直流配电网多变流器纹波谐振问题研究

纹波是直流配电网中一种典型的电能质量问题。纹波谐振不仅影响直流配电网的电能质量,还会危及系统的安全稳定运行。探究了纹波在直流侧网络结构中的谐振现象;对接入端交流侧出现电压畸变和三相不平衡等情况引起的纹波从机理上进行了分析;建立了含变流器的直流配电网的等效电路,推导了变流器接入个数及接入位置对纹波谐振的影响关系;考虑各变流器间的耦合作用,推导了各变流器之间的耦合系数,研究了耦合作用对纹波谐振的影响。仿真结果验证了理论分析和所建模型的正确性。     

柔性直流配电网纹波形成机理与叠加特性

直流配电网是未来配电系统发展的新趋势,其电能质量问题是需要关注的重要问题之一。其中纹波的影响因素多、涉及面广,是一种常见的直流电能质量问题。结合直流配电网的拓扑结构、变流器交流侧的特性,分析由于交流负荷非理想特性及交流电源不理想因素而引起的直流纹波形成机理。在此基础上,对交流接入端三相对称和不对称情况下正序谐波、负序谐波及零序谐波在直流侧产生的纹波及相互间的叠加情况进行频域分析,建立了纹波叠加特性与交流谐波次数和相位的关系。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

直流配电网电能质量研究综述

直流配电网供电容量大、可靠性高、可控性强,已成为电力系统重要的发展方向之一。电能质量是直流配电网规划设计与运行控制的关键问题。文中探讨了直流配电网电能质量的特征,阐述了电能质量事件的产生机理、影响及评价指标;分析了直流配电网电能质量扰动传递特性,并在此基础上梳理了电能质量扰动定位的一般方法和框架,讨论了适用于直流配电网电能质量扰动定位的方法;综述了直流配电网电能质量控制的研究现状,归纳了不平衡电压、电压偏差、电压波动和谐波的控制方法。最后,从直流配电网电能质量指标定义及其关联性、多级直流配电网扰动溯源的复杂性、直流电能质量动态分区治理的混杂性等方面对直流配电网电能质量未来研究趋势进行了探讨。     

直流纹波对直流电能表的影响分析

对直流电能的测量,方法一是使用一个直流电压表和一个直流电流表分别测量其有效值,然后两者相乘得出其直流功率后计算电能值;方法二是对电压和电流同步采样,使用瞬时功率积分计算电能值。由于直流信号叠加了纹波信号,通过理论分析和设计仿真,分析直流纹波对这两种方法测量误差的影响,为直流溯源和直流测量提供理论参考。     

风电变流器直流母线电容器的纹波谐振问题

纹波是风电变流器直流侧的一种典型电能质量问题,纹波谐振不仅会影响直流侧的电能质量,严重时还会危及风电系统及其组件的安全稳定运行。介绍了薄膜电容器在风电变流器直流侧中的应用及其实际的等效电路模型;探究了风电变流器直流母线及薄膜电容器的杂散参数对直流侧纹波电流的影响;分析了风电变流器直流侧电容器因纹波谐振而过热损坏的失效机理,并推导出了其固有谐振频率的数学表达式。最后在MATLAB/Simulink中搭建了计及杂散参数的永磁直驱式风电系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析和所建模型的正确性。     

基于粒子群算法的直流配电网电压波动研究及算例分析

为了降低电压波动对直流配电网直流电能的不利影响,设计了一种基于粒子群算法的直流配电网电压波动分析方法。开展直流配电网电能质量分析,通过直流配电网结构研究电压偏差产生的影响,深入探讨了电压纹波特征、波动程度和暂降作用机理。研究结果表明：每种类簇下的轮廓系数都接近1,此时可选择特征集方法来准确分析直流电能质量的扰动形态。对少数样本实施训练时,准确率可以达到92.3%以上。以支持向量机(support vector machine, SVM)算法则可以防止产生局部极值的缺陷,实现准确率的明显提升,更适合小样本数据的扰动性能分析。以所提算法进行处理时可以实现准确率的进一步提升,从而优化粒子群算法数据处理性能,但需要比多分类SVM占用更长处理时间。     

多电压等级交直流配电系统潮流分析

随着分布式电源及直流负荷的发展,兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。基于电压源型换流器的直流配电网具有可控性强、电能质量问题少、经济性好等优点,但同时也引入了有别于交流配电网的潮流计算问题。为此,文章首先建立了考虑换流器损耗以及直流变换器损耗的潮流计算模型,并给出损耗参数计算方法。其次介绍了直流系统潮流模型的求解方法,重点考虑了电压源型换流器和DC/DC变换器控制方式对潮流计算的影响,针对不同的控制策略给出不同的潮流求解方法,并给出了当潮流越限时几种有效的解决措施。最后利用IEEE 33节点直流配电网算例验证了提出的损耗模型的正确性和潮流求解方法的有效性。     

直流配电网电能质量的综合评估

现有的电能质量评估方法都是针对交流系统的,并不能很好地适用于直流电网。为探索直流配电网在提升电能质量方面的优势,进而做好直流配电网可行性分析,需要一种适用于评估直流配电网电能质量的新方法。提出了基于主成分分析的直流配电网电能质量综合评估方法,构建了相应的综合评估指标体系。结合算例表明,采用所提方法可以用于评估直流配电网电能质量,过程科学,结果合理,具有可行性。     

直流配电网电能质量指标定义及关联性分析

直流配电网以供电能力强、可控性好、高效可靠和适应可再生能源接入等优势,已成为未来配电系统的发展方向。直流电能质量是规划、设计、运行和控制的核心问题之一,而源荷波动性、扰动多样性和功率变换设备敏感性使其呈现新的特点。该文首先分析交直流电能质量的差异,对比交流电能质量体系,依据国内外相关文献及标准,对直流谐波、电压波动与闪变、电压暂降、电压不平衡、电压偏差等进行定义,从而构建直流电能质量指标体系。由于直流电压的零频特性及直流配电网特殊结构,不同的直流电能质量现象之间存在明显的关联性,该文对谐波与波动、偏差与稳态不平衡、暂降与暂态不平衡间的关联性进行分析,指出其在直流电能质量评估、指标限值制定等方面的重要作用。选取直流配电网典型案例,分析不同工况下各个电能质量现象的产生机理,依据指标定义推导指标与相关参数的定量关系,通过Matlab/Simulink搭建模型,对产生机理及指标关联性进行验证。     

电动汽车充电纹波对直流电能计量影响分析

现有电动汽车直流充电桩的输出电压高、电流大且带有纹波,传统直流电能计量方式并未考虑大功率工作条件下纹波对其计量准确性的影响。为此,结合充电桩直流产生原理,根据直流充电机输出纹波特点和充电桩用直流电能表、直流电能计量模块的工作原理,重点研究和分析直流电能计量不同算法对带有纹波的高功率直流计量时存在的误差影响。分析了纹波影响规律,借助标准源和标准表进行验证,并在此基础上定量确定高功率状态下直流纹波对直流计量影响,为直流充电电能的准确计量、优化直流计量算法等提供依据。     

基于准Z源有源功率解耦的改进调制策略

为了抑制直流侧存在的二倍工频(2ω)脉动,传统单相准Z源通常需要设计庞大的准Z源阻抗网络,针对此问题,研究一种基于准Z源的有源功率解耦方法来抑制其二倍工频脉动。首先,通过状态空间平均法建立了有源功率解耦型准Z源拓扑的工作模型,分析了不同工作状态对解耦电路元件参数选取的影响,据此提出一种改进的调制策略以减小解耦电路电感电流波动。其次,采用主电路双环控制和基于PR控制器的解耦电路控制实现二倍工频解耦。最后通过仿真验证了结论。结果表明:改进调制策略后能有效地降低准Z源阻抗网络和解耦电路电感电流波动,准确完成二倍工频功率解耦,且有效地降低了直流链电压的波动,提高了逆变器运行稳定性。     

低输入电流纹波大升压比差动Boost型逆变器研究

为减少功率变换级数以及低频纹波对输入直流电源的影响,具有大升压能力和低输入纹波的单相逆变器具有重要的研究意义。本文深入研究了大升压比差动Boost逆变器电路拓扑、纹波抑制策略、电流纹波回路、输入电流反馈和输出电压复合控制策略。在传统波形控制基础上,通过输入电流反馈在输出滤波电容上叠加低频偶次电压来进一步减小输入电流中相应偶次谐波分量,使逆变器输出侧低频脉动功率在输出滤波电容与负载之间传递,阻断其向输入源传递;采用前馈与比例积分控制策略提高输出电压质量和输入电流质量。不同负载下的实验结果验证了这种变换器的可行性。     

冲量控制技术消除开关电源低频纹波的研究

介绍了直流斤关电源工作原理及其输出低频纹波产生的原因,提出了基于冲量等效原理的冲量控制技术如单周控制技术.并将其应用于直流开关电源中以消除直流开关电源的输出低频纹波.以Buck电路为例进行的仿真研究表明.其输出低频纹波小于5mV,基本上达到预期目标.在此基础上搭建了实验电路,实验结果表明,其低频纹波较大.但不大丁20mV,且远小于一般要求的100mV.产生低频纹波原因是电路误差、测量误差以及高频纹波和高频干扰.仿真和实验证明了所述观点的正确性.     

基于SVM的直流电能质量扰动分类算法

近年来分布式能源发电的规模逐渐扩大,更具优势的直流供电技术也随之飞速发展,未来电网的主要模式将大概率趋向交流电网和直流电网混联的电网结构.其中交流电能质量问题已逐渐成熟,而相应的直流部分仍有待研究.对直流电能质量扰动波形进行有效区分与准确辨识,是研究直流电能质量必不可少的环节.直流电能质量扰动波形分类算法研究对直流配电...     

基于改进VMD算法的直流微网纹波检测方法

凭借线路成本低、效益高等优势,直流微网成为未来新的配用电趋势,但其多源多变换的特点易导致系统中存在多种形式的纹波发生源。纹波的大量存在不仅直接影响直流微网电能质量,且不便于准确计费,能否准确检测纹波对于直流微网的可靠供电有着重要意义。本文提出了一种基于改进变分模态分解算法（modified VMD,MVMD）的纹波检测方法,可用于稳态纹波与暂态纹波的准确检测。在MVMD方法中,首先基于频谱特征相关度的方法确定最佳分解尺度,通过VMD算法将直流检测信号分解为一系列的本征模态分量（IMF）,然后进行希尔伯特变换（HT）,可获得纹波分量的一系列参数,以及暂态纹波信号起止时间。最后采用MVMD方法与经验模态分解（EMD）算法进行对比,实验证明所提出方法相比EMD算法具有较高的检测精度以及噪音鲁棒性,适用于直流微网的纹波监测。     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

基于耦合电感的低纹波数字DC/DC电源

针对数字开关电源比模拟电源输出纹波大的问题,介绍了一种降低数字开关电源输出纹波的有效途径.利用耦合电感滤波网络,达剑低纹波的要求,同时不会破坏原开关电源的动态性能.基于AFS600混合信号FPGA搭建了数字DC/DC电源平台,实现了片上控制系统.实验证明,输出纹波得到了有效抑制,纹波降低了50%.     

航空静止变流器的输入纹波电流特性研究

航空静止变流器(aviation static inverter,ASI)作为飞机电源系统的典型负载,其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式,为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型,从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。