开关电源高频变压器电容效应建模与分析

该文分析了开关电源中高频变压器在考虑了变压器绕组导体的电位分布情况下的电场储能特性和共模电磁干扰发射特性。指出采用一端口入端电容描述电场储能效应，而采用二端口转移阻抗电容描述共模电磁干扰发射效应，并提出了相应的参数计算方法。在此基础上，建立了新的高频变压器电容效应模型，该模型可以同时兼顾变压器的电场能量储存特性和共模噪音抑制特性，能合理地揭示变压器内共模噪音电流的流动机理。实验和仿真结果均验证了理论分析和模型。     

开关电源变压器传导共模EMI磁电综合模型

传统的变压器电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)模型仅考虑了电场耦合的容性效应,在低频段能准确评估变压器的电磁干扰特性,但在高频段,模型的理论分析与实测存在较大偏差。通过对变压器内部分布电场、漏磁场的磁电效应机理分析,指出变压器的传导EMI特性受到磁、电效应的综合影响,漏磁场对变压器高频段共模传输路径阻抗有较大影响。在此基础上,建立综合考虑分布电场、漏磁场影响的变压器传导共模EMI磁电综合模型,模型分析表明,漏磁场、分布电场的感性、容性等效参数的谐振是影响变压器高频段电磁干扰特性的关键因素。最后通过插入损耗测试验证新模型改善了EMI高频段的预测精度和EMI特性的评估效果。     

DC电网挂接可变负载斩波器的EMI特性研究

针对直流电网挂接斩波器系统建立了电磁干扰(ElectroMagneticInterference,简称EMI)模型,从频域分析的角度进行干扰源分析计算和干扰路径建模,利用Matlab计算得到线路阻抗稳定网络LISN(lineImpedanceStabilizeNetwork,简称LISN)上共模干扰电流波形,并与实验测量结果进行比较,验证了其建模的可行性和正确性;在该模型基础上,对挂接带可变负载的斩波器在不同频段下产生的共模传导EMI进行了实验和分析,得出了直流电网中挂接的斩波器会因负载电感、电阻增加对电网侧产生的共模干扰电流减小的特性。对DC电网系统传导干扰的研究有一定参考价值。     

PWM逆变器共模传导电磁干扰的预测

在PWM逆变器系统中，IGBT的高速开关动作会产生很高的dv／dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。对PWM逆变器共模传导电磁干扰的机理进行研究，得出了共模传导干扰源和传播途径。通过与buck变换器进行对比，提出了一种用于研究PWM逆变器共模传导干扰的等效电路，利用实验测得等效电路中无源器件的参数及对等效电路的电压源进行傅立叶变换，在10KHz-30MHz频段进行了频域分析，计算的共模传导干扰频谱与实验结果进行对比基本一致，证明文中提出的共模传导干扰等效电路模型及其分析的正确性。     

永磁同步风力发电机高频共模电流谐波分布及幅值影响因素研究

永磁同步发电机由于能量密度大、结构简单、运行效率高等优点,成为风力发电系统广泛使用的机型之一。永磁同步发电机在通过变流器向电网供电时,变流器产生的高频共模电流会带来严重的电磁干扰和轴承电腐蚀问题。定量研究共模电流频谱分布以及幅值的影响因素,就可以根据需要人为地改变共模电流的谐波分布,将共模电流的幅值控制在合理的范围内,从而降低共模电流对系统的负面效应。该文从一台MW级风力永磁同步发电机的共模电流测试实验出发,提出一种变流器-电缆-电机的建模及实验提取参数的方法,从时域和频域两个方面验证了模型的准确性。在此模型基础上,针对谐振和上升时间两个因素,对共模电流的谐波分布和幅值的影响进行定量分析和仿真研究,结果表明,共模回路阻抗决定共模电流的谐波分布,共模电流上升时间与共模电流的幅值成反比。     

基于电流噪声源模型的EMI滤波器设计

在阐述了三相变流器电磁干扰特点的基础上,提出了一种新的EMI滤波器的设计方法。分析了三相变流器的共模、差模干扰回路,建立了插入滤波器后三相共模、差模等效模型。考虑了阻抗失配条件下对滤波器设计的影响,根据测得传导干扰所需衰减量,确定滤波元件参数选取。该方法以电流源为噪声模型,绕过了源阻抗估算这一难点,简化了设计难度,仿真结果表明了该设计方法的有效性和实用性。     

基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模

逆变器中功率器件的高速开关动作会引起严重的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题,通常使用EMI滤波器抑制电磁干扰。由于噪声源阻抗和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有较大影响,为了准确提取逆变器的噪声源阻抗和负载阻抗,文中研究基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模方法。发展基于时域波形分析的高通滤波电路设计方法,有效获取高频段电磁噪声频谱的幅值信息和相位信息。建立逆变器输入侧的端口共模干扰等效模型,并提出一种共模源阻抗的求解方法,计算过程中不对噪声源的相位进行约束。通过测试端口共模电压和共模电流,采用优化算法提取逆变器输入侧的共模源阻抗和共模负载阻抗。最后通过实验验证所建立的逆变器端口共模干扰模型。     

全桥变换电路共模传导电磁干扰分析研究

在全桥变换电路中，由于对角开关管驱动脉冲传输不一致使得左右桥臂中点对地产生的共模电流不能抵消。对全桥变换电路共模传导电磁干扰传播路径进行了分析，在这基础上建立了低阶的共模传导电磁干扰的等效电路，以指导滤波器的设计。文章中结合实验结果对电路中的寄生参数对共模电流频谱的影响进行了分析。     

基于副边谐振技术的单端反激式变换器EMI分析

针对传统单端变换器中电压和电流变化率大、电磁干扰严重的问题,研究一种基于副边谐振技术的单端反激式变换器,在应用副边谐振技术后,该变换器谐振电容电压的影响和励磁电感的设计可使开关管电压、电流应力降低,谐振腔的位置设计将整流二极管和谐振二极管的端电压钳位在输出电压,合适大小的谐振周期可以使谐振二极管实现零电流关断。本文分析断续导通模式下副边谐振变换器的噪声耦合路径、等效模型、噪声优化理论。分析结果表明:引入副边谐振技术后,共模噪声源减小,合理设计谐振腔可增大等效阻抗,进一步减小共模电压;相比传统反激变换器,励磁电感设计得更大,从而降低变压器的电流纹波,减小差模噪声。搭建仿真模型和60W实物样机,实验验证了副边谐振技术可以有效降低电磁干扰水平。     

离线式PWM变换器电磁干扰传播通道模型的研究

研究电力电子装置电磁干扰传播通道的特性,对于分析电磁干扰形成机理、指导电磁兼容预测和调试具有重要意义.在对离线式PWM变换器电磁干扰源和电磁干扰传播通道分析的基础上,通过实测和理论分析相结合的方式,建立了电磁干扰传播通道的高频模型,并进行了验证.对干扰通道模型的宽频带仿真定性地说明了高频率点上的高峰值谐振现象.蒙特卡罗法仿真表明模型参数波动在传导频段上主要影响传播通道特性的幅值.得出了共模干扰传播通道的简化模型,该模型的传递函数特性主要由数值较大的杂散参数决定.     

铁路机车牵引电机外壳接地方式仿真研究

对铁路机车牵引电机外壳的两种主要接地方式进行了仿真研究。研究发现,动力线使用非屏蔽线缆,通过第四根电缆使得机壳与牵引变流器连接的接地方式,在理想正弦波激励和含高次谐波的正弦波激励时,开关瞬间均容易产生高频瞬态磁场,轴电流有一个激荡过程,机壳和线缆温升较大;而动力线使用屏蔽线缆,机壳通过与车体最近点连接的接地方式,在理想正弦波激励时,开关瞬间能抑制大部分的高频瞬态磁场,对低频率的磁场抑制较弱,对轴电流的高频部分也能进行缓解,温升较低,但在含高次谐波的正弦波激励情况下,0时刻的瞬态磁场值还是偏高,轴电流也有较大的激荡,温升较高。本文对铁路机车的牵引电机外壳在不同情况下选择合适的接地方式具有参考意义。     

新能源并网输电电缆谐波谐振分析及抑制方法

光伏发电或风力发电的选址距配电网一般较远,往往需要通过电缆进行连接。由于电缆的寄生电容较大,使得配电网中的谐波电压在长电缆中出现谐波谐振的问题。在电缆线路终端加入电阻可以有效阻尼电缆上的谐波谐振,且最优的电阻值为电缆的特征阻抗。利用分布式能源并网逆变器,在输出基波有功能量的同时,通过有源谐波电阻的控制策略在连续的谐波频率上模拟纯电阻的特性,可以实现阻尼宽频域谐波谐振的功能。文中首先建立了电缆线路的分布参数模型,并且分析了由于新能源并网接入点电压谐波而引起的电缆线路谐波谐振问题。然后,基于有源谐波电阻的思想,提出一种新的谐波电流指令生成方法,可以实现新能源并网逆变器在连续的谐波频率上呈现纯电阻特性。最后,利用仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提出谐波电流控制方式的有效性。     

地下隧道中电力电缆的线路阻抗矩阵相序阻抗矩阵和参数的分析

在研究电力电缆发生短路对周围通讯系统的危险影响时,短路电流的分布和入地电流系数的计算是至关重要的,这必然涉及线路阻抗,相序相抗和自互阻抗等参数,文章给出了电缆线芯不换位,金属护套交叉互联两端接地系统的线路阻抗矩阵,相序阻抗矩阵的直观表达式,分析了它们的一些性质,介绍了隧道中电缆参数的一种分析方法,即虚拟媒质法,应用该法可以方便地处理道空气区对其自互阻抗的影响,由于该法是数值方法,隧道横截面形状可以     

Modeling and Analysis of Common-Mode Current Propagation in Broadband Power-Line Communication Networks

This paper proposes a new approach to modeling the common-mode (CM) current propagation path of electrical power-line cables for broadband power-line communications (PLC). In this approach, a CM current propagation model for a three-wire power-line cable is developed using the multiconductor transmission-line theory. The model is used to study the electromagnetic-interference radiation mechanism from the PLC network in the frequency range of 1 to 30 MHz. The accuracy of the model is verified through numerical simulations and practical measurements conducted on the actual power-line network. The developed model allows us to predict the CM current in the power-line cable with reasonable accuracy.     

500kV高压单芯电缆并联运行关键技术研究

随着线路负荷的不断上升,越来越多的单芯电缆线路采用同相多根并联的运行方式,而并联回路电流如何均匀分配始终是制约电缆同相并联运行的关键问题。通过对同相并联电缆等效电路的建模,推导了高压单芯电缆并联运行方式下各并联回路序阻抗的关系方程,并通过理论推导得出"镜像"布置方案可实现同相并联电缆间互阻抗相等,从而使同相并联电缆获得最佳均匀通流效果。在此基础上,依托某500 k V新建变电站工程,采用有限元法计算同相并联电缆在不同的空间布置方案下,单芯电缆同相并联运行时的电流分配特性。有限元计算结果表明,同相电缆的镜像布置方案可有效降低电缆电流的不平衡分配参数,提升并联电缆利用率。最后,结合常规地下/半地下500 k V GIS出线条件给出了推荐布置方案。     

计及电缆和风机功率的多风机并网谐振分析

为更精确的分析多逆变器并网系统中存在的串联和并联谐振现象,提出在单台逆变器小信号模型的基础上考虑输电电缆及风机输出功率的影响。首先,风电场常通过电缆与大电网相连,而电缆存在较大的对地电容,其对系统谐振的影响不容忽略,提出基于电缆的等值模型分析电缆电容对系统谐振的影响。其次,不同的风机输出功率会在电网中产生不同的阻尼效果,提出根据风机输出功率和公共连接点(point of common coupling,PCC)处负荷水平的大小确定负荷等效阻抗,进而分析风机输出功率对谐振点阻抗幅值的影响;最后,通过仿真验证理论分析的准确性。     

换流站交流出线方式对换流变空投的影响

近年来,输电网中电缆线路占比增加,电缆线路由于其电抗小、对地电容大可能会影响换流站与交流电网的谐振特性。为了分析换流站交流出线方式对换流变空投的影响,分析了换流变空投时励磁涌流和铁磁谐振现象,建立了架空线路和电缆线路2种换流站交流出线方式。以我国典型±500 kV直流工程换流变为例,利用PSCAD/EMTDC仿真研究了换流站不同出线方式、电缆线路占比及断路器合闸电阻对励磁涌流和铁磁谐振的影响,并提出了相应建议。结果表明:不同出线方式对励磁涌流影响并不显著;在电缆线路出线方式下更易发生铁磁谐振,且电缆占比越高,铁磁谐振发生概率越高;断路器合闸电阻对励磁涌流和铁磁谐振均能有效抑制。     

高压地下电缆自适应继电保护方案的研究

针对电力电缆与架空线路电气参数的不同,分别从电力电缆分布电容以及零序阻抗两方面出发,提出了适用于高压地下电缆的自适应保护方案。通过对采用电容电流补偿和不采用电容电流补偿的分相电流差动保护的动作行为的比较分析,证明了电容电流补偿的必要性,提出了基于电容电流半补偿的分相电流差动保护方案。由于电缆线路零序阻抗非线性特性对保护性能产生很大的影响,精确计算电缆线路零序阻抗是非常必要的,故提出了基于迭代算法的自适应零序电流保护方案的思路与步骤。     

Compensation of cable voltage drops and automatic identification of cable parameters in 400 Hz ground power units

In this paper a new cable voltage drop compensation scheme for ground power units (GPU) is presented. The scheme is able to predict and compensate the voltage drop in an output cable by measuring the current quantities at the source. The prediction is based on an advanced cable model that includes self and mutual impedance parameters. The model predicts the voltage drop at both symmetrical and unbalanced loads. In order to determine the cable model parameters an automatic identification concept is derived. The concept is tested in full scale on a 90-kVA 400-Hz GPU with two different cables. It is concluded that the performance is significantly improved both with symmetrical and unsymmetrical cables and with balanced and unbalanced loads.     

平行多回电缆序阻抗参数的计算与分析

电缆序阻抗参数的准确计算是进行电缆工程设计的苹=要基础。平行多回电缆间由于二电磁耦合的影响,其序阻抗参数的计算方法不同于单回路电缆。以“单导线一人地”同路为基础,提出了一种新的平行多回电缆序阻抗参数计算方法。该方法将金属护套与电缆芯线同等看待,分别与大地构成“护套-大地”回路和“芯线-大地”回路,充分考虑了护套电流以及...