考价值，为新能源系统的研究提供新的思路和方法。
二、研究内容本文主要研究风电系统的电压稳定性和分岔现象，具体研究内容包括：1、国内外风电系统的发展现状及趋势2、风电发电机组的建模和控制策略3、风电系统中的电压稳定性研究4、风电系统中的分岔现象分析及控制方法5、研究结果分析和讨论三、研究方法与技术路线本文主要采用文献调研、数值计算和仿真研究等方法，系统地研究风电系统的电压稳定性和分岔现象。
技术路线：文献调研 -> 建立风电机组模型 -> 分析电压稳定性 -> 分析分岔现象-> 数值计算和仿真研究 -> 结果分析和讨论。
四、预期成果及创新点预期成果：1、建立风电机组的数学模型并对其进行仿真分析，定量评估其电压稳定性。
2、系统地分析风电系统的分岔现象及产生原因，提出相应的控制方法，进一步提高风电系统的稳定性和可靠性。
3、分析国内外风电系统的发展现状及趋势，为风电系统的发展提供科学依据。
创新点：1、采用数值计算和仿真方法研究风电系统电压稳定性及分岔现象，提高研究结果的可信度和实用性。
2、提出针对分岔现象的控制方法，有效提高风电系统的稳定性和可靠性。
3、提出建立风电机组模型和评估风电系统电压稳定性的方法，具有实际应用价值。
五、进度安排本研究计划用时两年，具体进度安排如下：第一年：1、文献调研、参数获取2、建立风电机组数学模型3、评估风电机组电压稳定性并分析影响因素4、编写中期检查报告第二年：1、分析风电系统分岔现象及其产生原因2、提出针对分岔现象的控制方法3、数值计算和仿真研究4、撰写毕业论文并答辩六、参考文献[1] Wen J, Zhao J, Hill D J. Recent progress in wind energy: A review[J]. Energy Conversion and Management, 2015, 108: 332-351.[2] Li X, Lu Q, Jiang Q. A review on the development of wind turbine generators across the world[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, 54: 1472-1483.[3] Li Z W, Wu J, Diao R J. Research on the bifurcation of wind power system considering inertia[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(5): 121-126.[4] Jiang C Q, Zhang C L, Fang Y, et al. Bifurcation and chaos in grid-connected wind turbine[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2011, 24(3): 528-537.[5] Ou X, Lu Q, Li X, et al. Bifurcation analysis and dynamic stabilization control of DFIG wind turbine system under various modes of operation[J]. Energy Conversion and Management, 2018, 178: 293-307.。
基于PSCAD-EMTDC光伏发电系统的并网仿真研究王永强发布时间：2021-10-25T05:23:11.425Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第12期作者：王永强[导读] 提出了光伏发电系统的容量及其并网设计，并通过PSCAD仿真软件对某高校新建500kW光伏发电系统并网运行进行建模仿真分析，分析了并网后潮流走向和各节点电压稳定等问题，提出了最佳的光伏并网方案，为更进一步研究光伏并网运行分析提供一定的依据，为保证光伏发电与传统发电相结合的配电系统健康有序的运行与发展提供一定的基础。
王永强深圳新能电力开发设计院有限公司 518052摘要：提出了光伏发电系统的容量及其并网设计，并通过PSCAD仿真软件对某高校新建500kW光伏发电系统并网运行进行建模仿真分析，分析了并网后潮流走向和各节点电压稳定等问题，提出了最佳的光伏并网方案，为更进一步研究光伏并网运行分析提供一定的依据，为保证光伏发电与传统发电相结合的配电系统健康有序的运行与发展提供一定的基础。
关键词：光伏发电系统，并网，PSCAD仿真1引言太阳能是一种清洁能源，太阳能发电无噪声，无污染，能量随处可得且取之不尽，不受地域限制，可实现无人值守，建设周期短，无需供输电设备，联网后对城市有平峰作用，规模设计自由度大等优点。
光伏电源作为分布式电源的一种，其接入会改变原有系统的运行方式，光伏电源的接入点和接入容量对原有系统的供电可靠性和安全性等都有一定的影响。
通过某高校500kV光伏发电系统的实例仿真分析，以期望解决目前光伏并网难的问题，并提出相应的最佳并网方案。
2并网设计并网光伏发电系统是目前发展最快的太阳能光伏发电应用模式，随着光伏建筑一体化的快速发展，各种各样的并网光伏发电系统都得到了广泛的应用。
常见的并网光伏系统有以下几种形式：有逆流并网光伏发电系统、无逆流并网光伏发电系统、切换型并网光伏发电系统、有储能装置的并网光伏发电系统[1]。
一种求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点的新型混合方
法
吴金龙;张焰
【期刊名称】《东北电力大学学报》
【年(卷),期】2008(028)004
【摘要】求解非线性动力系统Hopf分岔点的方法主要有连续法和直接法两种,提出了一种求解Hopf分岔点的混合方法,并应用到电力系统动态电压稳定分析中.以描述电力系统动态特性的微分方程(ODE)为研究对象,构造了一个相对简单的拓展系统,并利用同伦方法来求解该系统,所得的系统孤立解即为动态电压稳定的Hopf 分岔点,也就是动态电压稳定的临界点.可以有效克服直接法对初值要求比较严格的缺点,同时利用相对简单的拓展系统来求解,在一定程度上减少了计算量.最后利用一个简化的电力系统动态模型进行验证.
【总页数】7页(P18-24)
【作者】吴金龙;张焰
【作者单位】上海交通大学,电气工程系,上海,200030;上海交通大学,电气工程系,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】TM743
【相关文献】
1.求解电压稳定分歧点的一种实用方法 [J], 王志刚;宋文南;陈浩河;张尧
2.一种计算电力系统电压稳定临界点新模型 [J], 谢武忠;胡刚;刘艳;潘浩
3.一种用于含风电场电力系统电压稳定概率分析的混合方法 [J], 周玮;彭昱;孙辉;吴敬坤;樊飞
4.以简化直接法求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点 [J], 李宏仲;程浩忠;滕乐天;张丽;骆敏
5.一种求解电力系统稳定边界上不稳定平衡点的方法 [J], 闵勇;侯凯元;陈磊
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目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract. (1)Key words (1)1 绪论 (1)1．1 课题的研究背景和意义 (1)1．2 国内外关于光伏发电的研究状况 (3)1．2．1 国外光伏发电的发展现状 (3)1．2．2 国内光伏发电的发展现状 (3)2 光伏并网发电系统简介 (4)2.1 光伏并网发电系统概述 (4)2.2 并网光伏系统类型工作原理和设备构成 (4)2．2．1 太阳能电池的工作原理 (4)2．2．2 光伏并网发电系统的工作原理 (5)2．2．3 系统主要组件介绍 (5)3 光伏电池的特性、结构原理和最大功率点跟踪方法 (6)3.1 光伏电池特性 (6)3.2 光伏电池结构结构原理 (7)3.3 光伏阵列通用仿真模型 (9)3．3．1 光伏阵列通用仿真数学模型 (9)3．3．2 光伏阵列MATLAB仿真模型 (11)3．3．3 光伏阵列仿真结果 (11)3.4 光伏电池最大功率点跟踪方法 (13)3．4．1 最大功率点跟踪的原理 (13)3．4．2 最大功率点跟踪方法概述 (13)3．4．3 一种改进的干扰观察法 (16)3．4．4 改进的扰动观察法的仿真模型 (18)3.5 升压斩波电路仿真研究 (19)3．5．1 升压斩波电路原理简介 (20)3．5．2 升压斩波电路原理及仿真模型 (20)3．5．3 升压斩波电路参数设计 (21)3.6 PV电池仿真研究 (21)3．6．1 PV电池仿真模型 (22)3．6．2 PV电池仿真结果及分析 (22)4 逆变电路MATLAB仿真研究 (24)4.1 逆变电路原理简介 (25)4.2 光伏并网逆变器的分类 (25)4.3 输出电流的控制方式 (25)4.3.1 方案选取 (26)4.3.2 参数选取 (27)4.4 逆变电路仿真研究 (28)4．4．1 逆变电路仿真模型 (29)4．4．2 逆变电路仿真波形图 (29)5 系统总体方案设计 (32)6 讨论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)基于MATLAB的太阳能并网逆变器仿真研究摘要：在世界各国竞相发展绿色可再生能源的今天，太阳能凭其独特的优点受到了一致青睐。
基于重复控制和电压前馈控制的光伏并网发电系统研究与设计摘要：提出了一种基于重复控制和电网电压前馈控制相结合的光伏并网发电系统。
重复控制可以抑制周期性的负载扰动，改善稳态情况下的并网电流波形；同时，采用电网电压的前馈控制来抵消电网的影响，使系统近似成为一个简单的无源跟随系统。
实验结果表明，控制策略简单有效，系统的并网电流波形较好。
关键词：并网；重复控制；前馈控制0 引言近年来，随着能源消耗的大规模增加，可再生能源受到了广泛重视，各种并网发电装置的应用逐渐增多。
然而，随着投入使用的并网逆变装置增多，其输出的并网电流谐波对电网的污染也不容忽视，根据相关标准[1]，并网逆变器输出的电流波形总谐波畸变率应该<5％，各次谐波畸变率应<3％。
基于此，本系统采用了电网电压的前馈控制来抵消电网的影响，使系统近似成为一个无源跟随系统；同时，采用并网电流的重复控制技术[2][3]以抑制周期性的负载扰动，改善稳态情况下的并网电流波形。
而对于电压型逆变器来说，改善动态特性的最好方法应该是采用电流控制策略，同时，由于并网逆变器的负载为容量近似无穷大的电网，电压波形基本上是50Hz的正弦波，因此，本系统采用直接电流控制方式[4]，使并网输出电流直接跟踪给定并网电流的离散正弦值，实现并网电流的正弦化，且为单位功率因数。
1 主电路构成1．1 主电路结构图1为系统的主电路及控制结构图。
由图1可知，系统的主电路结构为单相全桥结构，功率器件采用智能功率模块IPM75RSA060，功率输出端利用标准工频升压变压器隔离和升压。
由控制目标可知系统为输出电流受控的电压型有源逆变器，逆变器的输出侧呈现受控电流源特性。
系统的控制部分采用TI公司生产的高速DSP芯片TMS320LF2407A作为控制核心，外扩直流电压、直流电流、电网电压和并网电流等检测电路，通过实时检测电网电压和并网电流等参量，由软件完成并网电流的锁相同步功能。
系统采用单极性SPWM控制方式，单相全桥结构的两个桥臂分别输出相位差互为180°的高频SPWM波，经过电感滤波后，去除高频载波信号，向电网馈入高质量的正弦电流波形。
基于MATCONT的光伏并网系统电压稳定Hopf分岔研究卞忠英;宋术;徐香香;李升【摘要】光伏并网系统由于其随机性和间歇性存在着电压稳定问题.针对含光伏发电站的3节点系统模型,运用数值分岔分析软件MATCONT从有功功率和负荷无功功率两种角度进行电压稳定分岔分析,结果都显示存在Hopf分岔点,并且在分岔点处,系统受到的干扰越大,电压崩溃的时间越短.为延迟3节点系统Hopf分岔现象,在原系统中引入了线性状态反馈控制和STATCOM无功补偿控制两种分岔控制方法,并将改进后3节点系统的MATCONT仿真结果与改进前相比较,充分说明这两种方法均能有效延迟Hopf分岔,提高系统电压稳定性.同时反馈控制器的增益越大,延迟Hopf分岔现象越明显.【期刊名称】《南京工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(012)001【总页数】5页(P31-35)【关键词】电压稳定;MATCONT;Hopf分岔;线性状态反馈控制;STATCOM无功补偿控制【作者】卞忠英;宋术;徐香香;李升【作者单位】江苏城市职业学院张家港办学点,江苏张家港215600;南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167;南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167;南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167【正文语种】中文【中图分类】TM712Abstract：Voltage stability problems arise with photovoltaic grid-connected system due to randomness and intermittence. For three-node system model with photovoltaic power plant, MATCONT, a numerical bifurcation analysis software, is used to study the voltage stability from two perspectives. The results show that there exist Hopf bifurcation points, where the larger interferences the system subjects to, the shorter time the voltage collapses. To delay the Hopf bifurcations of three-node system model, two bifurcation control methods are introduced, that is, the linear state feedback control method and STATCOM reactive power compensation control. The comparison between the improved MATCONT simulation results and those of original system indicates that the two methods can delay the Hopf bifurcation and improve voltage stability. Besides, the greater the gain of the feedback controller, the more apparent of the detention of Hopf bifurcation.Key words: voltage stability; MATCONT; Hopf bifurcation; linear state feedback control; STATCOM reactive power compensation control随着经济社会的发展,传统化石燃料储量的逐渐衰耗,人类正面临环境和能源两大问题．太阳能作为一种绿色可再生的新型能源,以其本身的优点成为世界各国研究的热点[1]．然而由于光伏发电具有较大的随机性和间歇性,光伏并网势必会对电力系统电压稳定性产生影响．因此对光伏并网系统进行电压稳定分岔分析具有十分重要的研究价值．电力系统电压稳定是系统结构稳定性问题,系统结构失稳就会存在局部或全局的分岔现象,而这正是引起电压失稳的主要原因之一[2]．在电力系统分岔分析中,有两种分岔形式和电压稳定性密切相关,分别是鞍结分岔(saddle-node bifurcation,SNB)、霍普夫分岔(Hopf bifurcation,HB)[3-4]．Hopf分岔作为一种典型的动态分岔形式,其通过引起母线电压发生振荡,可能先于SNB出现，导致电压失稳甚至崩溃[5-6]．本文主要针对含光伏发电站的3节点系统ODE模型,运用数值分岔分析软件MATCONT进行分岔仿真分析,讨论不同扰动下电压失稳现象,并从不同角度试图寻找有效的分岔控制方法来延迟光伏并网系统中的Hopf分岔现象,避免系统发生电压失稳或崩溃事故．经典3节点系统常被用来分析电压稳定性问题,如图1所示．该系统由一个无穷大系统和一个等值发电机供电给负荷,负荷采用由一个WALVE综合负荷模型模拟的异步电动机与一个恒定功率负荷相并联的模型．光伏电源(PV)接入负荷节点,可将PV简化为一个只发出有功功率Ppv的电源(功率因数为1),设等值发电机采用二阶模型,则光伏并网系统微分方程组(ODE)为：各参数意义及取值可参考文献[6]:M=0.3,D=0.05,Pm=1,Em=1,E0=1,E0′=2.5;Ym=5,θm=-5°,Y0=20,Y0′=8,θ0=-5°,θ0′=-12°;kpw=0.4,kqw=-0.03,kpV=0.3,kqV=-2.8,kqV2=2.1,T=8.5,P0=0.6,Q0=1.3,P1=0．除角度外其他所有参数均为标幺值．目前在电力系统电压稳定分岔分析中,可以运用数值分岔分析软件MATCONT开展研究．MATCONT使用MATLAB的可视化功能并集成符号和数学计算功能来分析常微分方程组,它可以计算平衡点曲线、鞍结分岔点、Hopf分岔点等,操作简单易学,使用十分方便．现运用MATCONT对含光伏发电系统的ODE方程组进行分岔分析．考察重载情况,图2为取Ppv为分岔参数,设置负荷无功功率Q1为10.94p.u.,并假设Q1不变时运用MATCONT求取系统的平衡点曲线(Ppv-V曲线)．由图2可以看出,MATCONT成功搜索到该系统的Hopf分岔点H1、H2和鞍结分岔点LP．位于上半支的Hopf分岔点H1的参数(δm,ω,δ,V,Ppv)=(0.310989，0.000000，0.121096，1.101527，0.027720)．由于系统容量基准值为100MW,则此时Ppv=2.7MW．由于曲线下半支为不稳定平衡点区域,因此本文对H2点不进行讨论．图3为取Q1为分岔参数,设置Ppv为0.02772p.u.,并假设Ppv不变时运用MATCONT求取系统的平衡点曲线(Q1-V曲线)．从图3中可看出,光伏并网3节点系统随着负荷无功功率的增大,出现Hopf分岔点．分岔点H的参数(δm,ω,δ,V,Ppv)=(0.310977，0.000000，0.121088，1.101492，10.940000)．图4为当系统平衡点位于H点时,Q1受到很小的干扰(Q1分别从10.94p.u.突然增长至11.3、11.35、11.4p.u.)后的时域仿真图．可知当系统遭受小干扰后,负荷母线电压发生增幅振荡并最终导致电压崩溃,Q1遭受的干扰越大,电压崩溃的时间越短．因此本文将寻找有效的分岔控制方法来延迟光伏并网系统的Hopf分岔,提高系统电压稳定性．线性反馈控制是一种有效且常用的分岔控制方法[7]．设控制量μ采用线性反馈控制式中:ks为反馈控制器增益;ωref为参考角速度(取0值)．此时系统常微分状态方程组(ODEs)为:运用MATCONT分别从Ppv和Q1两个分岔参数对施加线性反馈控制的3节点系统进行分岔分析．表1列出了反馈控制器增益ks取不同值时Ppv-V曲线上半支出现的HB点的分岔参数值．由表1可知，随着ks从0开始缓慢增加,HB点能够有效被延迟,图5给出了ks=0.025时的Ppv-V曲线,此时,位于上半支的Hopf分岔点(H点)的参数为(δm,ω,δ,V,Ppv)=(0.318716，0.000000，0.129089，1.104382，0.209718),对应的Ppv标幺值为0.209718,与未加反馈控制ks=0时Ppv为0.027720相比,PV 不会因为多发有功功率,而过早带来Hopf分岔．表2从Q1角度列出了反馈控制器增益ks取不同值时Q1-V曲线上半支出现的HB点的分岔参数值．由表2可知,分岔点处的负荷无功功率Q1随着ks的增大而增大,说明系统能够承受的干扰能力增强,Hopf分岔现象延迟．图6为ks=0.025时的Q1-V曲线,此时Hopf分岔点H1的参数为(δm,ω,δ,V,Q1)=(0.312428 0.000000 0.121852 1.094272 10.978156),对应的Q1标幺值为10.978156,与未加反馈控制ks=0时Q1为10.94相比,系统的电压稳定域增大．电力系统中,电压失稳通常是由无功功率不平衡引起的,因此为保证系统电压稳定性,防止电压崩溃,需要更优化、更有效的动态无功补偿设备[8]．STATCOM作为一种相对并联电容器较合适的无功补偿设备,能够灵活地给电力系统提供无功功率,是提高系统电压稳定性的一个重要措施[9]．将STATCOM引入3节点系统模型,如图7所示．图8为STATCOM控制框图．系统的ODEs变为:式中:Kstat为STATCOM增益；Tstat为STATCOM的时间常数；Vref为进行电压控制的负荷母线电压参考值．取Tstat=0.01s,Vref=1.0p.u.,Kstat=2,运用MATCONT对补偿后的3节点系统进行Hopf分岔分析,结果如图9所示．Kstat=2时为STATCOM补偿后的系统Ppv-V曲线与未进行STATCOM补偿的系统Ppv-V曲线相比,可以看出对系统进行SVG补偿后,能够有效延迟Hopf 分岔的发生．补偿后分岔点H的参数(δm,ω,δ,V,Ppv)=(0.355389，0.000000，0.163340，-0.157860，1.078930，0.886069)．光伏并网使传统电网由放射状结构变成多电源结构,改变了系统电压分布[10]．由于光伏电源只提供有功功率,并具有间歇性和随机性,将严重影响系统电压稳定性．本文以含光伏变电站的3节点系统为例,运用数值分岔分析软件MATCONT对并网光伏系统进行电压稳定分岔分析及分岔控制仿真研究,可得出如下结论:1) 在含光伏发电站的3节点系统模型中,无论是以光伏电源发出的有功功率还是负荷无功功率为分岔参数,系统都存在Hopf分岔点．分岔点处对应的Ppv值很小,并且当系统运行于分岔点时,微小的扰动都将会使系统发生电压失稳并最终导致电压崩溃．2) 采用线性反馈控制可有效延迟含光伏电站的3节点系统Hopf分岔点的出现．从光伏电源发出的有功功率和负荷无功功率两方面对受控后的系统进行分岔分析得知,反馈控制器的增益ks对延迟Hopf分岔起重要的作用,ks越大,越能延迟分岔发生．3) STATCOM作为一种动态无功补偿设备,能明显延迟Hopf分岔点的发生．在一定的STATCOM增益下,补偿后的3节点系统的Hopf分岔点处的光伏电源发出的有功功率将比补偿前增大很多倍,有效提高了系统电压的稳定性．E-mail:********************【相关文献】[1] 蒋永和.光伏并网电压型逆变器电压控制策略及MPPT研究[D].合肥:合肥工业大学,2007.[2] 李升,徐艳,陈建华,等.基于MATCONT的电力系统电压稳定分岔及控制仿真实验[J].实验室研究与探索,2011,30 (12): 63-67.[3] 李宏仲,程浩忠,朱振华，等.分岔理论在电力系统电压稳定研究中的应用述评[J]. 继电器,2006,34(4):69～73,79.[4] 马幼捷,张继东,周雪松.基于分岔理论的电力系统静态电压稳定问题研究[J].电网技术,2008,32(9),74～79.[5] 杨秀, 陈鸿煜. 交流输电系统的分岔与仿真研究[J].高电压技术,2008,34(3): 533-536.[6] 李升, 蔡克红, 丁理. 电力系统Hopf分岔反馈控制仿真研究[J].华东电力,2011,39(10):1646-1650.[7] 刘继广,王海洋,钟利军,等. 风电系统电压稳定性的Hopf分岔控制仿真[J]. 吉林大学学报：理学版,2013,51(1):111-115.[8] 殷红德.分岔理论在含FACTS装置电力系统电压稳定性分析中的应用研究 [D].郑州:郑州大学,2006.[9] 陈闵江.含STATCOM的动态电压稳定分析研究 [D].上海:上海交通大学,2010.[10] 葛晓慧,赵波.光伏电源接入对配电网电压稳定的影响研究[J]. 浙江电力,2011(11):6-13.。
