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。     

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。     

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。     

基于开关函数的LCC-HVDC输电系统谐波计算方法

电网中电力电子设备的增加所产生的谐波及其危害逐渐显现,并得到越来越多的重视,而换流器作为直流输电系统主要的谐波源,进一步对其进行谐波分析显得尤为重要。本文以电网换相换流器型直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统为研究对象,采用基于开关函数的谐波计算模型对特征谐波进行分析。首先,根据调制理论,建立了基于开关函数的交直流谐波计算方程,并根据LCC换流器的工作原理,分别求解了电压及电流的开关函数,然后通过对直流系统的结构进行分析,得到了直流系统等值谐波阻抗模型,在此基础上,结合交流侧的潮流分析,通过联立求解谐波方程,得到了LCC换流器交直流两侧的特征谐波,最后通过与PSCAD模型的仿真结果进行对比,证明了本文谐波计算方法的准确性和可行性。本文可以为电力系统谐波分析、谐波抑制等提供理论基础和方法参考。     

特高压直流输电系统的谐波分析

将调制迭代谐波分析法用于分析特高压直流输电系统的谐波分析,建立了能模拟换流器非线性特性的的12脉冲换流器模型,实现了调制迭代谐波分析法的求解,同时采用时域仿真软件MATLAB/SIMULINK对该算例进行了仿真验证。     

计及动态稳定约束的交直流系统区域间可用输电能力计算

以常规静态安全约束的可用输电能力计算模型为基础,构建计及系统动态稳定约束的交直流系统可用输电能力模型。采用计及网络影响的动态等值新方法对各区域内发电机组进行等值,有效提高了系统的等值精度。根据等值后交直流系统的特点,设计了可有效计及电力系统非状态变量影响的非线性直流调制控制策略。该策略在有效改善系统动态特性的同时显著提高了系统的区域间可用输电能力。算例结果验证了所建模型的合理性和所采用方法的有效性。     

基于非特征谐波潮流统一算法的±800kV特高压直流输电系统非特征谐波分析

对±800 kV特高压直流输电系统的非特征谐波进行分析可以为特高压换流站交直流侧的滤波器优化设计提供依据,为治理谐波提高电能质量提供参考.交直流系统非特征谐波潮流统一算法建立了换流装置的数学模型,同时考虑3种不对称因素,并计及Y/△接线方式换流变压器绕组中零序环流的影响.该方法以统一基波和特征谐波潮流计算结果为基础,以特征谐波潮流计算所得出的谐波电压和电流作为非特征谐波计算的迭代初值.列出相应的换流器数学模型及全系统的方程式,用高斯一塞德尔法迭代法进行求解.采用该算法对某±800 kV特高压直流输电系统的非特征谐波进行了分析和计算.     

基于调制理论的高压直流输电系统混合谐振型谐波不稳定判据

高压直流输电系统中交流侧二次谐波分量和直流侧基波分量经换流器调制后形成混合谐振,会诱发谐波不稳定。为快速判断混合谐振型谐波不稳定是否发生,在等间隔脉冲触发方式下,将换流器视为二端口网络,并通过开关函数的调制原理推导出了描述换流器的H矩阵。H矩阵可将换流器连接的交直流系统等效为1个RLC电路,从而计算出系统的谐振衰减因子。通过计算得到了谐振衰减因子与换流器的触发角和换相角、换流变的变比和漏抗、交流侧二次谐波阻抗、直流侧基波阻抗之间的关系,给出了判断混合谐振型谐波不稳定的可靠判据。最后在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了该谐波不稳定判据的有效性,并验证了可以通过修改相关系统元件参数来避免谐波不稳定现象的发生。     

多桥换流器高压直流输电送端谐波不稳定分析与抑制

针对多桥换流器高压直流输电系统送端换流站不同工况直流偏磁下谐波不稳定问题,基于单桥6脉波换流器的开关函数和调制理论,考虑换流变压器的叠加特性,得到不同工况下多桥换流器数学模型。在此数学模型基础上,分析了谐波在交直流侧的相互调制,推导出了不同工况下多桥换流器的谐波放大倍数及谐波不稳定的定量判据,并且综合分析影响判据的多种因素,提出了通过合理设计交直流系统阻抗以及合理安排系统的运行工况从而提高系统谐波稳定性的有效措施。最后,在PSCAD中构建了多桥换流器高压直流输电系统电磁暂态仿真模型进行验证,仿真结果验证了所述措施的正确性与有效性。     

新型交直流输电系统谐波抑制的机理

为降低换流器产生的谐波对交流系统的影响,提出了一种可有效抑制谐波于阀侧且可降低滤波器设计难度的新型换流变压器和新的谐波抑制方案。介绍了新型换流变压器的绕组接线方式、电压偏移角的计算、绕组匝数比的确定后分析了谐波抑制的机理和有效谐波抑制对绕组谐波阻抗的要求。为验证该谐波抑制方案的可行性和正确性,建立了基于新型换流变压器和传统换流变压器的交直流输电系统的仿真模型,两个模型的阀侧和网侧电流的对比分析证明,新型换流变压器的交直流输电系统谐波抑制效果良好。     

基于粒子群优化算法的交流不对称故障下HVDC谐波计算

将基于调制理论的谐波分析计算方法与粒子群优化算法相结合,提出了一种基于粒子群优化算法的HVDC谐波计算方法.首先建立改进的换流器动态相量模型,解决了交直流系统的接口问题;然后,利用调制理论对频域下谐波相互作用进行分析,把交直流系统的谐波计算转化为对换流母线电压的优化;最后,应用粒子群优化算法,求解不对称故障情况下换流母线电压最优值,同时得到交直流系统的谐波分布.为验证算法,以CIGRE HVDC模型为例,采用该方法对交流系统各种不对称故障情况编制程序并计算,并与PSCAD/EMTDC软件得到的电磁暂态仿真结果相比较,证明了该算法准确有效.     

考虑两端换流器影响的直流输电系统谐波不稳定风险评估

在高压直流输电系统中,当直流系统与弱交流系统相连时,会存在谐波不稳定风险。针对单极12脉动换流器,基于换流器开关函数调制理论,提出在换流变压器铁芯饱和情况下,考虑两端换流器影响的高压直流输电系统谐波不稳定风险评估方法。该评估方法计及了换流器换相过程的换相角、两端交流系统与直流系统间的相互影响。在计算直流系统等值谐波阻抗时,计及了两端换流器的换相阻抗。建立验证模型,在不同的网络参数下利用已有判据和所提判据分别进行判断,并都与时域仿真结果相对比,对比结果验证了所提评估方法的准确性与优越性。仿真结果进一步表明,系统谐波阻抗值、换相角、铁芯饱和程度等均会对系统的谐波不稳定造成影响。     

A review of iterative harmonic analysis for AC-DC power systems

Detailed models of a static power converter capable of representing the effects of AC and DC power system distortion, as well as harmonic modulation of the firing and commutation angles, are now becoming available. Using iterative techniques, such models are combined with linear harmonic penetration into AC network equivalents to provide accurate information about the power system harmonic content. This paper provides a critical review of the state-of-the-art in iterative harmonic analysis     

基于联络通道电流检测的多馈入直流系统同时换相失败预防控制

受多馈入直流系统中各直流输电线路之间耦合特性影响,单一交流故障产生的谐波分量通过交流系统对多回直流线路进行干扰,易引发同时换相失败。基于换流器开关调制理论建立交流故障暂态过程中多馈入直流系统内谐波传变回路模型,分析谐波分量的产生机制和传变路径,分析交流故障导致多馈入直流系统发生同时换相失败的机理。将故障后多馈入直流系统内换相的动态演变过程划分为不同阶段,总结各阶段的换相特征发现,近端换流站发生换相失败后,通过交流侧联络通道扩散的故障电流分量引发同时换相失败的关键因素。提出基于联络通道电流检测的同时换相失败预防控制策略,通过检测联络通道异常电流使远端换流站对近端换流站发生的换相失败快速反应以减小发生同时换相失败的风险。以河南特高压多馈入直流系统为例进行仿真验证,仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

HVDC滤波换相换流器的阻抗频率特性

高压直流输电(HVDC)换流器的阻抗频率特性是分析和解决谐波不稳定的一个重要因素,滤波换相换流器(filter commutated converter,FCC)是一种具有阀侧谐波抑制兼无功功率补偿功能的换流器,文章简要论述了FCC的接线方案和工作机理,并基于开关函数法对计及换流器换相过程影响下的FCC交、直流等值阻抗计算式进行了理论推导。以直流输电开发平台为例,对传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与FCC的阻抗频率特性计算结果进行对比,仿真结果表明换流器的阻抗频率特性对交流系统的谐振频率有着不可忽略的作用,FCC在一定程度上提高了交流系统强度,改善了系统稳定性,有效降低了系统谐振频率下的交流等值阻抗,从而更好避免直流输电系统谐波不稳定现象的发生。     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。