单位功率因数三相PWM整流器的设计

针对传统的二极管整流器和相控整流器对电网造成的谐波污染问题,设计了一种单位功率因数三相PWM整流器,详细介绍了该整流器功率电路的拓扑结构、PWM整流器的控制策略、硬件电路和软件设计方法。实验结果表明,该PWM整流器采用电压电流双闭环的直接电流控制策略,网侧功率因数高,谐波畸变率低,减小了对电网的污染。     

矿井电网谐波治理及无功补偿的研究与应用

针对谐波污染会导致电网电压与电流发生畸变、浪费电网容量等问题,结合上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿的实际情况,进行了电能质量测试及分析,提出了采用SVG进行谐波治理及无功补偿的方案。谐波治理及无功补偿结果:电力系统功率因素从0.8～0.85提高到0.98～1;电压总谐波畸变率小于4.0%,奇次谐波畸变率小于3.0%,偶次谐波电压畸变率小于1.5%;各次谐波电流大大减少,电能质量得到很大改善。     

不平衡电网电压下基于量子粒子群并网变流器功率/电流协调控制

在不平衡电网电压情况下,风电系统的不脱网运行会导致系统输出功率出现波动,并网电流出现显著的谐波畸变.由于恒定的输出功率和良好的并网电流质量无法同时实现,对此,提出一种基于量子粒子群(quantum particle swarm optimization, QPSO)优化算法来实现功率/电流协调控制的方案.在电流参考值的计算中引入调节系数α和β,并推导出功率波动幅值、电流谐波畸变率与调节系数的关系.为了同时兼顾功率和电流,以输出功率波动最小为控制目标,以电流谐波畸变率限值为约束条件,建立调节系数的优化模型.在不同类型的不平衡电压故障下,通过Matlab仿真实现功率/电流的协调控制,从而验证所提出方法的可行性及有效性.     

适用于井下的PWM整流器LCL滤波器设计

应用于刮板输送机、采煤机等机械设备的双PWM变频调速系统需在整流器网侧设置滤波器以抑制谐波电流。现有的LCL滤波器设计方法依赖经验,效率较低,且对阻尼损耗问题考虑不足,易导致器件发热,不适于井下应用。通过分析双PWM变频调速系统整流器的LCL滤波器模型,推导了电感比、阻尼电阻与电流衰减系数、谐振频率、阻尼损耗之间的数学关系,进而提出了适用于煤矿井下的PWM整流器LCL滤波器设计方法,即:在考虑滤波效果、电流快速跟踪能力、系统快速响应能力基础上,为减小整流器体积,应选取较小的总电感;在保证滤波效果前提下,尽量增大滤波电容;在允许的电流总谐波畸变率范围内,尽量选取电感比和阻尼电阻最小值。在Matlab/Simulink中搭建三相电压型PWM整流器控制模型进行仿真验证,结果表明采用该方法设计的LCL滤波器可使PWM整流器具有很小的超调量、快速的响应能力、较低的电流总谐波畸变率;通过样机实验验证了LCL滤波器能较好地抑制PWM整流器网侧电流,提高并网电流波形质量;通过对比验证了该方法设计的滤波电感和阻尼电阻均明显小于传统方法设计值,可有效减小滤波器体积,降低成本。     

谐波对矿用干式变压器损耗及温升的影响

为了更准确地分析谐波对变压器损耗和温升的影响,首先建立了干式变压器二维结构模型,并对干式变压器的漏磁场与谐波损耗进行了仿真计算,得到干式变压器轴向和径向漏磁场分布规律及谐波损耗与谐波次数、谐波含有率、谐波电流畸变率的关系;然后利用Fluent对干式变压器二维温度场与流体场进行了流固耦合分析,得到干式变压器温升与谐波次数及谐波电流畸变率的关系。仿真结果表明,干式变压器的谐波铜损耗与谐波电流含有率的平方成正比,且当谐波电流含有率一定时,近似与谐波电流次数的平方成正比;而谐波铁损耗与谐波电压含有率的平方成正比,但当谐波电压含有率一定时,谐波铁损耗随谐波次数的增大而减小,并逐渐趋于平缓。     

基于SVPWM的Vienna整流器矢量控制研究

针对三电平整流器存在开关损耗大、控制复杂的问题,提出了一种基于SVPWM的Vienna整流器矢量控制策略;分析了Vienna整流器的工作原理,详细介绍了该控制策略的实现。仿真结果表明,基于SVPWM的Vienna整流器控制简单,具有较好的动、静态性能,交流侧电流保持了良好的正弦度。     

中频电源的仿真与分析

简述了中频电源的工作原理,得出了12脉动整流器的特征谐波含有率与触发角和换相重叠角的关系曲线.适当增大整流变压器的漏电抗可以降低网侧电流的谐波含量,减小整流电路触发角也能够降低网侧电流的总谐波畸变率.最后利用MATLAB仿真软件构造了中频电源模型,仿真结果和实测数据基本吻合.     

单相功率因数整流器的理论研究

针对电网中存在的谐波会导致功率因数降低和电流波形发生畸变等问题,详细阐述了一种最适合小功率范围内的有源功率因数校正方法。并根据相关原理,结合Boost变换器设计了一种单相高功率因数整流器。结果表明：经过校正后的输出电流产生的谐波数量明显降低,输出电流的波形近似为正弦波。同时,通过调节电感和电容的参数取值,使电流波纹稳定在了9.667%,输入电压抖动范围稳定在了6.8%左右,使得功率因数获得很大的提高,有效的降低了输入电流的谐波,并抑制了系统中的电磁干扰,保证了系统的正常稳定工作,达到了预期设定的目标。因此,抑制整流电路的谐波,提高功率因数是提高电网供电质量的有效途径。     

基于双闭环控制的三相三电平PWM整流器研究

针对三相三电平PWM整流器具有输出谐波少、电流畸变率小、适合向高压和大容量方向发展的特点,提出了一种基于双闭环控制的三相三电平PWM整流器的设计方案;分析了该整流器主电路原理及其数学模型的建立,详细介绍了电压外环和电流内环双闭环控制策略、中点电压平衡控制策略的实现。Matlab/Simulink仿真结果表明,该整流器具有良好的动态和稳态性能。     

考虑充电桩最优效率的电动汽车有序充电模型

在电动汽车有序充电过程中,充电效率的评估和优化有助于提升调度模型的精确度。提出一种考虑直流充电桩最优充电效率的电动汽车有序充电模型。首先,分别对直流充电桩中Vienna整流器部分与双有源桥DC-DC部分进行损耗建模,并使用Pareto优化方法求取最优充电效率。然后,以电网运行、电池电量、充电功率和用户行为作为约束条件,构建最优负荷波动率目标函数,并通过粒子群优化方法进行求解。最后以南京城区某大型充电站的夏季负荷历史数据为参考,利用MATLAB软件分析有序充电模型的执行效果,负荷波动率从0.912降低到0.833。实验结果表明,考虑直流充电桩最优充电效率的有序充电模型能较好地降低负荷波动率。     

改进型有源滤波器滞环电流控制方法

并联有源滤波器的变环宽滞环电流控制方法可根据电流幅值的变化实时调整滞环宽度,在保证参考电流跟踪精度的前提下,有效控制了逆变器的开关频率。对传统的变环宽滞环电流控制方法进行改进:增加环宽微调环节,当逆变器开关频率较低时,给已计算出的环宽值加入一个负的微调量,使环宽值减小。Matlab仿真结果表明,采用改进型变环宽滞环电流控制方法对并联有源滤波器谐波电流进行跟踪补偿时,系统总谐波畸变率为1.80%,小于采用传统变环宽滞环电流控制方法时的总谐波畸变率,且逆变器实际开关频率更加接近设定值。     

基于αβ坐标下离网逆变器控制策略研究

三相离网逆变器的数学模型在dq坐标系下存在耦合项,并且当负载突变或不平衡时,输出电流波形易产生畸变,对负载造成一定的损坏并减少其使用寿命.针对上述存在的问题,提出基于αβ坐标系下的电流重复控制策略,该控制策略不需要进行Park变换和解耦计算,且能有效地抑制波形的畸变.仿真结果表明:采用LC型滤波器三相逆变器在αβ坐标系下电流重复控制方法是正确的,且能够减少逆变器输出电流波形的谐波含量,满足谐波畸变率要求,为负载提供优质的电能.     

矿用单相谐波治理系统设计

针对由于低压单相用电设备增多造成电力系统中局部电流波形发生严重畸变的问题,设计了一种在低压系统中使用的单相谐波治理系统。该系统采用瞬时电流检测控制方法检测电流谐波含量,使变流器产生一个与电流谐波幅值相等、相位相反的电流分量,完全抵消系统中的电流谐波。实验结果表明,该系统补偿效果良好,使得谐波畸变率从治理前的76.3%下降到10.4%。     

改进型单位功率因数谐波检测算法在三相并联型APF中的应用研究

为了降低电网电压不对称或畸变对UPF谐波检测算法的影响,通过引入锁相环电路的改进型UPF谐波检测算法产生基波正序电压,对有功功率进行修正,抑制了电压畸变的影响,同时提高了检测的实时性。在Matlab上对补偿前后电源侧电流波形进行对比研究,验证了改进型UPF谐波检测算法的可行性。实验结果表明,采用改进算法后,电源侧电流谐波成分中谐波含量最高的5次谐波含量由补偿前的22.8%降低为补偿后的8.1%,负载电流主要次谐波成分得到了有效抑制,实现了抑制谐波的目的。     

轨道交通混合式能量反馈牵引供电装置设计研究

本文针对城市轨道交通设计了混合式能量反馈牵引供电装置,基于12脉波整流器与PWM整流器共同构成,PWM整流器双向变流时,还可为12脉波整流器补偿谐波.经过仿真试验验证,结果表明基于合理把控PWM整流器直流外特征,可自动分配整流器功率,并保障直流网压稳定性,符合设计标准;以多旋转坐标系电流控制体系为载体,混合式能量反馈牵引供电装置可通过PWM整流器针对12脉波整流器补偿谐波,谐波含量显著降低.     

PWM整流器直接功率控制策略仿真研究

在电源整流器优化控制问题的研究中,需将线电压引入到三相电压型PWM整流器DPC控制系统。传统方法采用相电压时所需的旋转坐标变换计算,计算复杂,功耗大。为解决上述问题,推导出了用线电压和电流直接表示有功功率与无功功率的关系式,并且利用线电压判断电压矢量所在的空间,不仅降低了控制系统的计算量,对三相不平衡电压也起到一定的抗扰作用。与此同时,改进了传统的开关矢量表,仿真结果表明新的开关矢量表能更好的控制无功功率、保证更低的电流畸变率、降低了开关管的开关频率及功耗。     

Vienna整流器模型预测直接功率控制研究

针对Vienna整流器非线性系统,提出了内环采用模型预测直接功率控制(MPDPC),外环采用滑模变结构控制(SMVSC)的双闭环控制策略。首先建立其数学模型,求出整流器输入功率和中点电位偏差的预测值,然后通过外环求得系统有功功率和无功功率的给定值;最后输出使系统评价函数最小的开关组合,达到对系统有功功率、无功功率和中点电位的快速准确控制,实现Vienna整流器的单位功率因数控制、直流电压稳定输出以及中点电位平衡。仿真和实验结果表明了所提方案的有效性和可行性。     

LCL型电流控制的光伏并网系统研究

对于光伏发电系统,并网电流中含有较多的高次谐波和较大的谐波畸变率值。采用LCL型电容电流控制的方法,既可以控制单位功率因素并网提高并网质量,又可以抑制由于LCL滤波器引起的低频谐振。LCL型电容电流与电感电流结合构成双闭环控制回路,可以防止单闭环控制回路可能出现不稳定等问题。给出LCL电路的解耦模型,进一步优化并网电能质量。实验仿真主要比较LC型滤波器和LCL型滤波器,比较仿真结果中的并网输出波形和谐波畸变率值,验证了LCL型电流控制的正确性。     

工矿供电系统谐波治理新方法研究

针对现有无源滤波器滤波效果较差,易出现谐振过电压、谐波放大等现象的问题,提出一种基于基波谐振原理的谐波治理新方法。该方法在电网与无源滤波器之间的三相线路中分别串联一组由电感和电容组成的基波谐振电路,迫使谐波电流最大限度地流入无源滤波器,从而大幅提升滤波器的效率。实验结果表明,增加基波谐振电路后,电流畸变率从10.6%下降为0.942%,滤波效果更佳。     

谐波对港口起重机功率因素的影响

针对港口起重机日益突出的电能质量问题,从理论上分析了谐波对功率因素的影响,并对实际运行中起重机的谐波、功率因数和ISU动态无功补偿效果进行了测试,结果表明空载时谐波电流有较大畸变,并导致功率因数降低。采用ISU动态无功补偿对基波的功率因素有明显的改善,但对总的功率因数提高不明显,且在空载时会产生较大的谐波电流。