局部均值分解在电力系统间谐波和谐波失真信号检测中的应用

将局部均值分解LMD(Local Mean Decomposition)法应用于电能质量扰动检测,选取电力系统中典型间谐波扰动信号、短时谐波信号、暂态谐波信号、时变谐波信号和变压器中的实际多频谐波信号,应用LMD对其进行分析.间谐波信号的仿真结果表明LMD方法在求取的瞬时特征参数波动幅度、端部效果、检测精度和运行时间方面都优于Hilbert-Huang变换(HHT)方法;谐波失真信号的仿真结果表明该方法可以准确检测扰动信号的频率、幅值以及扰动发生与恢复的时刻.对某500kV变电站35kV侧投运电容器时引起的35kV侧B相电压下降和畸变的信号分析结果进一步证明了所提方法的正确性.     

基于EEMD和TLS-ESPRIT的谐波间谐波检测方法

总体平均经验模态分解(EEMD)可以在噪声环境下对信号进行准确的分解,克服了EMD分解过程中产生频率混叠和虚假模态的缺陷。总体最小二成旋转不变技术(TLS-ESPRIT)算法本身具有很好的消噪能力,用TLS-ESPRIT算法可以准确地辨识出信号的参数。结合两者的优点,提出了基于EEMD和TLS-ESPRIT的谐波、间谐波检测方法,结合EEMD分解后的各阶分量的能量来确定电网中真实的谐波、间谐波分量。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

间谐波参数估计的TLS-ESPRIT算法

文中提出将TLS-ESPRIT法用于间谐波频率检测,该算法同时考虑旋转关系方程两边误差,减少噪声对间谐波检测过程的干扰.首先对由采样信号构造的数据矩阵进行奇异值分解(SVD),结合总体最小二乘法(TLS)求解旋转关系方程,得到间谐波频率,并用最小二乘法(LS)估计幅值和相位.采用截断点法判断异常值进行子空间划分.确定间谐波分量个数,减少计算量,降低噪声影响.仿真结果表明:TLS-ESPRIT法实现过程方便,检测结果直观明了,抗噪能力强,有效提高了低信噪比条件下的间谐波频率检测精度.     

基于ELMD-SVD和Prony的谐波间谐波检测方法

为了解决噪声干扰Prony算法提取谐波参数问题,提出了一种集成局部均值分解（ELMD）-奇异值分解（SVD）-Prony的谐波分析方法（ELMD-SVD-Prony）。首先采用ELMD分解含噪信号,对获得的一系列乘积函数（PF）采用K-L散度来确定含噪分量与有效分量之间的分界点,去除噪声分量并保留有效分量,对有效分量通过相空间重构Hankel矩阵,运用奇异值分解进行二次降噪并重构。最后将重构的信号与ELMD余项叠加得到去噪后的谐波信号,结合Prony算法检测谐波的频率、幅值与相位。仿真实验结果表明,该方法能有效降噪并提取谐波特征参数。     

基于HHT谐波与间谐波检测研究

为了削弱基于经验模态分解EMD（empirical mode decomposition）方法在谐波与间谐波检测中的端点效应,提出了采用自适应波形延拓的改进型希尔伯特-黄变换HHT（Hilbert-Huang transform）谐波与间谐波检测算法。在EMD过程中,采取分段三次Hermite插值函数取代三次样条插值函数,从而避免包络曲线产生的过冲与欠冲。待测信号经过EMD,获得一系列固有模态分量IMFs（intrinsic mode functions）,然后对各个IMF进行希尔伯特变换HT（Hilbert transform）,即可获得各次谐波的幅值与频率。通过与快速傅里叶变换FFT（fast Fourier transform）相比较,证明改进的HHT算法精度高,符合电力系统谐波和间谐波分析的要求。     

基于ESPRIT的谐波和间谐波参数估计方法

为了准确地获得信号中谐波、间谐波成分的频率和幅值等参数,提出了一种新的检测算法,即ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)。此算法是一种基于子空间技术的高分辨率检测方法,它把信号分解为信号子空间和噪声子空间,能够精确地估计出被噪声污染的正弦信号的频率,幅值等信息,克服了传统FFT算法分辨率的限制。仿真结果表明此算法能够在较短的信号长度内准确检测出信号各个谐波和间谐波成分,证明了此算法的正确性。     

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。     

局部均值分解在电能质量扰动检测中的研究

针对电能质量扰动问题,结合局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD),提出了基于LMD的电能质量检测算法。该方法将复杂信号分解为若干乘积函数(Product Function,PF)之和,每个PF由调频函数和调幅函数之积组成,PF的频率可通过对调频函数求导得到,PF的幅值信息包含在调幅函数之中。选取IEEE规定的典型扰动信号,分别用LMD和HHT对其时频分析,仿真结果表明LMD算法在分析短时电压骤降和骤升信号、间谐波扰动和长期电压波动时具有良好的性能。     

地铁牵引供电系统中有源滤波器谐波控制研究

地铁牵引供电系统中多采用的是24脉波整流机组,是由两组12脉波整流机组并联组成。如果两组12脉波整流机组工作不稳定会产生大量的谐波,对地铁安全运行产生威胁。因此从整流机组的整流特性进行谐波分析,针对24脉波整流机组加入三电平有源滤波器进行谐波控制。主要对三电平有源滤波器的拓扑结构及控制算法进行深入分析和研究。最后通过仿真与实验结合说明该有源滤波器对地铁24脉波整流牵引供电系统非特征次谐波控制有一定的补偿作用。     

轨道交通车辆牵引电传动系统的调制与控制策略

针对轨道交通车辆牵引电传动系统,研究适应全速度范围的多模式调制方法以及与之相应的混合控制方法。首先,分析轨道车辆牵引电传动系统的特点,提出与之对应的多模式调制方法。其次,在分析多模式调制方法特点以及改进矢量控制方法存在问题的基础上,提出由矢量控制和转差频率控制构成的混合控制方法。最后,通过仿真和实验验证了多模式调制方法以及混合控制方法的有效性。混合控制方法避免了单脉冲调制模式下的磁场定向和弱磁控制,简化了控制算法,提高了单脉冲调制时系统控制的可靠性。矢量控制和转差频率控制之间的切换方法是混合控制方法实现的关键,本文对该切换方法进行了详细讨论。实验结果表明,该方法能够保证两种控制方法之间的平滑切换。     

单周期控制在牵引传动系统拍频抑制中的应用

针对电气化铁路单相交流供电及列车网侧牵引变流器拓扑特点所引起的牵引电机拍频问题,首先分析了直流侧电压存在2倍电网频率脉动的特征,针对直流侧无LC滤波器的交-直-交电力牵引传动系统,揭示了当逆变器的工作频率接近2倍电网频率时电机拍频现象最为严重的原因。然后利用单周期控制在输入电压脉动时仍能满足伏秒平衡的原理,并结合间接转子磁场定向矢量控制,提出将单周期控制算法作为牵引逆变器的调制策略,实现牵引逆变器-电机系统的无拍频控制。最后,搭建基于OP5600/RT-LAB实时仿真器与DSP TMS320F2812控制器的牵引传动系统半实物实验平台,对传统空间矢量脉宽调制与单周期控制算法进行了半实物实验对比验证,结果表明单周期控制算法能有效地抑制电机的拍频现象。     

基于MATLAB的地铁牵引控制系统仿真研究

地铁牵引控制系统是决定地铁稳定运行的核心部分,地铁牵引负荷选择交流异步电机控制,提出了转差频率矢量控制方法,介绍了其工作原理并建立了数学模型。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了地铁牵引传动系统模型,通过对比分析牵引电机空载起动与施加负载后相关电气特性的变化,来模拟地铁列车从空载到载客,可得牵引电机的定子磁链从无规则变化经过0.2s后快速形成规则的圆形轨迹,最后牵引电机达到稳定运行。仿真结果表明,采用转差频率矢量控制策略使地铁牵引具有良好的控制性能。     

基于间接磁场定向的电力牵引系统的研究

本文依据矢量控制的基本原理,针对电力牵引系统对电机控制性能的要求,设计了基于转子磁场定向的矢量控制交流调速系统.以双DSP为核心,研制开发了相应的全数字化控制系统.文中对该系统的矢量控制原理、主电路构成、控制系统的设计都作了介绍.在理论分析的基础上,对该系统进行了建模,并完成了实验系统设计和相应的实验研究.实验结果验证了该电力牵引矢量控制系统具有良好的稳态与动态性能.     

考虑发电机性能差异性的励磁顶值电压优化配置方法

发电机强励紧急控制配合具备高顶值电压的励磁系统,可充分发挥机组强励功能,改善电网暂态稳定性。发电机励磁系统通常按照统一标准设计,无法兼顾实际故障下机组能够发挥的不同调节性能。考虑调节性能差异性后对发电机实施差异化控制或差异化配置控制参数,可有效优化网源协调性。提出一种考虑机组性能差异性的励磁顶值电压优化配置方法,利用系统暂态稳定裕度指标相对机组励磁顶值电压的灵敏度衡量不同临界机的调节性能,根据灵敏度大小对临界机组励磁顶值电压进行差异化配置。在修改的10机39节点交直流混联系统中,仿真研究表明:差异化配置励磁顶值电压能较好改善系统暂态稳定性,提升区域联络线输送功率,严重故障冲击下对系统暂态稳定性提升作用更显著。     

铸铁管型材垂直连铸牵引控制系统研制

介绍了采用垂直上拉连铸法生产铸铁管型材的拉拔工艺及对拉拔牵引电动机速度的控制要求,根据工艺要求研制出用垂直连铸法生产铸铁管型材的关键设备-拉拔牵引控制系统。     

全数字调速器在顶部驱动电传动系统中的应用

介绍了一种新型钻井装备中电传动系统的设计特色。采用SIMOREGK6RA24控制单元与自行设计研制的功率单元接口,实现了大功率直流传动装置的全数字控制。     

考虑滤波器的牵引供电系统谐波模型及应用

高速铁路系统中的交-直机车和交直交机车混跑产生的高次谐波可能会引起牵引网谐振和谐波电流放大,影响高速铁路高速、重载的发展。针对目前高速铁路中的高次谐波谐振和谐波电流放大现象,对谐波电流的放大倍数进行理论推导。首次从数学公式方面推导了考虑滤波器在内的牵引供电系统的谐波模型。基于此模型以牵引网的谐波总畸变率为优化标准,10%畸变率为优化目标,对牵引供电系统中新型阻波高通滤波器接入在首端和末端的参数选择进行优化,提出一种有效选取滤波器参数的方法。研究结果表明滤波器电阻值选取较小时,对滤波器容量的要求越大。     

坦克炮控系统直传式驱动及其死区补偿控制

针对一种基于座圈电机的直传式炮控系统中SVPWM调制死区导致逆变器输出电压发生畸变,从而引起电流和转矩波动,影响系统低速平稳性的问题,首先分析了座圈电机的设计与控制模型;然后从分析逆变器单相桥臂死区原理入手,讨论了电压矢量空间中驱动死区效应及其与三相电流方向的关系,并据此建立了死区效应的等效电压扰动形式;在此基础上提出了基于自抗扰技术的死区补偿控制策略。仿真与试验表明,该方法能够很好的抑制死区影响,有效减小电流和转矩波动,同时其算法简洁,易于工程实现。     

电力机车牵引传动系统的多模式调制策略及切换方法研究

针对交流电力机车牵引传动系统开关频率低的特点,研究了牵引系统的多模式脉宽调制策略以及不同调制策略之间的切换方法,实现了电机控制算法和多模式调制策略的统一框架设计。根据不同调制模式的特点,提出了一种由异步调制切换至同步SVPWM再到同步SHEPWM调制直至方波调制的多模式PWM调制策略;针对不同调制模式在切换过程中出现的问题,使用了一种三相同步的切换方法;为避免电机控制算法和多模式脉宽调制策略之间存在的相角匹配问题,提出了可以简化算法实现复杂程度的统一框架设计方法,并论述了在低采样率下电流调节器和磁链观测器的设计过程;最后,在小功率牵引实验平台实现了无速度传感器电力机车牵引工况下全速域的稳定运行,实验结果验证了算法的有效性。     

基于频率自适应PLL的传动系统牵引电机转速实时估计

为满足传动系统在牵引电机无速度传感器控制、速度传感器异常诊断与预测等领域对牵引电机转速精确估计的要求,提出了一种基于频率自适应锁相环的转速实时估计方法。首先针对传统锁相环(PLL)算法无法实现频率大范围跟踪问题,提出了一种前馈参考频率自适应调节的二阶广义积分锁相环(RFSOGI-PLL)算法,实现定子电流基波频率的大范围实时跟踪;再利用牵引电机转速与定子电流基波频率以及齿槽谐波关系模型,结合电机结构参数,实现了传动系统牵引电机转速大范围实时估计;最后在某型大功率交流传动系统上对所提算法的有效性进行了验证。仿真与试验结果表明,与传统PLL算法相比,所提的RFSOGI-PLL算法可有效提升算法对跟踪频率变化的适应性,满足牵引电机转速估计在快速性和估计误差等指标方面的要求。