电压源型交直交变频器的特征间谐波参数计算

三相变频装置在高压直流输电系统、交流传动装置、分布式发电接入系统以及各种功率电源中得到了广泛应用,也成为了电力系统主要的谐波/间谐波源之一。以电压源型交直交变频器为研究对象,利用调制理论和开关函数建立了变频器模型,针对目前调制理论应用的局限性,详细分析考虑换相情况的相控120°、相控180°和PWM导通方式下的电压源型逆变器的工作状态,推导了相应的扩展开关函数,从功率守恒出发对电压源型逆变器调制理论进行了扩展研究,并给出了主要次间谐波对幅值参数计算的实用方法,通过时域仿真验证了开关函数和所提出的计算方法的有效性。     

三相四线制变流器非典型谐波产生机理探析

变流器接线方式的改变直接影响变流器交、直流侧的谐波频率特征,甚至会出现幅值较大的非典型谐波分量。三相四线制整流电路的实际工作过程可等效为两个半波整流电路的叠加,首先分析了三相四线制变流器的工作过程,推导了其等效解析电路模型。并通过建立半波整流电路的谐波分析模型,推导其交、直流侧的谐波特征,揭示了各次谐波的产生机理。并对实际变频器工程案例的非典型谐波的产生过程进行溯源分析,指出谐波通道的存在是各非典型谐波产生的直接原因,并通过截断谐波通道的方法有效解决了实际工程中出现的较大的3次谐波问题。最后的现场测试结果和仿真实验均有效验证了理论分析的正确性和有效性。     

斩控式变流器主电路开关矩阵调制函数的优化

用数学方法推导出斩波控制变流器主电路开关矩阵调制函的通解，结合实际电路运行的物理过程，求得优化开关调制函数。     

双馈风力发电变流器谐波建模与特性分析

双馈风力发电系统系统中包含电力电子变流器,变流器滤波电容、电感与变流器控制环节交互作用容易引起谐振造成严重谐波放大问题。本文根据双馈风力发电系统电网侧变流器和转子侧变流器控制特点,分别建立了电网侧变流器和转子侧变流器输出电流与谐波源之间的关系得到变流器谐波等效模型,研究分析了两个变流器谐波输出特性影响因素。研究分析结果表明,可以通过合理调节变流器控制参数抑制双馈发电系统谐波输出。采用PSCAD仿真模型验证了理论分析的正确性。     

高频环及周波变流器组合式三相变频器的分析

高频环及周波变流器组合式三相变频器可使装置小型轻量化,抑制听觉噪声。对该电路拓扑进行了数学分析,得到变频器输出的解析结果。详细介绍了工作原理,对存在的问题提出了解决办法,给出仿真和实验结果。     

转移函数应用于变流器的谐波分析

运用转移函数法分析变流器两侧的谐波,考虑了晶闸管的换相过程以及触发角由于某种控制需要而受到余弦信号的调制过程,为工程实际中谐波的估算提供了方便和较为精确的方法.本文对转移函数作了简明的论述和推导;运用转移函数得到的谐波分析模型,对变流器端的谐波构成及其含量进行了分析;最后用仿真计算验证了公式的有效性和精确性.     

消除负频率影响的低频间谐波快速检测方法

对电网采样信号进行离散频谱分析时存在负频率分量,负频率对低频间谐波分量具有干扰作用;当间谐波频率邻近基波、谐波或直流分量时,其频谱会泄漏到附近的基波、谐波或直流谱线上,此时会产生主瓣干涉而无法准确检测间谐波。建立了包含负频率在内的间谐波数学模型,通过组建和求解不同位置的谱线方程组,消除了负频率的影响,得到低频间谐波参数的显式求解公式,实现了在IEC标准同步采样要求下对低频间谐波的快速检测。特别是当间谐波与附近的基波、谐波或直流分量间隔小于1个频率分辨率时,该方法仍能在有限的采样数据长度下快速精确地检测出间谐波。仿真结果表明,该方法不受直流偏移和谐波分量的影响,同时具有较好的检测速度和抗噪性能。     

风电机组变流器电流谐波水平案例分析

直驱机组全功率变流器的使用,一定程度上影响了机组馈入电网的电能质量。针对两类1.5MW直驱并网风力发电机组,从整机角度上描述了机组配置,比较了I型变流器、II型变流器的拓扑结构与控制原理。依据IEC标准检测方法,通过现场实测,对比研究了这两类机组电流谐波、间谐波、高频分量的释放水平及特征。结果表明,变流I型、变流II型机组电流谐波释放水平均符合并网要求,变流I型机组电流谐波水平2.52%低于变流II型机组3.44%。     

一种高精度的电网谐波/间谐波检测的组合优化算法

为了提高电能质量,准确测量电网中的谐波和间谐波频率、幅度和相位,给出一种高精度的电网谐波和间谐波检测的组合优化算法。首先,利用双窗全相位快速傅里叶变换时移相位差频谱校正法,检测出谐波和间谐波的频率值;再构建谐波和间谐波信号幅值和相角参数的目标函数,设定初始值和迭代精度,由拟牛顿优化算法对目标函数进行迭代运算,检测出相应的谐波和间谐波信号的幅值和相位角。利用该方法对复杂间谐波信号进行检测,仿真实验结果表明,基于双窗全相位快速傅里叶变换时移相位差频谱校正法和拟牛顿法的组合算法实现了间谐波幅值、频率和相位三个特征的较高精度检测。且该算法具有较高的抗噪声干扰能力。     

基于移相空间矢量调制的多通道三相变流器

在传统阶梯波合成变流器基础上,提出一种移相结合错时采样空间矢量调制(STS-SVM)的多通道三相并网变流器,该变流器由多组结构完全一致的阶梯波合成变流器组成,其中一组变流器采用STS-SVM方式得到控制信号,其他各组变流器的控制信号可以依次延迟一定的角度得出。交流侧串联叠加各组阶梯波合成变流器输出,大幅抑制了其中的高次谐波,网侧接入很小滤波器即可得到高质量进网电流。研究了该多通道变流器的数学模型,给出了直接电流控制方案。研制了一台16通道中频脉宽调制(PWM)变流器,实验结果表明该多通道PWM变流器具有开关频率低、网侧电流质量高、系统响应速度快和功率因数可控的优点。     

PWM开关变换器统一建模法与谐波分析法的应用

介绍了PWM开关功率变换器电路的统一建模方法，并将谐波分析方法应用于电路分析中，理论和实例表明，这种方法容易得到电路变量的基波解和各次谐波解，以及电路的传递函数，具有容易理解和准确度较高的优点。     

抽水蓄能电站静止变频装置系统的间谐波分析

抽水蓄能电站静止变频装置(SFC)系统中的间谐波问题日益受到重视,将SFC系统模拟为常见的电流型变频器,使用谐波调制理论,并结合开关函数的傅立叶分析,分析SFC在电网侧产生间谐波的机理,建立其简化模型。作为验证,依托某变频调速系统,结合计算机仿真模拟,其对比结果表明了该模型的可靠性,从而可推广到抽水蓄能电站中应用。     

基于互调原理的交直交变流系统中的间谐波分析

基于现代调制理论，首先对整流器和逆变器进行统一调制建模，通过分析其交直流侧的频率变换关系，揭示交流侧谐波、间谐波的产生过程。将谐波和间谐波的分析统一起来。并指出直流侧的纹波信号是变流器产生间谐波的直接原因。通过分析交直交变流系统两侧的交流信号在直流侧的互调产物，考虑两侧变流器之间的相互影响，针对不同的运行工况，特别是考虑系统三相不平衡、存在背景谐波等非理想情况下，详细推导各种情况下交直交变流系统的直流侧的纹波频率特征，利用交直流侧频率转换规则，很好地揭示交直交变流系统中的间谐波产生机理。仿真实验验证理论推导的正确性和有效性。     

矩阵式变换器空间矢量调制谐波的分析及仿真

矩阵式变换器工作时存在大量谐波,为分析产生的谐波,以间接空间矢量调制法为例,简要叙述了矩阵式变换器空间矢量调制策略的基本原理.在此基础上,首次提出“扇区谐波”的概念,给出其基波分量的数学表示式,并对空间矢量调制策略带来的这种特有谐波作了量化分析,给出数值计算的结果和它的性质.并在Matlab/Simulink中进行建模...     

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。     

幅相控制PWM变流器电流谐波分析及参数选择

从幅相控制的观点出发。用Fourier级数分析方法对变流器的高频模型进行了电流谐波分析。基于分析结果，确定了变流器输入端电感和开关频率的选择方法，并用计算机仿真的方法对理论进行了分析验证，最后给出了实验结果。     

间谐波发生及检测分析一体化平台的研制与应用

研制了一套间谐波发生及检测分析一体化平台。该平台由2部分组成:一是AC-DC-AC变流装置,一是间谐波检测装置。详细介绍了变流装置的主电路结构和控制器软、硬件设计以及间谐波检测装置的研制过程。在一体化平台上进行了大量的实验,一方面验证了所建立的间谐波分析模型的正确性;另一方面,在实验中发现,由于实际电力电子装置存在死区效应,变流装置运行过程中会产生非主频间谐波,已有间谐波分析模型要应用于电力系统,必须在考虑死区效应等非理想因素的情况下进行修正。     

矩阵变换器直接开关函数调制策略的研究

对矩阵变换器开关器件调制策略的研究，提出了基于直接开关函数调制策略实现矩阵变换器功率器件控制信号的原理；建立了输入侧滤波器的仿真模块，以改善矩阵变换器输入侧的电流波形；建立了离散化的开关函数仿真模块，以适用于数字仿真和工程试验；建立了开关信号发生仿真模块，以实现功率器件控制信号的输出；将各个仿真模块进行组合得到矩阵变换器的整个仿真模型。然后通过Matlab／Simulink软件仿真，给出了主要的仿真波形。仿真的结果表明该矩阵变换器采用直接开关函数的调制策略是切实可行的，该调制策略不仅使功率器件控制信号的方法具有清晰易懂、简单有效的优点，而且实现了矩阵变换器良好的输入输出电气特性。     

基于谐波状态空间建模的变换器交直流谐波耦合特性分析

基于谐波状态空间(HSS)理论对变换器进行建模,深入分析了变换器交直流谐波耦合特性。首先,通过数学推导,采用HSS理论对三相AC/DC变换器拓扑进行建模。HSS模型将交直流侧的各次谐波包括在内,反映了各频次谐波变量的作用关系。其次,通过该模型推导变换器的谐波传递函数,建立耦合阻抗图,分析交直流谐波耦合特性。该模型根据微电网中常用的电压源型三相AC/DC变换器建立,给出了变换器交直流谐波耦合阻抗的全局关系,可探究变换器两侧各个频次的谐波特性,并用于变换器并联、级联等结构的谐波分析。最后,在PLECS平台中搭建电压源型三相AC/DC变换器模型,与HSS模型计算结果进行对比,并通过实验验证了所提模型与谐波耦合特性分析的准确性。     

基于谐波线性化的单相变换器改进镜像频率阻抗建模与稳定性分析

高铁动车组内部电力电子装置呈现出强耦合性与时变非线性特征,与牵引网阻抗的复杂交互使得牵引网侧电压电流出现低频振荡的不稳定现象。传统dq阻抗分析方法存在物理意义不明显、测量与建模较为复杂的缺点;而基于谐波线性化的传统镜像频率阻抗分析方法存在低频处建模不准确的缺点。针对这些问题,该文以CRH5型车为研究对象,提出一种单相变换器的改进镜像频率阻抗模型,分析了谐波在单相变换器中的产生机理与传递规律,阐述了系统参数对于低频振荡的影响机理。基于MatlabSimulink仿真平台,将该模型与传统3种镜像频率阻抗进行了对比,验证了该模型的准确性;最后,基于StarsimHIL半实物平台,对理论分析的结果进行了验证,进一步证明了该模型对于研究单相系统低频稳定性的有效性。