基于触发角识别的脉动直流剩余电流有效值检测方法

针对电力电子设备发生漏电故障时的脉动直流电流信号进行傅里叶分析,得到不同触发角下脉动直流电流各谐波分量幅值的变化趋势,并能通过谐波分量的幅值比对触发角进行识别;根据剩余电流互感器在不同触发角下脉动直流电流信号的传变误差对二次侧电流进行补偿计算,从而得到一次侧脉动直流电流有效值;对剩余电流互感器进行试验测试分析,在脉动直流剩余电流下,二次侧信号与一次侧信号存在较大传变误差,而采用补偿计算方法后最大误差不超过4.5%。因此所提的触发角识别方法和脉动直流剩余电流补偿计算方法有效,可以提高脉动直流剩余电流检测精度。     

晶闸管可控电抗器的谐波产生特性研究

基于晶闸管可控电抗器(TCRs)的谐波耦合矩阵模型,对TCRs的谐波产生特性进行了深入分析。TCRs的频域谐波耦合矩阵模型,以完全解析的公式将TCRs端口各次谐波电压和各次谐波电流之间的互耦合和自耦合关系直观地展示出来。通过对矩阵元素的物理意义和取值规律进行研究,分清了在TCRs谐波产生过程中的主要和次要影响因素,进而提出了TCRs的忽略谐波电压共轭影响的模型、解耦的模型和恒流源模型,给出了各简化模型的解析计算公式,并研究了触发延迟角对简化模型精度的影响。分析表明:当触发延迟角小于70°时,简化模型具有较高的精度;当触发延迟角大于70°时,各简化模型都将引入不同程度的误差。研究结论可为工程应用中TCRs谐波源模型的合理选择提供理论参考。     

特高压直流输电系统非特征谐波分析

特高压直流输电(UHVDC)以其特有的大容量、远距离、高电压等优点,在国内迅速发展起来。针对特高压直流输电系统普遍存在的网侧非特征谐波电流问题,展开了一系列的研究。首先理论分析了特高压换流变阻抗不平衡和触发角不平衡时,5、7次等非特征谐波电流的产生。其次,根据国内某一实际的UHVDC相关运行参数,以PSCAD/EMTDC软件为平台,搭建了其仿真分析模型。最后,重点针对换流变阻抗不平衡和触发角不平衡两种情况,计算了网侧5、7次非特征谐波电流。仿真结果表明,换流变阻抗不平衡对交直流互联系统的影响较小;换流器触发角不平衡时,网侧5、7次非特征谐波电流较大,超出了谐波电流含量最大1%的标准,对交直流互联系统的影响较大。     

直流融冰装置零功率试验原理及实际工程试验研究

目前有关直流融冰装置零功率试验(ZPT)电气特性的相关研究成果较少。为此,采用EMTDC软件对直流融冰装置零功率试验进行深入研究,包括:零功率试验原理、直流电流电压及其谐波特性、交流谐波特性、有功与无功分析、阀电流与阀电压分析、通态电流上升率和断态电压上升率分析等。结果表明:直流融冰装置触发角越小,短路直流电流越大,换流器内部的电压降越大,直流端口电压越低;直流电流特征谐波为12k1(k1=1,2,3,…)次谐波,直流电压谐波为6k2(k2=1,3,5,…)次谐波,且其直流分量很小,且随着触发角的增大,直流分量减小,交流分量增大;融冰装置的有功损耗很小、无功损耗很大,且随着电流的增大,无功损耗成比例增大。     

±500kV直流输电线路非特征谐波电流的影响因素

给出了葛洲坝──上海直流输电线路葛侧直流谐波电流实测数据,并以此阐述了交流背景谐波对直流侧偶数次非特征谐波的影响以及直流非特征谐波电流随触发角α的大小而变化的情况。     

基于H参数的换流器谐波全耦合模型

换流器作为连接交直流网络的电气元件,考虑其两侧电压、电流的相互影响是研究其谐波模型的关键。提出一种新型的换流器谐波全耦合模型,该模型基于二端口网络的H参数矩阵定量描述换流器交流侧电流与电压、交流侧电流与直流侧电流、直流侧电压与交流侧电压、直流侧电压与电流之间的耦合关系。通过将开关器件的动作状态分别以对应的开关函数表示,在触发角对称的条件下建立各换流阶段电压电流的数学关系式,并以傅里叶变换求解,推导H参数矩阵。该模型可广泛适用于含复杂背景谐波的交直流系统;当触发角增大到一定程度,可忽略换相重叠角的影响,得到该模型的简化形式,适用于可控换流器触发角较大或系统电抗较小情况。Simulink时域仿真结果验证了所提模型的准确性。     

三电平静止同步补偿器的运行原理研究

介绍了静止同步补偿器的结构和运行原理,分析了三电平电压源逆变器在采用选择谐波消去 调制方式下的运行特性,提出了当触发角发生偏差时描述谐波特性变化程度的灵敏度系数的 概念,特别研究了在3个脉冲和5个脉冲的选择谐波消去调制方式下三电平电压源逆变器的谐 波特性及其关于触发角误差的灵敏度系数。     

基于10 kV高压自取能光电触发TSC装置的延时触发角谐波分析

高压晶闸管投切电容器(TSC)无功补偿装置作为传统高压无功补偿装置在高压领域应用较为广泛,但因其晶闸管全导通时阀组端电压为0,无法从阻尼回路中取能用于晶闸管触发,故自取能光电触发电路一直是研究攻克的难点。为解决这一难题,自主研制了一套基于自取能光电触发10 kV高压TSC装置,通过延迟一定的触发角度实现晶闸管触发电路的自取能。但TSC与TCR不同,当存在延迟角时必然会因du_c/dt的影响引起冲击电流,造成触发脉冲的紊乱。因此,为了抑制冲击电流,在实际使用中必须配置电抗器。通过理论和仿真分析了TSC触发脉冲延迟角及电抗器与谐波含量的关系。     

三电平有源钳位逆变器同步优化PWM方法

研究一种适用于低开关频率运行的三电平有源钳位逆变器同步优化PWM方法,对电流谐波最小化脉宽调制开关角求解进行了改进。以电流低次谐波幅值方程为非线性约束条件,通过设置误差精度,增加了对低次谐波幅值的限制。对求解所需初值通过采用遗传算法求取,并对求解得出的开关角进行优化。通过MATLAB/Simulink仿真结果表明,得到的开关角同时具有限制特定谐波幅值和保持较小电流谐波畸变率的特点。     

静止无功补偿装置的非特征谐波研究

本文首次提出了一种求解静止无功补偿装置非特征谐波的计算方法,它综合考虑了引起非特征谐波的各种因素,包括静补参数不对称、系统电压含负序成分以及静补触发角间隔不等,并考虑了谐波电流流入系统后的影响.计算采用高斯—赛德尔迭代法。本方法可用于研究静补非特征谐波的特性、电压畸变对静补运行的影响以及滤波器的设计。通过算例的研究结果表明:电压畸变、静补触发角间隔不等对非特征谐波有较显著的影响。     

分级调节移相器的晶闸管触发角影响分析

移相器是调节线路功率的有效手段,对于提高设备利用率、平衡潮流等具有重要意义。以晶闸管控制的双芯对称型移相器为对象,在实时数字仿真器(RTDS)中建立了一次设备的仿真模型,并开发了控制装置进行系统仿真研究。针对阀组触发脉冲对系统运行的影响,提出了触发脉冲控制策略,固定挡位时提前触发角触发,挡位调节过程中监测阀组电流过零关断后触发,并提出了一种阀组电流过零的检测方法。仿真结果表明,提出的控制策略在固定挡位时,系统运行稳定无谐波,挡位调节过程中系统无冲击电流、过渡平滑。     

新型可控无源滤波器的实验研究

提出了一种新型可控无源滤波器,该滤波器利用晶闸管控制的高短路阻抗变压器(TCT)作为可控电抗器,通过改变它的触发角来改变可控电抗器的等效电感,使滤波器在电容变化后重新回到谐振状态,从而实现无源滤波器的自动调谐。本文以单相全控桥整流电路为例进行了实验研究,当电容值变化8.62%时,造成了滤波后进入系统的电流波形严重畸变,3次谐波电流畸变率HRI3达28%。通过调节TCT的触发角大小,HRI3变为1.14%,基本保持正弦波形且正负半周对称。结果表明该可控无源滤波器非常适用于一般电力电子装置的谐波抑制。     

畸变电压下单相电路谐波和无功电流综合检测方法

在现有单相电路基波电流分离法基础上,分析了锁相环相位检测误差和畸变电压对谐波和无功电流检测的影响,得出由锁相环及畸变电压引起的相位检测误差不影响谐波电流的检测,但对谐波和无功电流的综合检测以及直流侧电压调整有影响的结论.提出了一种谐波和无功电流综合检测新方法,采用无锁相环、提取功率角的方式,实现了畸变电压下单相电路谐波和无功电流的综合检测.仿真结果验证了该检测方法应用于有源电力滤波器中的有效性.     

谐波电流发射测试标准中触发角条款存在的问题及研究

本文分析和讨论了谐波电流发射测量受触发角的影响,指出了现有标准存在的问题.并且提出了一些解决或改善这些问题的建议和方法.     

金属氧化物避雷器在线监测的谐波校正及研究

泄漏电流阻性分量是金属氧化物避雷器(MOA)在线监测的重要指标,传统的容性电流补偿算法并未考虑谐波电压的作用,对监测结果产生很大的误差。为解决该问题,利用电压过零时避雷器阻性电流与容性电流的关系求解避雷器晶介电容C,并推导了谐波电压下的容性电流补偿系数G,提出了一种金属氧化物避雷器在线监测的谐波电压校正方法,有效降低谐波电压对阻性电流提取的影响,提高避雷器阻性电流的提取精度。MATLAB仿真结果表明,通过MOA在线监测谐波校正方法,避雷器晶介电容C、基波阻性电流分量i_(R1)、3次谐波阻性电流分量i_(R3)误差均≤10%,有效地减小谐波电压给监测结果带来的影响,降低了阻性电流提取的误差,提高了避雷器在线监测结果的准确性。     

基于级联有源滤波器与静止无功补偿器的综合补偿控制方案

级联多电平有源滤波器(CS-APF)与静止无功补偿器(SVC)同时运行存在稳定性及无功补偿控制优化等问题。文中提出一种统一控制策略,结合SVC和CS-APF的功能特点,使SVC对负载正序无功分量及负序分量的补偿进行前馈控制和电网电纳(不包含CS-APF分量)反馈控制;CS-APF对晶闸管相控电抗器(TCR)与电网负载谐波的补偿进行前馈控制,并去除SVC中固定电容分量,进行电网电流反馈控制,同时对SVC无功补偿进行二次优化补偿。另外,提出一种TCR谐波电流预计算方法,根据TCR触发角当前值与电网电压锁相环相位,构建TCR谐波电流,实现对TCR谐波的预计算。仿真和实验研究表明,在该综合控制方案下,SVC与CS-APF控制不存在闭环,系统稳定性高,TCR谐波补偿无滞后,无功补偿响应较快,补偿能力强。     

电网电压不平衡下串联型12脉波整流装置的频域谐波建模

针对高压直流输电和大功率工业整流采用的串联型12脉波整流装置,在分析其整流等效电路工作原理的基础上,计及电压不平衡时相控整流电路的触发角偏移和换相重叠角,推导了正序和负序电压作用下12脉波整流的谐波耦合导纳矩阵,将两者整合建立电压不平衡下12脉波整流的频域谐波耦合导纳模型。该模型能解析计算整流装置产生的电流谐波,无需迭代。搭建整流装置实验测试平台,探讨12脉波整流的谐波耦合导纳矩阵元素分布特点,分析电压畸变率、不平衡度和触发角变化对模型准确度的影响,通过计算与实验对比,验证所提频域谐波模型的有效性。     

信号的取样方式对介质损耗角测量的影响

分析了非整周期采样时介质损耗角(介损角)测量容易导致较大误差的问题,指出了电压和电流信号的取样方式对介损角测量的准确性有很大影响.如果信号中仅存在基波且传感器采集所得电压和电流信号同相位时,则非整周期采样的频谱泄漏和栅栏效应给介损角计算导致的误差将完全抵消,理论上介损角测量不会因为非整周期采样导致误差.仿真表明,在实际取样时若选择合适的传感器,直接使用DFT算法,即使非整周期采样严重时误差仍然很小,误差绝对值的最大值小于4×10-5 rad(设定的介损角0.003 rad)计算误差随设备介损角的增加而增大,介损角增大到0.02 rad时,误差绝对值的最大值约为2×10-4 rad;计算误差与直流分量关系不显著,直流分量在基波分量的10%范围内变化时,误差绝对值的最大值约为4×10-5 rad;计算误差随3次谐波的增加而线性增大,3次谐波分量达到基波分量的20%时,如果使用阻容串联电路模拟电容型设备,误差绝对值的最大值约为7×10-5 rad;如果使用阻容并联等值电路则同样条件下误差约为5×10-5 rad.因此,使用电容型设备末屏串入电容的电流取样方式能有效减少非整周期采样给介损角测量带来的误差.     

逆变侧交流电压畸变下HVDC运行特性分析

推导了逆变侧交流母线电压存在畸变时锁相环的输出特性和阀换相特性,揭示了谐波电压对逆变侧定熄弧角控制器和低压限电流控制器(VDCOL)带来影响的机理,解释了谐波电压的存在会减小逆变侧延迟触发角的指令值、降低直流系统传输容量的原因。针对交流母线电压谐波畸变情况下定熄弧角控制不能很好跟踪其整定值的问题,通过减小电流偏差控制的增益,有效减小定熄弧角控制在交流电压畸变时的稳态误差量,降低了传递容量的损失。提出了谐波影响下直流系统稳态工作点的计算方法。PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性、改进措施的有效性和计算方法的准确性。     

无轴承开关磁阻电机动、静态电感耦合的数学拟合

采用增强型能量增量有限元法,对无轴承开关磁阻电机的动态电感(差分电感)、静态电感(割线电感)随位置角和绕组电流的变化进行了计算和实验验证.根据电感随位置角呈周期性变化的特点,电感可以拟合为位置角的傅里叶级数展开.根据电感对称特点和谐波不大于基波1%的误差,余弦级数取前8次,且其系数展开为电流的3次多项式.将有限元计算电感结果作样本,耦合静态和动态电感方程,利用最小二乘法求解出傅里叶级数的各系数与电流的关系,拟合出该类电机电感随位置角和电流的解析表达式.利用拟合出的电感表达式对不同电流、不同位置下的电感计算与有限元结果进行比较,在内插值的条件下,拟合结果具有高的精度,而外插值误差较大.