基于模态分析和虚拟支路法的串联谐波谐振分析

串联谐振与并联谐振共同组成谐振问题的两个重要分支。模态分析为解决谐振问题提供了新思路。该文指出,由于串联谐振的发生与回路阻抗的密切关系,利用模态分析法(简称模态法)解串联谐振问题时应使用回路阻抗矩阵,而非节点阻抗矩阵。阐明分析串联谐振时,网络拓扑结构不断改变的实质。提出一种结合模态分析和"虚拟支路法"来分析网络回路阻抗矩阵以获得串联谐振频率及相关支路信息的方法。该方法继承模态法解谐波谐振问题的优点并对之是补充和完善,使模态分析与目前通用的频谱分析并列,成为可完整解决谐振问题的方法。测试系统研究和实际应用均证明该文所提出方法的正确性和适用性。研究结果可作为分析谐波谐振问题的基本方法,还可用于滤波器装置的谐振频率校验。     

谐波谐振的模态分析法及其应用

通过计算与分析,论证了系统并联谐振频率与回路串联谐振频率完全相同。比较几种不同的模态分析法并得出结论：基于节点导纳矩阵或基于节点阻抗矩阵的模态分析法适用于系统并联谐振分析,且两种方法结果相同;基于回路阻抗矩阵的模态分析法适用于回路串联谐振分析,由于系统回路串联谐振频率与并联谐振频率完全相同,因而与系统并联谐振分析结果相同,单一使用基于回路阻抗矩阵的模态分析法并不能求得支路串联谐振频率;结合运用基于节点导纳矩阵的模态分析法和虚拟支路法,可求得包括支路串联谐振频率在内的系统全部谐波谐振频率。论证了虚拟支路法对于支路串联谐振分析的适用性。     

电力系统串联谐波谐振的特性分析与灵敏度计算

分析电力系统谐波背景下模态分析与谐波谐振关联的机理,根据回路阻抗矩阵,绘制矩阵特征值频谱和串联谐波谐振下的关键模态导纳。根据串联谐振及谐波激励的自身特点,提出使用虚拟支路对系统拓扑结构进行修正处理,对网络进行谐波谐振模态分析,将模态分析结果与系统导纳频谱扫描结果进行比较,验证谐波谐振频率计算方法的可行性和准确性。定义灵敏度矩阵,通过基本回路矩阵确定系统元件与回路阻抗矩阵元素间的关联性,推导关键模态下特征值对各网络元件电气参数的灵敏度,通过标准化处理,提高了各支路元件灵敏度的可比性。对IEEE30母线系统进行仿真分析,得出串联谐振对元件的灵敏度影响程度和串联谐振的定位及传播范围。     

基于改进虚拟支路法的高速铁路牵引网串联谐振分析

提出了改进虚拟支路法的串联谐振分析方法。将非理想的谐波电压源等效为等效阻抗和Norton支路的组合,利用由节点导纳矩阵得到的关联矩阵代替回路阻抗矩阵进行串联谐振分析,通过支路法求取支路电流响应获得串联谐振频率及谐振幅度,有效地解决了节点导纳矩阵维数较大问题。利用所提方法对高速铁路牵引网串联谐振进行分析,结果证明了它的准确性和有效性。     

考虑谐波源支路类型的谐波谐振分析方法

建立准确的系统节点导纳矩阵是分析电力系统谐波谐振问题的前提条件,其中不同的谐波源建模方法将影响节点导纳矩阵参数,进而影响系统的谐波谐振分析结果。文中首先考虑实际谐波源类型,按谐波源支路有无阻抗、支路为串联或并联支路形成了4种谐波源支路类型;然后推导了考虑不同谐波源支路类型的节点导纳矩阵的建立方法,所建节点导纳矩阵对串联谐振和并联谐振分析均适用;分别运用谐振模态分析法及节点电压法对系统进行并联谐振和串联谐振分析,可揭示系统中更多潜在的串、并联谐振频率,并且在分析串联谐振时矩阵维数较低,易于建模,分析方法统一。测试系统和工业配电系统均证明了所提出方法的正确性和适用性。     

基于模态分析的运动负荷牵引电网谐波谐振分析

为了防止牵引网谐波谐振发生时产生的系统过电压,须获得准确的谐波谐振频率及位置,从而消除运动负荷谐波谐振对牵引网的影响。利用模态分析法,对牵引网络节点导纳矩阵的特征根进行分析,从而得出运动负荷牵引电网谐波谐振的产生与频率及机车运行位置的关系。仿真分析所得谐波谐振与频谱分析的比较结果证明此方法正确。理论分析及实际应用均证明该方法是进行运动负荷牵引网谐波分析的有效工具。     

基于模态分析的运动负荷牵引电网谐波谐振分析

为了防止牵引网谐波谐振发生时产生的系统过电压,须获得准确的谐波谐振频率及位置,从而消除运动负荷谐波谐振对牵引网的影响.利用模态分析法,对牵引网络节点导纳矩阵的特征根进行分析,从而得出运动负荷牵引电网谐波谐振的产生与频率及机车运行位置的关系.仿真分析所得谐波谐振与频谱分析的比较结果证明此方法正确.理论分析及实际应用均证明该方法是进行运动负荷牵引网谐波分析的有效工具.     

高压直流输电系统直流谐波阻抗的解析计算及谐振分析研究

研究了常规高压直流输电系统直流回路谐波谐振问题。采用解析计算的方法,对典型高压直流输电系统的直流回路谐波阻抗进行数学建模。基于状态空间模型得到了直流谐波阻抗的解析表达式,形成了直流回路阻抗频谱,并通过PSCAD软件对所提模型进行了验证。分析了系统各环节参数与直流谐波阻抗的耦合关系。提出了采用调整控制参数实现直流回路谐振宽频抑制的方法,并通过电磁暂态仿真对所提方法进行了验证。结果表明,所提方法可有效提升高压直流系统的直流谐振抑制能力和安全稳定运行水平。     

电力系统谐波阻抗计算

先讨论了电力系统元件的谐波模型，研究了系统谐波阻抗矩阵的计算原理，并编制了相应的计算程序，其次提出了根据系统谐波导纳矩阵判定是否会发生谐振的方法，最后，以一个电力系统为例进行了谐波阻抗的计算。     

串入式串联混合有源电力滤波器的研制

为提高无源滤波器组效能和获得高容量、高性能的有源电力滤波装置,提出了一种串入式串联混合有源电力滤波器,其电路拓扑结构是在传统串联混合有源电力滤波器(SHAPF)的基础上在其逆变器的交流侧上串入一个基波串联谐振装置。由于基波串联谐振电路具有在基波频率处的阻抗近似为零而在谐波频率处阻抗很大且随频率线性增大的功能,从而能使逆变器承受较小谐波电压,因此能增加主回路谐波阻抗,减少系统阻抗和无源滤波器组参数变化的影响。最后,仿真分析和实验结果证实了串入式SHAPF能提高无源滤波器组效能,降低有源部分容量和改善整个滤波装置的滤波性能,是一种高性能、实用的有源滤波装置。     

牵引供电系统谐波谐振特性分析

牵引供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一,本文首先介绍了牵引供电系统等效阻抗的分析方法,然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律,同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况,讨论了谐波电流放大和系统参数、机车位置之间的关系,并简述了抑制谐波谐振的措施。     

静止无功发生器谐波模型及其对谐振影响分析

静止无功发生器(static var generator,SVG)因响应速度快和调节范围广等优点被广泛应用于光伏场站,从而满足系统动态无功补偿等需求。然而现有研究缺乏SVG与光伏场站及电网谐波交互作用的分析,往往忽略其对光伏场站谐波谐振问题的影响。针对这一问题,基于多频谐波响应建立一种新型谐波耦合阻抗形式的SVG模型,该模型能够充分揭示系统中的频率耦合效应,可用于定量分析SVG对光伏场站谐波谐振的影响。最后,通过对实际光伏场站的时域仿真,验证所提谐波阻抗模型的正确性及频率耦合在谐波谐振分析中的重要性。     

新型谐振式混合有源滤波器的研究

为减小有源滤波器的容量,提出了一种新型混合有源滤波器的拓扑结构。其基本思想是:根据分流原理,适当控制有源部分来等效增大系统支路的谐波阻抗,提高无源滤波器的滤波效果;将有源部分与基波谐振电路并联来减小有源部分容量;合理地配置注入支路的参数,以保证滤波器具有较好的滤波能力和一定的无功补偿能力。仿真和实验结果证明了所提出的混合有源滤波器的可行性和正确性,所提出的拓扑结构消耗的有效材料少,体积小,占地面积小。     

基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。     

孤岛模式下逆变器并联系统的谐振特性分析及其抑制策略研究

针对孤岛模式下逆变器并联系统的谐振问题,首先建立考虑数字控制延时以及数字滤波等非线性因素的单台逆变器系统等效模型,并由此扩展得到孤岛模式下多逆变器并联系统的等效模型。进一步提出利用孤岛模式下逆变器并联系统的等效导纳进行系统的谐振特性分析,分析结果表明多逆变器之间谐波交互可能引发系统谐振,且系统的谐振特性与虚拟阻抗、负载以及反馈滤波器等因素密切相关。最后,针对系统的谐振抑制提出合理选取虚拟电感大小并在电流反馈环节引入串联反馈滤波器的新策略。实验结果验证了所建孤岛模式下逆变器并联系统数学模型的正确性以及所提出的谐振特性分析方法和谐振抑制策略的可行性。