逆变器交直流侧谐波交互影响分析

针对典型的逆变器并网系统,研究电网电压背景谐波对公共并网点(PCC)电能质量的影响。电网电压含有谐波时,会引起直流侧电压、电流异常波动,综合考虑幅值和相序结合开关函数的傅里叶表达式,分析逆变器交直流侧交互影响机理,经过数学推导得出公共并网点的谐波特性。然后提出一种基于并网系统小信号模型的阻抗分析法定量分析PCC电流谐波含量。利用Matlab/Simulink软件搭建电网背景谐波并网系统,检测特定次谐波与理论计算值作对比,考虑并网系统具有的谐波特性,提出一种准确度较高的混合电力滤波器(HPF)滤波方式达到改善新能源并网背景谐波注入下的并网点电能质量。     

基于Hilbert变换和预设旋转频率的无锁相环电网同步基准正弦信号检测方法

新能源发电并网过程中,电网同步基准正弦信号检测是并网关键之一,特别是在电网不平衡、畸变、频率波动和频率偏移等复杂工况下,对电网同步基准正弦准确检测造成较大干扰。为此提出一种基于Hilbert变换和预设旋转频率的无锁相环电网同步基准正弦信号检测方法。该方法通过预设同步旋转频率进行特定次频率分量正、负转换,然后运用Hilbert变换的幅相特性和一定的运算消除正序谐波分量、基波负序分量和负序谐波分量。所提方法能在复杂的工况下准确提取电网同步基准正弦信号,理论和实验验证了该方法的有效性和可行性。     

基于电容器分组投切的电网谐波阻抗特性研究

投切电容器是计算电网谐波阻抗特性的常用操作方法,充分利用分组投切电容器的各组数据,可以更准确地计算电网谐波阻抗特性。为此,采用Prony算法滤除电压、电流响应中的稳态分量,得到其暂态分量。对电压、电流暂态分量进行离散Fourier变换,得到投切各组电容器时的电网谐波阻抗特性。各组电网谐波阻抗特性按照暂态时域能量大小进行权重分配,再利用3次样条插值对各离散频率处的阻抗进行拟合,构成最终的电网谐波阻抗特性。仿真结果表明,对于基于分组投切电容器的各组数据、采用时域能量权重系数法计算得到的电网谐波阻抗特性,其阻抗幅值和相位的绝对误差仅为考虑单组电容器投切时的25%,验证了所提方法的可行性。     

具有自适应无功和谐波补偿功能的并网逆变器设计

针对电网的污染问题设计了太阳能光伏并网逆变器,实现向电网传递有功功率的同时对电网电流中的无功和谐波分量进行补偿,改善电网质量,使电网电流正弦化。基于自适应陷波滤波器ANF原理,介绍了一种适用于单相电路负载的无功和谐波电流提取的新方法。该方法能较为准确快速地检测出所需信号的幅值、相位和频率等信息,并且在负载变化时保持较快的响应速度。最后,在Matlab/Simulink环境下对该理论进行仿真,验证了该方法的可行性。     

基于复值独立分量分析的配电网谐波状态估计

针对独立分量分析算法在谐波阻抗未知条件下无法准确估计谐波电流幅值的问题,提出基于复值独立分量分析法的相量比例系数计算方法,来估计谐波电流的幅值和相位。首先采用复值独立分量分析法估计谐波电流相量初始值;然后考虑到系统侧等效阻抗远小于负荷侧等效阻抗,忽略线性负荷对谐波电流的分流作用,推导出2种不同情况下相量比例系数的计算方法;最终确定谐波电流幅值和相位。利用IEEE 14节点配电网系统和某地区局域电网对该方法进行验证,并与现有独立分量分析法对比,结果表明该方法能在谐波阻抗未知条件下准确地估计出谐波电流幅值和相位。     

解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法

在新能源发电并网中,并网变换器需根据电网运行状态实施相应的控制以保证其安全可靠运行。需要对电网电压的频率和相位实现快速准确的检测,同时还需要为变流器的并网运行提取出正负序分量。本文针对解耦双同步参考坐标系锁相环在谐波情况下频率检测结果和同步效果差的问题,提出了一种解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法。该方法通过正负序dq轴系以及低次谐波的dq轴系分解,实现了多轴系dq分量的解耦,可以在电网电压不对称和含有谐波分量的情况下,快速提取出电网电压的频率和相位信息,同时还可得到正负序分量的dq轴变换结果。实验结果表明提出的方法在电网电压不对称、频率变化和含有多次谐波情况下均具有很好的同步效果。     

基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明：该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。     

针对电网不平衡与谐波的锁相环改进设计

在新能源并网发电系统中,准确地提取电网电压的频率、相位和幅值等电网同步信号是实施有效控制的基础。针对电网不平衡与谐波条件下电网同步信号的检测需求,提出了一种静止坐标系下的改进型锁相环设计方法。该方法采用谐振器提取并滤除电网电压中的高频谐波,结合自适应陷波器(ANF)与正负序消除环路(PNSC)完成电压正负序分离,进而准确地提取电网正序电压的同步信息。仿真和实验结果表明,在不平衡与谐波电网条件下,所设计的锁相环能够快速准确地锁定电网电压的属性,且具有检测精度高、对频率波动鲁棒性强等优点,可为新能源并网发电控制提供可靠的基准信号。     

电力谐波锁相测量技术

提出了电力谐波锁相测量技术。设置正余弦参考信号的频率为电流任意次谐波的频率,与电流相乘并取一个工频周期平均值,得到该次谐波相对于参考信号的正余弦分量幅值,将该次谐波的正余弦分量幅值分别与正余弦参考信号相乘后比例相加,得到该次谐波的幅值与相位;设置正余弦参考信号的频率为工频频率,分别与电压相乘并取一个工频周期平均值,得到电压相对于参考信号的正余弦分量幅值,将电压与电流相乘得到一个工频周期内的平均有功功率,根据电压和电流基波相对于参考信号的正余弦分量幅值及有功功率,运算得到电流基波的无功分量;将电流减去电流基波再加上电流基波的无功分量得到消谐总补偿电流。对所提出的方法进行了仿真验证。     

基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

光伏逆变器直流电压扰动引起的间谐波电流解析模型

大规模光伏电站的并网给电力系统的稳定运行带来了挑战。研究光伏发电系统的间谐波产生机理和传变规律对于分析光伏发电引起的电能质量问题具有理论必要性和工程迫切性。为此,该文首先构建了dq同步旋转坐标系下的内外环控制模型,经推导变换建立了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流解析模型:利用直流扰动电压、逆变器控制参数和电网阻抗参数,即可定量计算光伏并网逆变器输出间谐波电流的幅值、频率和相位。基于PSCAD仿真平台搭建光伏并网算例,仿真结果验证了该模型的有效性与正确性。最后,该文分析了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流的幅频和相频特性,并定量讨论了内外环控制参数和电网阻抗参数对间谐波电流幅值的影响,为进一步研究光伏发电系统间谐波的抑制奠定了基础。     

基于Prony算法的小电流接地系统单相接地故障选线研究

Prony算法是用一组指数函数的线性组合来拟合等间隔采样数据的方法,可以从中分析出信号的幅值、相位、衰减系数、频率等信息。通过对故障零序电流特征的分析,提出采用Prony算法来提取故障零序电流的谐波分量的信息,比较谐波分量的幅值和相位来实现正确选线。理论分析及仿真实验表明该方法可以准确实现小电流接地系统单相接地故障选线。     

正序基波提取器在光伏并网功率调节系统中的应用

光伏并网功率调节系统实现光伏并网与有源滤波的统一控制,关键是谐波、无功电流的准确检测和并网指令电流的形成。考虑实际电网电压有畸变或频率偏差,为获得准确谐波、无功电流和同步正弦,利用幅值积分及其频率选择特性构成正序基波提取器,深入分析正序基波提取器中K参数设计方法,推导出K值的计算表达式,合理取K值,可准确提取正序基波,无需锁相环可得到同步正、余弦信号。分析了谐波、无功及不对称分量之和的检测方法和并网指令电流的合成方式,实现光伏有功注入与谐波抑制、无功补偿功能。最后进行Matlab/Simulink仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。针对K参数对正序基波提取的影响,完成了其小功率实验,实验结果进一步证明该方法的正确性。     

电网谐波对金属氧化物避雷器阻性电流影响的分析

介绍了金属氧化物避雷器(MOA)阻性电流各分量的构成,分析了在线监测时电网谐波对MOA阻性电流各分量的幅值、相位的影响.由于金属氧化物避雷器阻性电流由基波和3次、5次等谐波构成,其中3次、5次谐波的分量占总阻性电流的45%左右,因此在计算阻性电流谐波分量时,应考虑电网谐波的影响才能更精确地计算阻性电流.     

基于Prony算法的小电流接地系统单相接地故障选线研究

Prony算法是用一组指数函数的线性组合来拟合等间隔采样数据的方法,可以从中分析出信号的幅值、相位、衰减系数、频率等信息.通过对故障零序电流特征的分析,提出采用Prony算法来提取故障零序电流的谐波分量的信息,比较谐波分量的幅值和相位来实现正确选线.理论分析及仿真实验表明该方法可以准确实现小电流接地系统单相接地故障选线.     

适用于电网不平衡时的广义积分器锁相环设计

为准确快速检测出电网电压的幅值、相位和频率,在分析对称分量法及单同步坐标系锁相环基本原理的基础上,提出了广义积分器锁相环的设计方法。这种方法在αβ坐标系下对电网电压进行正、负分序,进而锁定正序电压的相位和频率。并且使用Matlab/Simulink环境分别对单同步坐标系锁相环和基于广义积分器锁相环进行仿真研究,仿真结果表明广义积分器锁相环在电网不平衡时能够准确提取电网信号的幅值、相位和频率,频率自适应性良好且对低次谐波有一定的抑制作用。     

解耦双同步坐标系下单相锁相环技术

针对单相并网变换器的同步问题,提出了一种基于双同步坐标系的锁相环。将单相输入信号等效为αβ静止坐标系下的正序正交虚拟分量和负序正交虚拟分量之和,通过自解耦网络消除负序基波分量的影响,无需正交信号发生器就可获得输入信号的幅值、相位和频率信息。分析了输入信号存在直流分量、谐波分量、相角突变和起始阶段相角未知等因素对锁相结果的影响,给出了相应的抑制方法。仿真和实验结果表明:在各种非理想电网状态下,该算法都能快速、准确地提取电网电压基波分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

基于Pisarenko谐波分解的间谐波估算方法

随着电力系统的发展以及非线性电力元件的大量应用,电网中的谐波状况更加复杂化,非整数次谐波分量——间谐波和次谐波变得较为突出。文章应用Pisarenko谐波分解(PHD)原理来计算谐波和间谐波的频率和幅值。该方法基于信号自相关估计将信号的特征空间划分成信号子空间与噪声子空间,根据这两个子空间正交的原理构建特征多项式和代数方程组,从而计算出各种谐波分量的频率和幅值。由于该方法假设各频率分量的相位是随机分布的,无法给出谐波的相位信息。文章还结合整数次谐波、间谐波和次谐波估算仿真实验分析了PHD方法的敏感因素。并针对电力系统中谐波分量和基波分量能量相差较大影响估计结果的问题,提出了低通差分预处理的解决方法,取得了较好的估算效果。     

基于正弦幅值积分器的有源滤波器谐波检测

有源滤波器的谐波检测技术需要分离三相电流的基波分量。在电网非理想工况下,由于电流负序基波分量的影响,传统的谐波检测技术的性能受到一定的影响。文章通过在电网不对称工况下正弦幅值积分器的频域分析,提出一种在电网非理想工况下的谐波检测检测技术,该方法利用在αβ坐标下正弦幅值积分器(SAI)频率的选择作用,提取三相电流基波分量。文章详细介绍了基于正弦幅值积分器的谐波检测技术的工作原理、数学模型、频域分析,理论验证方案的可行性。搭建仿真模型,结果表明文章所提方法可以有效消除非理想工况对谐波检测的影响,准确快速检测到基波分量,给出补偿电流指令。     

电网谐波和不平衡对锁相环影响及改进策略

新能源并网发电系统中,准确获取电网同步信息是进行有效并网控制的基础,故提出了一种基于对称分量法的单同步坐标系改进型锁相策略。该策略利用改进的全通滤波器(APF)基于对称分量法完成电网电压正、负序分离,能够快速适应电网频率波动,再通过基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应滤波器在采样信号相位不发生偏移时,快速稳定地抑制电网谐波,从而准确地获取电网电压的同步信息。在电网谐波和不平衡的条件下,所提锁相环(PLL)策略能够快速准确地锁定电网信息,且具有检测精度高、对电网波动适应性强等优点。