多逆变器并网下的超高次谐振特性分析

超高次谐波是电力电子技术快速发展过程中不可避免的电能质量问题,受到了越来越多的关注。为揭示多个逆变器并网下的超高次谐振特性,文中提出了一种多逆变器并网下的超高次谐振特性分析方法。首先,以单相并网逆变器为例,分析其在单极倍频正弦脉宽调制(SPWM)下的谐波分布特性,以此来揭示基于单极倍频SPWM控制下的电力电子装置的超高次谐波发射机理。然后,建立了逆变器并网等效电路模型,并在此基础上,得到了多逆变器并网系统超高次谐波下的等效电路模型。其次,根据所建的等效电路模型求得了公共连接点的等效阻抗,并提出了超高次谐振放大系数的概念,在此基础上采用控制变量法分析了滤波器参数、并网逆变器数量和电网阻抗变化下系统的超高次谐振特性。最后,通过仿真验证了所建模型和理论分析的正确性。     

基于确定性测量矩阵与变阈值SAMP的超高次谐波检测算法

随着电网中采用高频电力电子器件制造的设备逐渐增多,配电网中的超高次谐波现象已经成为了一种亟需解决的新型电能质量问题。相较于传统谐波检测方法采样超高次谐波信号时产生的巨大数据量,压缩感知作为一种新型信号处理方法,在使用测量矩阵对稀疏信号进行亚采样后通过重构算法用较少的数据就能精确地恢复原始信号,有效降低了对采样端硬件的要求。提出了一种基于确定性测量矩阵与变阈值SAMP算法的压缩感知超高次谐波检测算法。首先该方法采用了一种由确定性随机序列构造的测量矩阵,这种确定性测量矩阵的结构与随机测量矩阵相比更易于传输与存储,同时具有和高斯随机矩阵相同的重构性能。其次,针对SAMP重构算法在频谱泄露时易发生稀疏度过估计的问题,提出了一种改进的变阈值SAMP算法,设置一个动态的阈值来控制算法中内积的选取,减少迭代中的误选。改进算法提高了超高次谐波检测的精度,降低了因频谱泄露和噪声造成的误差且更容易硬件实现。最后,通过仿真和实测结果证明了改进算法的准确性和有效性。     

超级谐波研究综述

在电网低压侧,随着电力电子技术和电力线载波通信的广泛应用,产生了愈来愈多的超级谐波,超级谐波问题涉及到多个领域,并得到配网电能质量、电力线载波通信、负荷监测等研究领域的重视。本文总结国内外对超级谐波的来源、特征、危害、相关标准、测量方法等研究成果;并归纳了超级谐波在负荷监测的应用价值。研究提出了几点结论和建议,为应对超级谐波问题提供参考。     

基于压缩感知的稀疏度自适应超高次谐波检测算法

近年来,越来越多运用电力电子器件的电气设备接人电力系统,配电网中超高次谐波发射水平的持续上升已经成为电网中亟需解决的电能质量问题之一.文中提出了一种基于压缩感知的稀疏度自适应超高次谐波检测算法,该方法基于快速傅里叶变换系数和狄利克雷核函数,结合插值因子,构建高精度的压缩感知模型;同时,文中引入了稀疏度自适应的概念,提出通过稀疏度自适应的匹配重构算法获得待检信号中超高次谐波的频率和幅值.改进算法提高了超高次谐波重构幅值的精度,减小了无法预估待检信号稀疏度而造成的误差.仿真结果证明了改进算法的准确性和有效性.     

基于部分采样及混合分段的超高次谐波检测方法

高频电力电子设备的广泛应用导致电网中的超高次谐波问题日趋严重,而现有的谐波检测方法在用于检测频率范围更宽的超高次谐波时存在检测速度慢、处理数据多等问题,针对超高次谐波的检测缺乏统一且有效的标准。在全面剖析电力电子变流设备产生的超高次谐波频次特征与开关频率的关联性的基础上,提出一种基于特征频率分段的混合检测方法。通过部分采样FFT运算得到谐波峰值来确定开关频率,根据开关频率及其倍数频率附近的峰值特性自动确定频谱聚合的分段策略。仿真分析表明该方法在保障超高次谐波准确检测的基础上有效提升了检测速度,试验结果验证了方法的可行性和有效性,可为统一超高次谐波检测标准提供新思路。     

超谐波引发的电能质量问题及相关研究

电网中电力电子化电器设备不断增多,电力线载波通信技术应用日益普及,越来越多的超谐波发射注入电网中,其引发的新的电能质量问题日益突出。在全面梳理超谐波发射干扰造成电器设备非人为通断、电力线通信失败、电能表计量准确性下降及滤波设备烧毁等故障,归纳盘点国内外在超谐波的产生机理、传播特性、等效电路及仿真模型、测量方法和标准制定等方面研究结果的基础上,发现超谐波造成的电能质量问题仍未引起足够重视,目前相关研究仍处于起步阶段,然而电器设备的电力电子化与智能控制是大势所趋,超谐波发射引发的电器设备故障、运行不正常等将有增无减,因此需及时加大研究力度,以应对超谐波所引发的电能质量新问题所带来的多方面挑战。     

超高次谐波的合并等间隔采样方法

随着电力系统的电力电子化程度不断加深,电力系统电压、电流信号中的超高次谐波成分持续增加。超高次谐波测量频域宽、幅值小且波动性大,传统谐波实时监测设备难以满足需求。文中对现有的典型超高次谐波检测采样方法(全采样、等间隔采样、首末两周期采样)进行了理论推导,比较其在幅值波动情况下的误差大小。在此基础上,提出了一种合并等间隔采样方法,结合波形特点对采样后的数据进行重组,在保证精度的同时有效降低了数据存储量。最后,通过案例对上述采样方法进行了验证。     

一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法

提出一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法。首先,对一定长度的超谐波电压、电流信号施加矩形窗函数,将其截取为等间隔连续的小数据块,对每个小数据块构建空间矩阵并估计超谐波个数;然后,利用TLS-ESPRIT算法估计每个小数据块所含超谐波的频率和衰减因子,再采用最小二乘法估计超谐波的幅值和相位;最后,以三维形式展示超谐波频谱,实现对超谐波的动态分析。数值仿真分析以及2种非线性负荷实测数据验证结果表明:该方法不仅能准确估计出超谐波的个数、频率、衰减因子、幅值和相位等信息,并具有较高的频率分辨率,还能从三维展示中观测到超谐波的时变特性,为深入研究超谐波提供了一种更精确的测量方法。     

Supraharmonics reduction in LED drivers via random pulse-position modulation

In power electronics, deterministic pulse width modulation strategies, aimed at reducing the emission of low-frequency harmonics (<2 kHz), resulting in the transfer of these emissions to the switching frequency and its multiples, in the kilohertz range. The impact of these spectral components is the main concern when studying electromagnetic interference from rectifiers with active power factor correction stage, commonly employed in LED lighting. These so-called supraharmonics (emission in the frequency range 2 to 150 kHz) are at the root of numerous problems in today’s smart distribution grids. Consequently, the standardisation organisations are currently reviewing the compatibility limits within this frequency range. Supraharmonics behave differently from (lower frequency) harmonics, as being reported in the literature. Fortunately, as will be proved further, it is possible to greatly reduce their presence, and at low computational cost, when methods like random pulse-width modulation are properly selected from the very beginning, avoiding the later need to use any mitigation technologies.