多谐波源系统耦合因子研究

在多谐波源的电力系统中,谐波源之间相互影响、相互干扰,研究谐波源之间的耦合机理及其权重计算对谐波源责任区分及谐波解耦有重要意义。将多谐波源系统分为集中式多谐波源系统和分布式多谐波源系统来讨论。对于集中式多谐波源系统,在高次谐波频率下,提出基于戴维南等效电路的多谐波源电力系统模型,并给出诺顿等效电路,然后利用偏最小二乘法估算耦合因子大小。对于分布式多谐波源系统,同样建立模型,估算谐波源互阻抗,给出耦合因子大小。最后,集中式多谐波源系统以5谐波源系统为例,建立了MATLAB仿真模型,计算耦合权重;分布式多谐波源系统以IEEE 13节点为仿真模型,给出耦合因子大小。     

树状分布的多谐波源治理系统解耦与稳定性寻优

考虑到配电网内多谐波源及其治理装置成为多目标、非线性的耦合系统,为此将研究多谐波治理系统的解耦与稳定性。首先采用可拓学物元理论及非干预式策略实现多谐波源耦合权重的量化,然后在物元节点形成的树形拓扑上建立起多谐波源治理系统的关联矩阵,并采用雅克比矩阵的非线性反馈理论实现关联矩阵降阶或关联系数降低。在此基础上,运用改进型粒子群算法实现了解耦结果的稳定性寻优。最后,通过仿真模型,验证了多谐波源治理系统解耦算法与稳定性寻优策略的可行性。     

多谐波源系统的非迭代式谐波潮流分析

为研究多谐波源系统的电能质量问题,提出一种快速的非迭代式谐波潮流分析算法。该算法将基频下的谐波源视为恒功率负荷,根据基频结果计算谐波源的运行参数及模型。联立求解系统的谐波导纳方程和谐波源模型方程,无需迭代即可得到系统中所有节点的各次谐波电压。该算法可考虑谐波源的各次谐波电压和谐波电流之间的相互耦合,也可考虑系统中多个谐波源之间的相互抵消作用。算法以AC/DC整流装置类谐波源为例阐述,可拓展应用于含其他非线性电力电子装置类谐波源的系统中。以存在多个分散式谐波源的实际系统为例,Matlab编程实现算法并与PSCAD时域仿真对比,结果表明:算法准确度高、计算速度快。     

分析谐波劣化机理的逆变器灰箱宽频域矩阵模型及求解方法

大量参数未知的商用逆变器接入电网,宽频域谐波劣化问题严重,影响自身及其他设备正常运行。基于在线数据和数值分析方法,建立和求解逆变器谐波源和谐波耦合导纳的矩阵模型是解决该问题的关键步骤。文中提出一种灰箱宽频域矩阵模型,并提出基于数值回归拟合的求解方法：首先,利用端口电压、电流频域关系对矩阵模型的具体形式进行推导;然后,将逐步回归算法推广到复数域以求解矩阵模型参数;最后,通过MATLAB/Simulink的逆变器并网仿真系统验证所提模型和算法的有效性。结果表明：所提灰箱宽频域矩阵模型及求解方法可量化逆变器自身谐波源作用、背景谐波电压与并网谐波电流之间的直接耦合及交叉耦合关系,为分析谐波劣化机理提供参考,其精度及求解用时均优于其他模型及其他复数域多元回归算法。     

晶闸管可控电抗器的谐波产生特性研究

基于晶闸管可控电抗器(TCRs)的谐波耦合矩阵模型,对TCRs的谐波产生特性进行了深入分析。TCRs的频域谐波耦合矩阵模型,以完全解析的公式将TCRs端口各次谐波电压和各次谐波电流之间的互耦合和自耦合关系直观地展示出来。通过对矩阵元素的物理意义和取值规律进行研究,分清了在TCRs谐波产生过程中的主要和次要影响因素,进而提出了TCRs的忽略谐波电压共轭影响的模型、解耦的模型和恒流源模型,给出了各简化模型的解析计算公式,并研究了触发延迟角对简化模型精度的影响。分析表明:当触发延迟角小于70°时,简化模型具有较高的精度;当触发延迟角大于70°时,各简化模型都将引入不同程度的误差。研究结论可为工程应用中TCRs谐波源模型的合理选择提供理论参考。     

LCC-MMC混合直流输电系统直流侧谐波电流计算

针对一种在整流侧和逆变侧分别采用电网换相型换流器和模块化多电平换流器(MMC)的混合直流输电系统,提出了直流侧谐波电流频率计算方法和完整流程。在整流侧采用三脉动谐波电压源,等效了12脉动换流器的谐波输出特性;在逆变侧使用电容串联电感的无源结构,作为MMC直流侧等效电路;线路参数计算中采用了全相非解耦模型的改进算法。与基于PSCAD/EMTDC搭建数字仿真模型进行直流侧谐波电流计算结果的比较,验证了提出方法的准确性。     

谐波潮流建模及求解算法研究综述

谐波潮流计算是进行谐波分析和治理的基础。从功率平衡的角度,阐述了谐波潮流的来源,分析和比较了几种常用的典型谐波源简化模型,研究了现有的谐波潮流求解算法,根据对基波潮流和各次谐波潮流计算关系处理的不同,将现有算法划分为统一解法、交替迭代法、解耦法和直接求解法等类型,对各种方法进行了深入地分析和评述,并给出了各自适用情况的建议。     

基于采样数据的谐波电流责任评估

外界谐波电流会造成对各谐波源用户谐波责任分摊的判别不准。为准确评估受关注谐波源分摊的谐波责任,提出了一种基于采样数据的谐波电流责任评估方法。首先采用诺顿等效电路原理,将系统和用户都等效为谐波阻抗和电流源的并联。然后应用公共连接点的实时采样的电压电流数据,将用户的谐波电流贡献从上级系统的谐波贡献中解耦。最后以某3谐波源用户系统为例,建立了仿真模型,结果表明所提方法可很好地评估多谐波源用户间的谐波电流责任,提高了谐波电流责任分摊的精确性。     

多逆变器并网系统输出阻抗建模与谐波交互

针对大量分布式并网逆变器接入到公共电网时逆变器侧与网侧之间的交互影响问题,从并网逆变器闭环系统外特性角度入手,提出在同步旋转坐标系下对LCL型三相并网逆变器入网电流和滤波电容电流双闭环系统进行输出阻抗建模。利用前馈解耦策略,将dq轴控制环路之间的耦合阻抗消除。考虑到实际系统多采用数字系统,将数字控制延时引入到模型中以更加精确地反映实际并网逆变器的输出阻抗特性。基于无dq环路阻抗耦合和引入数字控制延时情况下的精确输出阻抗模型,对多逆变器并网系统进行阻抗网络建模、谐振机理剖析及谐波交互影响分析。理论分析结果表明,逆变器产生谐波成分与电网电压谐波成分会加剧多模块并网系统入网电流的谐波畸变。仿真结果验证了所建输出阻抗模型的正确性及其在逆变器—电网交互系统性能分析中的有效性。     

一种谐波阻抗未知条件下的谐波源定位方法

针对谐波阻抗难以准确获取的情况,提出种谐波阻抗未知条件下的谐波源定位方法。通过可观性分析及象征导纳矩阵,得到量测配置点。将谐波电压作为量测量,采用独立分量分析算法对谐波电流进行估计。通过次序辨识算法解决谐波源电流估计的序列问题,且根据目标函数小值的寻优,对谐波源位置进行定位。为验证提出方法的有效性,在IEEE-14节点系统上进行了仿真测试,通过方差、相关系数2个评价指标得知,提出的方法能对谐波源进行准确估计和定位。     

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。     

多谐波源网络谐波源建模与谐波叠加仿真

随着电力电子装置在现代有色加工企业中的应用日益广泛,其容量日趋增大,数量日趋增多,形成了多谐波源的特点,使电网中的谐波污染日益严重,网侧功率因数低。分析了某有色加工企业供电系统的谐波分布情况,构建了其谐波源模型,分析了谐波源的谐波特性,进而将它们分为电流型谐波源和电压型谐波源。针对多谐波源叠加的情况,探讨了国内外对该问题处理所使用方法的缺陷性和局限性。从节省投资、提高谐波抑制效果的目的出发,运用电磁暂态仿真模型来分析多谐波源网络的谐波叠加问题,并进行了仿真实验,得到了较为满意的结果。     

基于谐波有功功率贡献量的主谐波源定位

为了准确辨识和定位主谐波源,提出了一种基于谐波有功功率贡献量的方法。该方法综合考虑谐波电压和谐波电流的影响,不仅能够定量地划分各自的谐波责任,准确地判断出主谐波源的位置,而且克服了使用谐波电压贡献量或谐波电流贡献量进行主谐波源定位时存在的局限性。首先推导了系统侧和用户侧单独作用时对PCC处谐波有功功率贡献量公式,然后推广到多谐波源系统中,并建立了通用的数学模型,从理论上实现了对主谐波源的定位。最后以两个非线性用户系统为例进行Matlab/Simulink仿真分析,仿真结果与理论分析相一致,验证了该方法的正确性与有效性。     

基于LS-SVM的谐波源定位及谐波源注入电流分解方法

为了能够有效检测出电力系统中存在的多谐波源，通过谐波敏感因子确定谐波监测点的数量及分布，利用基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的谐波源定位估计器判断嫌疑母线的范围，在给定的范围中，通过求解网络状态方程进一步确定谐波源母线位置，并准确计算出谐波源注入的谐波电流大小。仿真结果表明，这种先定性缩小嫌疑母线范围，再定量确定谐波源母线位置以及注入谐波电流大小的方法对于配电网中多谐波源的检测是有效的。     

基于诺顿等效电路的多谐波源责任划分研究

明确区分多个非线性负载对电网公共连接点(PCC)处的谐波贡献是实现多谐波源责任划分的重要问题。首先采用波动量法将单相不控整流谐波源等效为诺顿等效模型,并通过谐波电流源值与单相不控整流电路的各次谐波电流值近似相等证明了诺顿等效模型的有效性。然后搭建了含有三个谐波源的等效电路,并等效出各自的诺顿等效模型。最后利用等效阻抗计算出各非线性负载各次谐波电压值,利用电压表示的谐波责任指标因子进行多谐波源电压责任分摊。文中方法简单明了且有效,有利于实际配电网含多谐波源责任划分的工程应用。     

基于独立分量分析和互信息的多谐波源定位

针对独立分量分析算法在谐波源定位中估计得到的各次谐波电流与谐波源电压不存在固定的对应关系,提出了一种基于独立分量分析(ICA)算法和互信息(MI)理论的多谐波源定位方法。独立分量分析算法用于估计由谐波源产生的谐波电流大小;互信息理论根据估计得到的谐波电流和母线电压之间的相关信息程度,精确确定多谐波源的位置。为了验证此方法的可行性,在PSCAD环境中,对有多个谐波源的IEEE-14母线网络进行了仿真。结果表明,这种方法在对电网参数未知的情况下,能够准确判断出多个谐波源的位置。     

基于谐波畸变功率的谐波源定位研究

供电网公共连接点处主谐波源的定位,是对谐波污染采取合理抑制措施的重要前提。从非正弦条件下功率的分解方法出发,提出一种基于谐波畸变功率的主谐波源定位新方法,实现了适用于IEEE Std.1459-2010标准的主谐波源定位。通过比较同一系统供电线性与非线性负荷情况下视在功率分量与瞬时功率分量的对应关系,证明了谐波畸变功率对于主谐波源定位的有效性。多种情况下的仿真分析和实测验证结果证明了所提方法的正确性和合理性。     

多谐波源系统谐波叠加算法的研究

当电力系统中只有一个谐波源时,各点的谐波电压可以方便的求出。然而在实际的配电系统中,往往存在多个谐波源,当它们同时作用于电网时,必须考虑它们的叠加问题。文章系统地比较了当前多谐波源叠加方法的缺陷和局限性,并给出了运用数字仿真技术来进行多谐波源网络的谐波分析方法,进行了仿真实验。     

谐波源责任划分技术的工程应用

基于线性回归的谐波源责任划分方法大多数是在电压和电流瞬时值的基础上完成的,与目前电能质量日常监测系统主要提供电压、电流有效值等统计值的现状不符。针对这种现状,提出了一种基于母线处短路容量以及可测量的电压和电流参数的可用于工程上近似估算多谐波责任划分的方法。该方法基于电能质量测试设备,获得关注PCC处的电压和各谐波源用户及系统侧对应的馈线电流数据。通过傅里叶分解分别得到PCC处进出线的基波、谐波电压,通过各谐波源单独作用时在PCC处电压上的投影作为谐波责任划分的依据。同时将该方法应用于电能质量监测分析系统的研发,实现了PQDIF格式转换功能以及谐波源辨识功能。