不对称三相电压下电压源型换流器谐波分析与抑制策略

不对称三相电压下,电压源型换流器(VSC)将产生低次谐波,给电网造成谐波污染。随着VSC在电力系统中的广泛应用,这类问题必须得到更多的关注,提出有效的解决方法。基于动态相量和序分量,推导出序分量动态相量,并对其特性进行了分析;将含开关函数描述的VSC时域模型转化为动态相量模型;定义交流电流和直流电压的各阶序分量动态相量为状态变量,建立了以状态空间描述的VSC序分量动态相量谐波分析模型,综合考虑了开关函数的详细动态特性和交直流侧谐波的相互作用,从而揭示了VSC产生谐波的机理,实现了VSC谐波的解析求解。在此基础上,提出负序补偿的不对称调制策略,以抑制低次谐波的产生。通过各种不对称情况下的仿真和计算,验证了所提出的谐波分析模型的正确性和谐波抑制策略的有效性。     

基于小信号谐波模型的VSC换流器谐波特性分析

为了准确分析电压源换流器(voltage source converter,VSC)中稳态谐波特性,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,在稳态运行点处建立了小信号VSC-HSS模型,推导了 VSC-HSS的谐波传递函数矩阵.VSC-HSS模型计算结果得到的时域波形及频域谐波含量与仿...     

单相光伏并网逆变器低次谐波抑制研究

此处所研究的单相光伏并网逆变器采用的拓扑结构由H桥电路、单电感滤波器和升压变压器等组成。为提高并入电网电流的质量,消除逆变器死区等因素产生的大量低次谐波,提出了一种能够抑制低次谐波的电流控制策略,即自适应谐波补偿的方法,并对相关参数设计进行了详细描述。另外还分析了控制器和自适应滤波器之间的相互作用对系统的动态特性的影响。最终实验证明,该方法能很好地抑制低次谐波,大大提高并入电网电流的质量。     

基于改进空间矢量脉宽调制的电压源型换流器偶次谐波抑制

分析了经典空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法产生偶次谐波的机理,以及抑制偶次谐波的改进原理。从分扇区使用不同矢量序列的角度出发,提出多种抑制偶次谐波的改进实施方法。建立了仿真模型,对不同改进方法下的SVPWM仿真波形进行傅里叶分析,比较谐波含量,并借助250kW光伏逆变器平台开展各方法的实验验证,用具有傅里叶分析功能的示波器记录实验结果。通过仿真和实验证明了所提方法的有效性,并从实现难度、损耗大小和实施效果角度与常规偶次谐波抑制方法进行了比较,说明所提方法的优越性。     

一种新型谐波电流双闭环控制策略

针对有源电力滤波器负载谐波电流的控制,考虑到逆变器开环运行时动态性能差和电流检测所带来的一些误差,可能导致逆变器的输出电流发生过电流而损坏功率器件。在分析注入式混合有源滤波器的基础上,对传统谐波电流单闭环控制增加一个电流负反馈来控制逆变器的输出电流,实现对谐波电流的双闭环控制。保证了逆变器安全可靠运行,提高了整个系统的抗扰性能以及对给定参考谐波电流的跟随性能,仿真结果验证了谐波电流双闭环控制的可行性与优越性。     

应用于VSC-HVDC输电的谐波抑制控制器

基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的高压直流输电工程在运行工况变化时,换流电抗器电感参数将随之变化,双闭环解耦控制器中含有电感参数的电流内环解耦将不准确或失效。为此,提出了一种dq同步旋转坐标系下无电感参数的解耦控制器。针对VSC-HVDC交流系统5、7、11、13等低次谐波含量较大的问题,提出了一种PI与准PR级联的控制器。算例仿真结果表明所提解耦控制策略可实现有功和无功的独立快速调节,能够有效抑制交流谐波,提高VSC-HVDC并网的电能质量。     

锁相环同步VSC接入弱网下的低频动态稳定性分析模型与机理研究

基于锁相环(PLL)同步接入弱网的电压源型换流器(WG-VSC)存在由“外环-PLL-弱网”交互主导的低频动态(LFD)稳定问题。为清晰揭示各关键环节及其交互对WG-VSC的LFD影响机理,提出一种等效PLL模型。首先建立了适用于多种典型外环控制模式的WG-VSC的LFD分析的基本模型,该模型包含原PLL环节及耦合了外环、电网强度及VSC运行点信息的“外环-弱网”环节。其次,将“外环-弱网”环节划分为有功侧外环对PLL的影响路径及无功侧外环所引入的对PLL的影响路径,以清晰表征VSC外环与PLL的交互关系。然后,基于LFD主导模态将“外环-弱网”环节简化为一阶环节,并结合原PLL的PI控制环节,得到保持足够LFD分析精度的二阶等效PLL模型,并基于该模型分析和揭示了“外环-PLL-弱网”的交互对WG-VSC的LFD的影响机理。最后,基于详细开关模型的时域仿真结果验证了等效PLL模型的有效性和分析结果的准确性。     

多逆变器并网系统开关次谐波改进抑制策略

多逆变器并网在提升可靠性、满足扩容需求的同时,也给电网注入了开关频次的谐波。为此本文提出一种有源滤波与无源滤波相结合的开关次谐波改进抑制策略,该策略中有源滤波由载波移相策略实现,无源滤波由共用元件型LCL滤波器实现,其中滤波器参数由戴维南等效电路角度重新整定以解决多机并联带来的谐振尖峰偏移问题,使其滤波效果与单机逆变系统保持一致,进而从控制精度和经济成本的角度对共用滤波电感和共用滤波电感电容2种拓扑进行对比分析。本文所述改进抑制策略具有所需LCL滤波元件数目少、物理尺寸小,经济成本低;系统谐振尖峰少等优点。最后通过多逆变器并网实验,全面验证了本文所提策略的有效性和实用性。     

电弧炉谐波电流的发生与抑制

本文阐述了电力系统的谐波标准，电弧炉谐波电流发生的原因及计算方法，提出了采用SVC装置抑制高次谐波的几种措施。     

基于复合控制策略的混合有源滤波器谐波治理研究

针对大功率混合有源电力滤波器,为了有效降低有源部分的容量且提高补偿性能,首先对一种大容量混合有源滤波器进行改进。通过建立单相等效电路,对这种拓扑结构下的两种传统的电压源控制策略进行分析,在此基础上重点研究一种电压源复合控制策略。在分析了复合控制策略下的滤波原理后,对滤波器谐波检测方法、滤波延时的补偿进行研究,并设计出完整的复合控制策略电路结构。最后,对三种控制策略分别进行了仿真实验。通过对比补偿后的系统电流波形和补偿电流的动态跟踪特性,结果表明复合控制策略下的混合有源滤波器综合性能要优于传统电压源控制策略下混合有源滤波器性能,具有更强的实用性。     

电压互感器谐波特性测量用可控谐波电压源的构建

谐波电压源的构建是开展电压互感器(Voltage Transformer,VT)谐波特性测量所需要解决的关键问题之一。为解决电压互感器谐波特性测量中要求谐波电压源容量大、谐波成分丰富且可控等问题,构建了以IGBT单相逆变器为核心的可控谐波电压源。分析了其工作原理、设计了系统参数并分析了控制器特性,仿真验证了所提方案的可行性。以此为基础构建了VT谐波特性测量平台并开展了输出性能测试,其输出结果进一步验证了所提方案的有效性,为VT谐波特性的测量及试验研究奠定了基础。     

基于电压源换流器HVDC系统稳态控制及仿真

对基于电压源换流器的直流输电(VSC-HVDC)系统的数学模型和有功、无功功率独立控制策略进行了研究。根据VSC具有2个控制自由度的特点，导出了VSC-HVDC系统的稳态数学模型．并根据相对灵敏度的概念确定了VSC-HVDC系统两端换流站的4个被控变量与相应控制变量之间的对应关系．在此基础上设计了基于VSC-HVDC稳态模型的控制器。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制性能．为硬件实验模型的建立提供了理论指导。     

单相分布式发电接入台区电网的谐波补偿控制

非线性负荷不断增加导致台区电网的谐波问题愈加严峻,而越来越多分布式发电(DG)接入在实现新能源就地并网的同时,也为台区电网的谐波治理提供了一个有效途径。以含单相DG的台区电网为对象,考虑三相不对称负荷的接线方式差异,提出了一种利用单相DG的分相谐波补偿控制策略。首先对含单相DG的台区电网接线方式和典型台区谐波源负荷情况进行分析,将不对称负荷等值成星形有中性线、星形无中性线和三角形接线方式,分别讨论了台区电网的谐波电流分布,进而推导了单台和两台单相DG接入时的谐波电流补偿函数。据此,采用基于延时环节和同步坐标变换的谐波电流检测方法,提取各相负荷电流和线路电流的谐波分量,建立不同接线方式下单相DG的谐波补偿控制方案。最后,利用Matlab/Simulink验证了所提的分相谐波补偿控制对台区电网谐波的治理效果。     

非线性负载下的多变流器谐波电压补偿控制策略

多变流器在接入非线性负载的情况下会引起电压畸变。为解决此问题,提出一种谐波电压补偿的综合控制策略。首先,采用虚拟同步发电机控制策略模拟同步发电机的外特性,使逆变器具有惯性和阻尼特性。其次,通过级联广义积分器构建谐波分离网络来提取相应的基波和谐波电流分量。紧接着结合虚拟阻抗构建基波处的感性虚拟阻抗去改善功率均分,以谐波处的阻容性可变虚拟阻抗去改变系统的输出阻抗来补偿相应的谐波电压。然后,在虚拟同步发电机的基础上采用多谐振电压控制器对输出电压的谐波进行抑制。最后,对所提的综合控制策略进行仿真研究,结果验证了所提策略在谐波电压补偿方面的正确性。     

基于二次谐波环流注入方法的混合MMC电容电压平衡控制策略

当高压直流输电系统直流侧电压降低时,混合模块化多电平变换器(MMC)将工作在过调制状态,面临电容电压不平衡的问题.分析过调制状态下混合MMC中半桥与全桥子模块电容充放电过程与能量变化,提出一种简化的二次谐波环流参考幅值的生成方法.采用二次谐波环流注入方法避免混合MMC中半桥与全桥子模块电容电压不平衡的发生,实现半桥与全桥子模块电容在一个周期内的充放电平衡,使混合MMC在直流电压降低时继续传输有功功率.仿真与实验结果表明,所提出的二次谐波环流注入方法能够有效实现混合MMC在过调制状态下的电容电压平衡.     

Compensation method of phase‐locked loop under unbalanced grid condition based on harmonic linearization

The voltage source converter (VSC) is often faced with unbalanced grid conditions that will degrade its performance because of the distorted current with a large amount of harmonics. One of the main parts of current distortion is the third‐order harmonics caused by the negative‐sequence voltage component at the fundamental frequency. The distorted output of the synchronous reference frame phase‐locked loop (SRF‐PLL) due to the unbalanced grid voltage is the main reason for the existence of the harmonics. This paper analyzes the mechanism of the generation of harmonics currents and proposes a compensation method for the PLL in VSCs based on the harmonic linearization method without changing the structure of SRF‐PLL. The proposed PLL can work properly under unbalanced grid conditions and has a good dynamic response. The third‐order current harmonics are reduced significantly by using the proposed PLL instead of the conventional SRF‐PLL without changing the current control strategy of VSC. The compensation method is verified by cycle‐by‐cycle circuit simulations and controller hardware‐in‐the‐loop experiments.     

基于电容谐波电流抑制的动态电压恢复器控制方法

针对传统双环反馈控制方法在补偿非线性负载电压跌落时存在补偿精度不高和含有谐波的不足之处,在详细分析了非线性负载对动态电压恢复器补偿特性影响的基础上,提出了一种基于电容谐波电流抑制的新型控制方法。在检测出谐波电流后,通过控制动态电压恢复器产生反向谐波电流来抑制电容电流中的谐波成分,进而消除非线性负载对动态电压恢复器的不利影响。仿真和实验结果验证了所提方法能有效解决非线性负载的电压跌落问题。     

电网扰动时矩阵变换器的电流闭环控制及稳定性分析

矩阵变换器作为一种交-交直接变换电路拓扑,由于没有中间储能环节,当电网电压不平衡或非正弦时将直接影响其输出特性.以提高矩阵变换器的输出电流品质为控制目标,基于空间矢量调制技术,同时结合PI调制对输出电流进行闭环控制.通过控制输出电流空间矢量幅值维持恒定,在电网存在扰动时都能使得输出电流波形正弦且平衡.基于开环传递函数.运用对数频率稳定判据对系统进行了稳定性分析.在此基础上采用Matlab软件对该控制策略在3种不同工作条件下进行了仿真分析,结果表明输出电流幅值和频率都能很好地跟随给定,动态响应快,且不受电网低次谐波和负序分量的影响,同时器件的开关频率恒定,验证了控制策略的可行性和有效性.     

Rotor field oriented control strategy with harmonic currents closed-loop control for five-phase induction motor

In order to solve the problems of harmonic currents in the conventional vector control of multiphase induction motor, the rotor field oriented control (RFOC) strategy with harmonic current closed-loop control is proposed in the paper. Based on the transform theory of the multiphase system and the RFOC strategy of three-phase induction motor, the mathematical modulation of RFOC for five-phase induction motor is modeled. The fundamental current and the second order harmonic current can be controlled independently after being decoupled. The proposed strategy is implemented with a board microcomputer that uses TMS320F28335 DSP. The experimental results show that the proposed RFOC strategy with harmonic current closed-loop control has outstanding dynamic and static performance.