低谐波双级饱和叠形磁控电抗器

近年来国内外的新型可控电抗器在电气化铁路动态无功补偿装置、自动调谐消弧线圈等方面取得了较好的应用,但在减少单相应用条件下可控饱和类电抗器所产生的谐波比较困难。为了降低单相磁控电抗器产生的高次谐波,进一步减小磁控电抗器在双极饱和磁控电抗器产生的较高次谐波电流的含量,提出在极限饱和条件下将铁心设计为磁饱和结构,并概述了叠形磁饱和电抗器的谐波消波原理。对所提的叠形饱和磁控电抗器进行仿真研究的分析结果表明,采用该叠形饱和磁控电抗器铁心结构,可以将现有的单级限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到1%。     

基于分级磁阀结构的三相磁控电抗器谐波抑制研究

为了降低磁控电抗器MCR产生的谐波对电网的影响,笔者提出将MCR工作铁心设计为分级磁阀结构,并建立了这种铁心结构的磁路等效数学模型。在分析一般磁控电抗器谐波分布特性的基础上,给出了分级磁阀结构电抗器的谐波抵消原理。计算结果表明分级磁阀结构电抗器将现有MCR半极限饱和条件下输入电网的最大谐波电流含量由6%降低到3%。     

降低磁控电抗器温升的磁阀结构

磁阀式磁控电抗器铁心磁阀工作在半饱和或饱和状态时,会造成磁控电抗器局部温升较高,绝缘易老化,影响了它的使用寿命。为此研究出新型磁阀结构,通过经验公式和仿真,验证了新型结构能降低磁控电抗器铁心的温升。     

连续饱和型磁控电抗器数学模型及谐波的数值计算

不同结构及尺寸的磁阀对磁控电抗器输出的谐波电流含量有不同的影响。通过对分级磁阀结构的分析,提出结构更为简单的新型磁阀——连续型磁阀。这种磁阀结构不存在分级面积及级数等问题,从而分析与设计得到简化。利用小斜率理想磁化模型及积分思想建立了连续型磁阀的等效磁化特性模型,进而得出该磁阀结构的磁控电抗器(连续饱和型磁阀式可控电抗器)的谐波特性模型。在此基础上,对连续饱和型磁控电抗器的控制特性和谐波特性进行了分析。理论研究表明:连续饱和型磁控电抗器对除3次外的5、7次谐波电流有较好的抑制效果,均不超过额定电流的0.8%。借助磁控电抗器MATLAB仿真模型进行仿真验证,实例仿真结果表明文中建立的连续饱和型磁控电抗器数学模型及其谐波理论分析是正确的。     

双级饱和磁控电抗器谐波抑制优化技术

双级饱和磁控电抗器(TSMCR)的工作铁心中含有2个长度和截面积都不相等的铁心柱,合理设计各铁心柱的长度和截面积,可有效减小TSMCR在动态调节过程输出谐波电流的大小.通过对TSMCR结构特点的分析,引入了2个关键设计参数:2个铁心柱的截面积比和长度比,并利用这2个参数建立了TSMCR的一般化数学模型.在该数学模型的基...     

多级饱和磁阀式可控电抗器谐波分析数学模型

提出了一种新型基于铁心分段饱和原理的多级饱和磁阀式可控电抗器的结构(Multi-Stage Saturable Magnetic-Valve Controllable Reactor,MSMCR),可有效减小磁阀式可控电抗器输出电流中所含的谐波。该装置的铁心部分由多个具有不同长度和面积的多级磁阀截面构成,各级磁阀在工作过程中由于磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流,通过各磁阀产生谐波电流的相互补偿可达到减小输出电流中所含谐波的目的。本文依据该装置铁心结构上的特点,建立了MSMCR谐波特性的数学模型,并得到以下结论:影响MSMCR输出谐波大小的主要因素有三个,分别为铁心分级的数量及各截面的长度和面积,其中后两者对MSMCR输出谐波影响最大。通过粒子群算法对截面参数进行优化设计,可使得MSMCR输出的总谐波电流最大值理论上不超过额定输出电流的2.6%。通过仿真得到的波形和理论波形相符,结合实验分析验证了数学模型的正确性和MSMCR抑制谐波的有效性,提高了磁控电抗器的谐波性能。     

基于分级磁阀可控电抗器的谐波特性研究

针对磁阀可控电抗器(magnetic control reactor,MCR)产生谐波影响电网的问题,提出将MCR铁心设计成分级磁阀的结构。为此,从理论上比较单级和多级磁阀可控电抗器产生谐波的原理,推导出四级磁阀电抗器谐波电流的表达式,分析了电抗器在不同工作状态下各饱和度之间的关系,对两种不同结构磁阀电抗器进行模拟仿真和试验数据对比,得出与理论分析基本吻合的结论,表明四级磁阀可控电抗器可大大减少总谐波含量。     

新型磁控电抗器特性谐波研究

为了提高谐波抑制效果,提出了一种具有圆台型磁阀结构的磁控电抗器。根据电路等效的思想对提出的新型磁阀结构磁控电抗器进行了理论分析,推导了相应的磁化曲线,通过傅里叶变换建立了其输出谐波的数学模型,理论计算结果表明新型磁阀结构磁控电抗器的谐波特性优于传统磁控电抗器,并建立Matlab模型进行实例仿真,进一步讨论了该新型磁控电抗器的结构参数θ对其输出电流、各次谐波含量和响应时间的影响。     

n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法

多级磁阀结构的提出在一定程度上有效减小了磁控电抗器输出电流的谐波含量,但也引入了磁阀的级数和磁阀尺寸的优化、电抗器容量变化及结构设计制造复杂等一系列问题。一方面,从磁控电抗器的磁阀结构出发,详细建立了n级饱和磁阀式可控电抗器的磁化特性、电流特性的数学模型,在此基础上,对采用准优化、面积渐变、半径渐变和优化4种设计方法的n级饱和磁阀式可控电抗器,从谐波、容量、结构复杂度等多方面进行综合分析,确立了相对最优的磁阀级数与尺寸设计方案。另一方面,研究了n级饱和磁阀式可控电抗器主要参数之间的关系,同时指出其在MATLAB中仿真模型的参数设计方法。仿真结果验证了所给出的n级饱和磁阀式可控电抗器仿真方法的有效性及结构特性分析结论的正确性。     

双级磁阀可控电抗器振动特性试验研究

磁致伸缩效应是变压器、电抗器铁心振动的主要原因,文中基于内能机械能守恒理论,分析了双级磁阀可控电抗器铁心正常运行和含有直流分量时的振动机理,并通过搭建振动试验测量平台,测量了电抗器正常空载情况下铁心上不同点振动加速度,分析了相应的振动特性。进一步对直流偏磁情况下的双级磁阀可控电抗器振动特性进行测量。结果表明:电抗器铁心振动随直流分量的增加而增大,波形畸变程度加剧,各次谐波都呈现增加趋势,且增幅各异。研究结果验证了双极磁阀电抗器铁心直流偏磁振动特征,同时为后续的减振降噪提供了试验基础。     

基于谐波注入算法的变频器驱动下PMSM损耗抑制方法

永磁同步电机(PMSM)在变频器驱动下运行时,受变频器所产生的含量较高的时间电流谐波影响,电机的损耗会大幅增加,这将严重影响到电机运行的安全性与稳定性,而通过对电机本体结构进行优化的传统方法所带来的损耗抑制效果有限,不足以解决问题。针对此,从电机的控制策略出发,提出了一种基于谐波注入算法的PMSM损耗抑制方法,通过对成分含量最高的5次、7次时间电流谐波进行抑制,来降低变频器驱动下电机的损耗。以场路耦合联合仿真模型为计算工具来验证算法的有效性,结果表明在加入谐波注入算法后电机的损耗降低了24.9%,所达到的效果较好,为电机的损耗抑制提供了一种参考。     

基于多通道信号分离器的MMC网侧背景谐波电流抑制策略

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)受电网背景谐波影响输出谐波电流的问题提出抑制策略。通过计算子模块能量波动函数得到MMC在背景谐波影响下的输出电压,进而分析了MMC网侧背景谐波电流产生的规律。利用交叉解耦复数滤波器设计了多通道信号分离器,实现了对MMC网侧谐波信号的分离提取。对所分离的各次谐波建立了MMC数学模型,并以此为基础设计了谐波电流抑制器;通过搭建双端HVDC输电模型对理论分析和抑制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,MMC网侧输出背景谐波电流规律与理论分析吻合,所提出的抑制策略能有效降低MMC网侧电流中的背景谐波含量。     

快速响应磁控电抗器抑制特高压操作过电压研究

针对高电压等级电网的过电压限制与无功补偿存在矛盾的问题,提出了一种大容量并具有快速响应能力的磁控电抗器的设计方案.磁控电抗器的本体采用单相双绕组结构,保证了运行可靠性;接入电网的三相电抗器组的工作绕组以星形联结,中性点接小电抗,控制绕组为三角形联结以减小输出谐波;通过对低压控制回路直流电压的调节实现对电抗器输出容量的控制.提出2种励磁方式实现了磁控电抗器响应速度的大幅提高;也可采用控制绕组短接的方法实现电抗器容量的突增,以限制线路的操作过电压水平.应用一条1000 kV特高压线路模型,对采用常规并联高压电抗器和磁控高压电抗器时对三相对称合闸过电压的限制效果进行了计算分析,结果表明应用快速响应磁控电抗器可以对特高压线路操作过电压进行有效限制.     

Suppressing harmonics in four‐quadrant AC‐DC converters with chaotic SPWM control

In this paper, a new chaotic sinusoidal pulse width modulation (chaotic SPWM) control is proposed and implemented in a four‐quadrant AC‐DC converter for harmonics suppression, where a chaotic carrier plays a key role. Further, the relationship of the harmonic distribution and carrier frequency is derived by analyzing the harmonic components of the AC‐DC converter, which is useful for revealing the operation principle of the chaotic SPWM control for harmonic suppression. Finally, the simulation and experimental results illustrate the effectiveness of the proposed chaotic SPWM control on harmonics reduction. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于磁控电抗器的谐波励磁方法

为了降低磁控电抗器(MCR)补偿无功功率时工作电流中的谐波含量,提出了一种新的抑制MCR谐波的方法。该方法利用MCR特有的工作方式,在其低压直流控制绕组中加入谐波电压,让其产生的特定次谐波磁通抵消铁芯中由于MCR铁芯饱和后磁化曲线非线性的影响,从而使各分支工作绕组中生成的电流中不含有该次谐波电流,这样便可有效抑制总工作电流中的谐波生成,使总工作电流谐波含量极小。同时本设计将MCR控制绕组中直流控制电压的调节与谐波电压的生成控制结合在一起,从而实现了一个直流控制电源双重功效的作用。使其在直流控制交流及谐波抑制两个方面具有低压控制高压、小容量控制大容量的优点。通过理论分析及实验仿真,证明了所述方法的可行性及有效性。     

基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法*

针对电网直流分量和高次谐波对谐波电流检测精度的影响,提出了一种基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法。该算法在传统ip-iq法的结构上加入了改进型SOGI滤波环节,有效滤除了输入信号中的直流分量同时还抑制了高次谐波,改进型SOGI的锁相环在电网电压含高次谐波和直流分量的情况下能提供稳定的电网电压频率,从而能够更准确检测出谐波电流。仿真算例对比分析了传统ip-iq法和基于一般SOGI的ip-iq法,验证了文中提出的谐波检测方法在电网含直流分量和高次谐波时的有效性和可靠性。     

UPS逆变器谐波抑制环的分析与设计

在非线性负载电流峰值系数较大时,不间断电源UPS(uninterruptible power supply)逆变器的输出电压的总谐波失真度THD(total harmonic distortion)难以达到标准要求。基于dq0同步旋转坐标系的谐波抑制方法可消除指定次谐波,从而改善输出电压的THD。介绍了该谐波抑制方法应用于三相四线制UPS逆变器的控制环路结构,并推导了谐波抑制环在dq0同步旋转坐标系下的控制方程,从而得到了环路被控系统的动态模型。在此基础上,改进了谐波抑制环的环路结构以实现dq轴在低频段的解耦,并设计了环路控制参数。最后,在三相四线制T型三电平逆变器平台上通过实验验证了谐波抑制环设计的有效性。     

基于独立成分分析的谐波检测

谐波对电力系统及电气设备有很大危害。谐波检测是抑制谐波的重要环节,由观测信号分离所含的未知谐波信号是谐波检测的目的。作者基于独立成分分析算法的有关理论,将该算法应用到谐波检测中。该方法只需一个周期的待测信号,通过构造适当的混合信号,便可使用独立成分分析算法进行运算。利用MATLAB仿真含有谐波的信号,应用该方法进行检测,结果表明,该方法不但可检测谐波次数、幅值和初相角,还可检测间谐波,且检测精度较高。