电力调谐滤波器的最佳偏调谐设计

在给定谐波分流比的条件下,导出了滤波器参数选择范围与最大失谐度的关系式.提出了一种最佳偏调谐设计方法,通过调整滤波器的调谐频率,使滤波器的正负失谐度产生一定偏移,当调整后的最大正失谐与最大负失谐对滤波器容量下限的要求一致时,滤波器的容量下限将最小.模拟计算结果表明,与全调谐和经验调谐设计相比,最佳偏调谐设计的滤波器具有最小的容量下限.     

大容量混合有源滤波器多目标优化设计

针对混合有源滤波器参数设计问题,提出基于粒子群优化算法的混合滤波装置的多目标优化设计方法.建立混合有源滤波器的多目标满意优化模型,综合考虑系统成本、无功补偿容量及滤波效果等因素,并将滤波器对于失谐因素影响的鲁棒性测试作为一个约束条件放在优化过程中进行判决,以提高设计结果的实用性.通过将各个子目标函数模糊化,并选择最大关联满意度作为最后的寻优变量,解决了多目标优化问题.仿真与模拟实验结果表明:采用该优化设计方法设计的混合有源滤波器可以同时满足成本、谐波抑制以及无功补偿多方面要求,而且该优化设计方法算法简单、操作方便.     

基于可控电抗器的单调谐滤波器

介绍了一种基于可控电抗器的单调谐滤波器,通过将普通的无源滤波器进行有源化的改造,改善传统无源滤波器易受参数影响而失谐的缺点,实现当系统其他参数变化时,可以通过调节电感值使滤波器在原来的频率处保持谐振状态,从而保持较好的滤波效果。对检测滤波支路n次谐波电压、电流同相位法和滤波后系统侧n次谐波电流幅值最小法2种闭环控制策略的可行性和特点进行了分析,并利用基于自寻最优的控制方法进行了7次单调谐滤波器的实验,结果证明了基于可控电抗器的单调谐滤波器具有良好的滤波效果和对系统参数变化的自调谐功能。     

高压直流输电系统多调谐滤波器参数摄动的影响分析

多调谐滤波器在电路拓扑结构上通常由一个串联支路和多个并联支路组成。在实际工程应用时,受周围环境及系统运行工况随机变化的影响,串并联支路一般会存在一定程度上的参数摄动,从而削弱了其应有的谐波抑制效果。文章介绍了几类目前HVDC工程应用中常见的多调谐滤波器结构型式,分析了其阻抗频率特性及其所存在的运行损耗特性。在此基础上,详细阐述了串联支路与并联支路受不同程度参数摄动的影响时,其表征出来的多调谐滤波器失谐程度及其对滤波效果的影响程度,总结了其演变规律,对多调谐滤波器在HVDC交直流系统中的有效稳定运行及滤波参数的整定具有一定的工程实用价值和参考意义。     

单调谐滤波器的滤波特性与短路比的关系

单调谐滤波器在失谐或配置不当的情况下会发生并联谐振并引起电网谐波放大,该现象是由滤波器参数和电网参数共同决定的.引入了滤波器短路比这一新的特征参数,综合表征了滤波系统中的滤波器参数与电网参数.采用滤波器投入前后注入电网的谐波电流之比作为滤波效果的评价指标,通过分析电网不发生谐波放大的充要条件,揭示了电网谐波放大特性与滤波器短路比之间的简明的内在关系.在滤波器对所调谐谐波不发生放大的前提下,单调谐滤波器的最大允许失谐度与短路比成反比.为防止滤波器对调谐频率以下的各次谐波发生并联谐振,滤波器短路比必须避开某些禁值.给出了单调谐滤波器在19次以下谐波的短路比禁值以及合理取值范围.     

并联型有源滤波器的补偿策略研究

针对实际应用中有源滤波装置的补偿容量有限等问题,阐述了并联型有源滤波器的补偿策略,将有源滤波器补偿方案的选择和装置的补偿能力相结合,讨论了装置的补偿容量能够满足补偿需要和装置的补偿容量不足两种情况下几种补偿方法的优劣。提出将遗传算法应用到有源滤波器中,优化分配各次谐波补偿容量的方法,并通过仿真,验证了该方法可以在有限的补偿能力内,使滤波效果达到最优。     

并联型有源滤波器的补偿策略研究

针对实际应用中有源滤波装置的补偿容量有限等问题,阐述了并联型有源滤波器的补偿策略,将有源滤波器补偿方案的选择和装置的补偿能力相结合,讨论了装置的补偿容量能够满足补偿需要和装置的补偿容量不足两种情况下几种补偿方法的优劣.提出将遗传算法应用到有源滤波器中,优化分配各次谐波补偿容量的方法,并通过仿真,验证了该方法可以在有限的补偿能力内,使滤波效果达到最优.     

基于双调谐滤波器和TSC的混合型无功补偿滤波装置

提出一种基于可控电抗器的双调谐滤波器控制技术。该控制技术通过调整可控电抗器交流电感值,将滤波器从失谐状态调整到谐振状态,从而有效滤除系统中的谐波成分。同时结合晶闸管投切电容器快速跟踪补偿系统所需无功功率的特点,设计了一种混合型动态无功补偿滤波装置,该装置克服了传统双调谐滤波器滤波性能易受系统频率偏差、器件参数漂移、系统阻抗变化等因素导致的滤波器失谐及不能动态跟踪补偿负载所需无功功率的缺陷。通过MATLAB/Simulink建立仿真模型,仿真结果验证了装置的可行性和优越性。     

基于谐波电流变化率的高压直流输电系统直流侧滤波器参数的在线辨识

提出了一种新颖的高压直流侧滤波器失谐元件的在线辨识方法。该方法通过测量流过滤波器各个支路的电流并进行谐波分析,通过判断不同次数谐波电流的变化率辨识出具体的失谐元件。给出了该方法的原理和具体实现过程,推导了不同元件的失谐度与谐波电流变化率的理论表达式,以此为基础分别提出滤波器失谐、滤波器串联和并联部分失谐元件及失谐程度的判据。通过对单调谐和双调谐滤波器的仿真计算,验证了所提出方法和判据的正确性和有效性。该方法仅需对原有滤波器进行简单改造即可实现,扩展了滤波器的功能。可实现直流滤波器失谐元件的在线准确、快速辨识,具有较好的实用价值。     

基于可控电抗器的自动多调谐滤波器仿真研究

利用单条LC串联支路抑制多次谐波是构成一种新的调谐滤波器的设想,是通过调节可控电抗器补偿绕组中的谐波磁通电流,连续调节电抗器在不同谐波频率下的电感量,达到消除失谐和抑制多次谐波的目的.在Ansoft中建立了可控电抗器有限元仿真模型,分析了电抗器的工作特性;并且应用Matlab Simulink建立了自动调谐滤波器滤波实验的仿真模型,验证了滤波器的补偿调谐性能和多调谐滤波作用.同时分析也表明,滤除低次谐波比滤除高次谐波需增加更大的谐波控制电流.因此在设计这种单支路多调谐滤波器的可控电抗器主电抗时,应以滤除最低频率的电感量为主电感设计值,实际能考虑的支路数也不宜太多.     

高压直流输电交流滤波器参数的计算

无功补偿和电压控制是高压直流输电工程中的重要问题。交流滤波器可以滤除交流侧谐波并补偿无功功率,所以广泛应用于高压直流输电工程中。交流滤波器必须满足在各种工况下的交流侧谐波性能和无功功率补偿要求。首先给出单调谐滤波器参数计算的方法和精确公式;在双调谐和三调谐滤波器的参数计算过程中,通过把双调谐、三调谐滤波器等效成2个或3个单调谐滤波器,先计算得到各个单调谐滤波器参数,再经过该文给出的等效公式得到双调谐和三调谐滤波器参数,并通过定值计算和性能计算验证交流滤波器的元件参数能够符合系统要求。给出了一个三调谐滤波器计算的例子。通过仿真,得到三调谐滤波器和等效的3个单调谐滤波器的阻抗频率特性曲线,并加以对比,结果表明这种参数计算方法符合工程精度要求。介绍了另一种基于交流滤波器阻抗频率特性的滤波器参数计算方法并将两者做了对比,分析了2种滤波器参数计算方法的优缺点。     

基于改进多目标粒子群的HVDC交流滤波器优化设计

高压直流输电（HVDC）系统中的换流器在运行中会生成大量谐波电流,为减小其对交流系统的不利影响以及保证直流输电线路电能的有效传输,必须在换流母线上装设交流滤波器。针对现有HVDC系统交流滤波器设计方法的局限,建立了以滤波器投资成本和交流母线电压总谐波畸变率为目标、以电话谐波波形系数为约束的交流滤波器优化数学模型,并提出改进多目标粒子群算法（MOPSO）实现交流滤波器多目标优化设计,该算法使用自适应网格的二级存储库,且添加了约束处理机制和一种特殊的变异算子来提高算法的搜索能力;采用模糊决策方法对多目标优化设计最优解进行选取。建立了±500 kV HVDC系统仿真模型,仿真表明,多目标优化设计的交流滤波器既可有效滤除换流器谐波又可节约成本,达到了滤波性能与投资成本之间的最佳平衡。     

电压暂降与谐波谐振监测点统一优化配置方法

在考虑投资成本具有限定性的前提下,提出了一种电压暂降和谐波谐振监测点的统一优化配置方法。定义并量化了电压暂降可观性指标和谐波谐振可观性指标;综合考虑了电压暂降与谐波谐振可观性以及投资成本经济性,基于层次分析法和模糊综合评价法给出了监测点配置方案综合性能的量化分析方法;提出了以配置方案综合得分最高为目标,以监测装置数不超过限值为约束的监测点统一优化配置模型,并基于离散粒子群优化算法进行求解;基于IEEE-30节点测试系统进行了暂降与谐振监测点统一优化配置,仿真结果表明所提方法可在确保配置方案所需监测装置数满足投资成本限定的条件下,获得电压暂降可观性、谐波谐振可观性与监测装置数目经济性三者协调最优的监测点配置方案。     

An optimal design of single tuned filter in distribution systems

This paper proposes an optimal design of single tuned shunt passive filter for the Underground Ramsis Metro Substation (URMS) using linear programming technique as a conventional technique and fuzzy linear programming (FLP) technique as a modern technique. The optimal filter parameters are obtained to overcome the harmonics generated in the voltage and current waveforms, due to the non-linear characteristics of the rectifiers, which distort the voltage and current waveforms at the point of common coupling (PCC). The harmonic levels are analyzed at different loading conditions using the fast Fourier transform (FFT) on MATLAB optimization program. The proposed optimal design of harmonic filter is based on minimizing the cost of the filter parameters and its losses. Both techniques are applied on the system under study. From the results, the THD levels of the line current and the bus voltage are reduced to be within the standard limits. A comparison between the optimal design filters is carried out using the LP and FLP techniques. However, the lowest cost of filter is obtained using the FLP technique.     

Optimal sizing and limitations of passive filters in the presence of background harmonic distortion

In this paper, the optimal sizing and limitations of shunt, passive, single-tuned harmonic filters for industrial loads are examined. The investigation takes into account not only harmonic current sources due to nonlinear loads, but also the presence of background voltage harmonic distortion. First, an analytical approach in simplified cases is developed, which leads to closed form expressions. These expressions help in gaining a deeper insight into the role of the filter branches and the influence of the various parameters of the system. They also show, both quantitatively and qualitatively, the limitations of passive filters with respect to harmonic control. Next, the general case of this constrained optimization problem is formulated and solved using genetic algorithms. The constraints ensure acceptable solutions in accordance with Standard recommendations, utility regulations and filter parameter variations. The proposed objective function to be maximized is a modified version of the power factor and ensures the optimal solution among acceptable ones. Through extensive simulations of an example system for a variety of voltage and current harmonic levels, potentialities and limitations of filter branches are thoroughly investigated. Practical conclusions drawn can be considered as guidance on engineering judgment for harmonic control in any specific application.     

计及不确定性和谐波畸变的分布式电源最优配置

针对配网中存在谐波畸变,且存在多种不确定因素的问题,在分布式电源(distributed generator,DG)优化配置模型中考虑了谐波畸变限值,并利用区间数表示不确定因素。DG优化模型以DG成本电价、网络损耗及电压稳定性为指标,并在满足配网潮流安全性约束的基础上增加谐波畸变限值的约束,建立多目标优化模型。最后利用基于区间TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)算法定量分析不确定因素的影响,并与非劣排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm,NSGA)相结合求出DG最优配置方案。算例验证表明该方法可有效降低谐波畸变率,实现DG发电效益和供电质量的综合最优。     

多谐振最优伺服控制器在中频电源中的应用

针对标准线性二次型调节器(LQR)不能无静差跟踪参考以及比例谐振(PR)控制器带非线性负载时输出电压总谐波畸变率过高的问题,提出一种多谐振最优伺服控制算法并应用到中频电源设计中。该方法能够实现闭环系统稳定和渐进跟踪,同时还具有动态响应快、抑制谐波能力强的优点。建立中频电源系统模型,并对最优控制和多谐振伺服控制进行理论分析,通过系统矩阵维数增广的方法将最优跟踪问题转化为最优调节问题,利用Matlab软件的lqr函数求解出状态反馈增益矩阵。通过仿真软件和实验样机对整个系统进行了仿真和实验验证,结果表明:所设计的控制器使闭环系统具有良好的稳态性能和动态性能,稳态电压稳定在114.8~115.2V,动态响应恢复时间在10ms以内,对非线性负载具有较强的谐波抑制能力,输出电压总谐波远少于PR控制和鲁棒控制等方法。     

基于SAPF的电网多节点电压谐波优化补偿方法

随着局域配电网中非线性负载的分布式接入,以谐波就地补偿为目标的并联型有源电力滤波器（shunt active power filter, SAPF）传统配置方式需要接入大量治理设备,存在治理效率低、成本高问题。因此,出现了面向局域配电网谐波全局综合抑制的SAPF优化配置问题。首先利用诺顿等效法建立局域配电网谐波电压优化补偿目标函数;其次,结合非线性规划原理和几何辅助分析法对优化问题进行求解,确定SAPF在系统中的安装位置和最优配置容量,提出一种基于SAPF的电网谐波电压优化综合抑制算法;最后,通过搭建IEEE-18节点仿真模型,对所提出的算法进行验证。在网络非线性负载的不同分布情况下,配置结果都具有良好的治理效果,可通过更少数量、容量的SAPF实现配电网整体谐波畸变的高效抑制。