新型工业变流系统间谐波与次谐波特性分析

通过对新型工业变流系统主电路拓扑结构的分析,利用开关函数法对其整流器和逆变器进行统一调制建模。通过分析其交直流侧的频率变换关系,揭示交流侧谐波、间谐波与次谐波的产生过程,将3者的分析统一起来。通过新型工业变流系统变流器两侧交流系统在直流侧的互调产物,推导间谐波的理论公式及相序特性,以及直流侧的纹波频率特性,揭示新型工业变流系统中间谐波的产生机理。最后通过仿真实验验证上述理论分析的正确性。     

三相变流器的谐波/间谐波统一调制分析建模

为有效揭示谐波、间谐波的产生机理,建立准确的变流器分析模型,直接从变流器的工作过程入手,引入开关调制函数,通过建立三相变流器的调制分析模型,将各种变流器的谐波分析模型较好地统一起来。分析变流器交直流侧间的频率变换关系能够很好地反映变流器两侧各种谐波和间谐波的产生过程,在此基础上指出变流器直流侧含有非整数倍基频干扰项是交流侧出现间谐波的直接原因,综合了谐波和间谐波的分析过程。该分析方法具有直观和普适性好等特点,并能直接延拓到其它各种变流器的谐波和间谐波的产生过程分析。仿真实验验证了该方法的有效性。     

异步联网HVDC系统中间谐波产生过程分析

通过建立HVDC换流站的调制分析模型,详细推导了换流站交直流侧间的频率变换关系,并基于互调理论,详细分析了两侧交流系统间的相互影响,从而得到中间直流连接环节的频率特征。然后,利用调制规则,很好地揭示了两侧交流系统的间谐波的严生过程。     

微网中双向DC-AC变流器的性能优化控制

为解决用于直流微网与交流电网相连的双向DC-AC变流器因受到交直流双侧母线电压谐波的影响而导致的交流并网电流波形质量恶化等问题,首次推导了考虑交直流双侧电压谐波情况下的DCAC变流器交流并网电流的表达式,揭示了交直流双侧电压谐波影响的本质和特征。同时引入DC-AC变流器交流侧并网电流dq轴分量的比例-积分-双重复控制策略以抑制上述影响。进一步针对数字化系统中存在的系统采样频率与基波频率比为非整数造成重复控制器增益显著衰减的问题,提出基于对期望采样数据进行局部线性插值的重复控制器增益提升方法,以增强重复控制器对交流电网电压谐波的抑制性能。详细的仿真和实验结果证明了理论分析以及所提交流并网电流波形质量优化控制策略的正确性和有效性。     

基于FFT和小波变换的交直流并联输电系统间谐波研究

运用谐波调制理论,结合开关函数的傅里叶分析,研究了在交直流并联输电系统下,交流系统供电电源含有畸变谐波时,直流线路和交流侧都产生间谐波的机理。给出了整流侧直流电压、直流电流以及交流电流产生的间谐波的一般形式。经过小波变换除去信号中的非稳态分量以后,再使用加窗快速傅里叶变换可以很好地得出其中的稳态分量。通过一个典型交直流并联输电系统数字仿真,同时在供电电源含有畸变谐波的情况下,对交直流系统的电压和电流量进行了间谐波计算。利用傅里叶小波分析综合分析法得到的仿真结果和计算结果相比较,验证了间谐波产生机理的正确性和有效性。     

直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制

传统的单极性与双极性单相逆变调制方法的推演是基于直流母线电压为理想恒定直流量的前提。在实际的单相系统中,交直流功率的耦合使得单相逆变器直流母线电压含大量二倍交流电压频率的纹波分量。若采取传统逆变调制,二次纹波分量又使得交流输出侧的三次谐波含量增加,影响交流输出侧的电能质量。文中采用双重傅里叶变换从理论上对输出电压的谐波特性进行评估,从而提出了一种在直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制方法。利用基于三阶广义积分器的增强型锁相环提取直流母线上的二次纹波分量,并通过在逆变调制系数中注入相反二次分量的方法,达到削弱输出侧三次谐波,降低交流总谐波畸变率的目的。最后,通过实验验证了所提主动调制方法的合理性和可行性。     

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。     

交流电子负载谐波分析与抑制

从系统整体角度出发,根据瞬时功率理论,分析了基于背靠背变换器结构的交流电子负载稳态时交直交之间的频率转换关系。当被试电源频率不同于电网频率时,结合互调理论,推导出直流母线电压谐波成分(包括互调产物)表达式,并揭示了并网输出电流谐波和间谐波产生机理。在此基础上提出一种合适的并网指令电流生成算法, 以抑制直流母线电压谐波的影响,改善并网输出电流质量。通过仿真和实验波形验证了理论分析和算法的正确和有效性。     

单相并网变流器直流电压波动规律分析

为分析单相并网变流器直流侧电压波动规律,从单相并网变流器数学模型出发,推导出直流电压瞬时值的时域表达式及各次谐波分量的幅值表达式,揭示了产生直流侧某次谐波电压的机理及各次谐波电压幅值与交流电压幅值、直流支撑电容、直流电压幅值及交流电流谐波分量间的关系。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

不平衡电压对双馈风电机组变频器的影响

为了研究电网电压不平衡时双馈风电机组运行特性,从分析负序基波电压对交直交变频器影响入手,得出了网侧变频器的交流侧电压会产生奇数次谐波,直流侧电容电压会产生偶数次纹波分量,双馈电机的电磁转矩和定子输出有功功率出现偶数次频率的分量。负序分量会造成网侧电流畸变,恶化电能质量。     

交直流并联输电系统的间谐波研究

针对国内对交直流并联输电系统中间谐波研究多侧重于检测而缺少对其产生机理及应用建模进行研究的现况,运用谐波调制理论,在交直流并联输电系统下,分析和比较系统在正常运行方式下,交流系统发生低频振荡及交流系统含有谐波源3种情况下,交直流并联输电系统产生间谐波的不同情况。同时分析和研究间谐波产生的机理,及其传递行为和相互影响,并提出间谐波产生的数学模型。最后基于Matlab/Simulink软件环境下通过一个典型交直流输电系统数字仿真和所推导数学模型的计算结果进行对比验证,实证该数学模型的正确性和有效性,为间谐波的测量和间谐波的治理提供理论依据。     

AC/DC变换器的谐波分析简化方法

以6脉波AC/DC变换器为例,采用调制理论法对其进行了谐波分析,针对变换器输入电压以及开关函数,分别对它们进行了序量分解以及序特性分析,并在此基础上利用三相序量乘积特性对变换器的谐波计算进行了有效简化。利用简化方法对变换器直流侧电压以及交流侧电流进行了谐波分析,并且与仿真结果进行比较,分析情况包括:电压无畸变、输入电压不平衡、电压畸变以及开关函数不平衡。结果表明当存在电压谐波畸变时会根据畸变次数不同产生不同次谐波电流,而当系统出现电源不对称或者开关不对称情况时,都会在其交流侧产生3、9、15等次谐波。该方法适用的范围广,简单易行,可推广到12脉波或更高脉波变换器中,但是对单相电路并不适用。     

直流调制改善交直流混联系统暂态稳定性的研究

文章研究了天广交直流混联系统中天广直流双侧频率功率调制对改善该混联系统暂态稳定性的作用,并做了基于实际系统运行方式的仿真实验,仿真结果表明,直流功率调制对减小系统第1个摇摆稳定峰值的效果比较明显;还基于典型两机系统的非线性直流调制控制器,构建了天广交直流混联系统的非线性直流调制控制器,并做了将其应用于实际系统的仿真实验.经综合比较得知,两种调制方式在改善系统的暂态稳定性方面的效果是相近的,且常规的双侧频率功率调制对电网运行的适应性更好.     

基于谐波状态空间建模的变换器交直流谐波耦合特性分析

基于谐波状态空间(HSS)理论对变换器进行建模,深入分析了变换器交直流谐波耦合特性。首先,通过数学推导,采用HSS理论对三相AC/DC变换器拓扑进行建模。HSS模型将交直流侧的各次谐波包括在内,反映了各频次谐波变量的作用关系。其次,通过该模型推导变换器的谐波传递函数,建立耦合阻抗图,分析交直流谐波耦合特性。该模型根据微电网中常用的电压源型三相AC/DC变换器建立,给出了变换器交直流谐波耦合阻抗的全局关系,可探究变换器两侧各个频次的谐波特性,并用于变换器并联、级联等结构的谐波分析。最后,在PLECS平台中搭建电压源型三相AC/DC变换器模型,与HSS模型计算结果进行对比,并通过实验验证了所提模型与谐波耦合特性分析的准确性。     

基于调制迭代谐波分析法的交直流混联输电系统多谐波源研究

提出了一种交直流混合输电系统多谐波源的分析方法,即调制迭代谐波分析法(modulation and iterative harmonic analysis,MIHA)。该方法将调制理论和迭代谐波分析法相结合,既合理模拟换流站的非线性行为,解决了交直流系统的接口问题,又通过迭代使谐波计算更准确。为验证调制迭代谐波分析法的正确性和有效性,以某个典型的交直流并联输电系统为例,采用该方法对其稳态运行状况编制了程序,并对交流网络、直流网络和换流器各处的谐波电压、电流进行了计算。同时,采用电力电子详细器件模型对其进行了时域仿真校核,证明了MIHA法的正确性和有效性。     

考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制

综合考虑直流系统整流侧和逆变侧控制量的调制,协调交流系统和直流系统各控制量,提出了一种考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,推导出换流母线电压对整流侧和逆变侧换流器传输功率的灵敏度解析表达式,并基于轨迹灵敏度建立以节点电压轨迹偏差和控制代价最小为综合目标的模型预测控制优化模型。然后,根据对系统控制轨迹的预测,进行交直流系统控制数量自适应调整和控制地点优选,以提高模型预测控制的效率,协调交直流系统各控制量进行电压滚动优化控制。最后,对交直流混联系统进行仿真,结果表明针对不同的故障场景,所提控制方法均能有效调制直流系统传输功率和熄弧角,全面协调交直流系统的各种控制手段,提高系统中长期电压稳定性。     

A control method for the matrix converter based on virtual AC/DC/AC conversion using carrier comparison method

This paper proposes a novel control method based on the virtual AC/DC/AC conversion for the matrix converter. The virtual AC/DC/AC conversion method is a very simple strategy to control the input current and the output voltage for the matrix converter. There are two new topics proposed in this paper. First, this paper proposes the minimum switching loss modulation on the virtual rectifier. In our proposed modulation, only two arms switching in the virtual rectifier using DC link current control by the virtual inverter can obtain clean sinusoidal input current. Second, a novel lean controlled carrier modulation on the virtual inverter is proposed. The leans of the triangle carrier are controlled by the duty ratio of the rectifier side pulse. The lean controlled carrier reduces harmonic distortion of the input current by avoiding interference between the rectifier control and the inverter control. These new proposals are confirmed by simulation and experimental results. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(3): 65–73, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20144     

交直流混联输电系统多谐波源的分析方法研究

研究了交直流混合输电系统的多谐波源的分析方法。通过比较现有高压直流系统谐波分析方法．提出了一种适用于交直流混联输电系统多谐波源的新方法调制迭代谐波分析法（MIHA）。该方法将调制理论和迭代谐波分析法（IHA）相结合．不仅合理模拟换流站的非线性行为．解决了交直流系统的接口问题．同时通过迭代使谐波计算更准确。