单相整流负荷谐波功率需求建模分析

单相整流负荷作为典型的谐波源会对电网产生谐波污染,引起附加的谐波功率损耗。基于单相整流负荷工作原理,分析其各次谐波有功和无功功率流向特点,分别建立单相不控和相控整流负荷的功率需求模型。该模型计及整流器端电压和电流各次谐波分量之间的耦合关系,实现了整流负荷谐波功率的精确计算。利用仿真分析验证了该模型推导的正确性,并进一步定义了谐波有功和无功功率导纳矩阵。通过分析矩阵元素物理意义和幅值变化规律,确定单相整流负荷端电压各谐波分量对谐波功率的贡献程度。     

电动汽车三相不控整流充电机频域谐波模型

电动汽车充电站的谐波污染主要来自充电机前级的不控或相控整流电路,针对采用无源功率因数校正的三相不控整流充电机,分析其在充电电流连续和断续模式的工作原理,根据充电过程中电压和电流平衡方程,推导充电机的频域谐波耦合导纳矩阵,并由充电等效电路得到不同模式下的谐波导纳矩阵参数,由此建立电动汽车充电机频域谐波解析模型。该模型将充电机时域非线性特征转换成频域线性导纳矩阵,以表征其各次谐波电流与机端各次谐波电压的耦合关系。最后,通过仿真和实验分析验证了该模型的正确性。     

谐波源通用的非线性单端口网络矩阵模型

针对谐波源模型构建困难、现有模型精度低、适用范围受限等问题,该文从理论上导出一种谐波源通用的非线性单端口网络模型。文中阐释模型的导出过程,即基于端口时域电压及电流的微分方程关系,推演其频域下应遵循的耦合关系,进而建立非线性单端口网络的压控型模型和流控型模型。针对工程实际中非线性元件参数及网络拓扑未知的场景,给出模型参数的数值解法。最后,在MATLAB/Simulink环境下分别搭建复杂程度不同的谐波源网络对所提模型进行检验,并验证模型精度远高于现有的诺顿等效模型和交叉导纳矩阵模型。仿真结果表明,所提出的模型适用于非线性特征及网络拓扑各异的谐波源网络,模型精度高,参数求解方便。     

利用非线性负载直流输出电压和电流的谐波电流检测方法

提出了谐波电流检测方法,利用电压源非线性负载的平均直流输出电压和电流来代替典型负载电流和源电压.基于MATLAB/Simulink工具,设计了电容负载全桥二极管整流器单相交流系统的模型,并分析了产生正弦参考电流和滤波参考电流的逐级仿真结果,证明了该谐波检测方法成功地达到了产生单相APF参考电流信号的目的.     

多谐波源系统的非迭代式谐波潮流分析

为研究多谐波源系统的电能质量问题,提出一种快速的非迭代式谐波潮流分析算法。该算法将基频下的谐波源视为恒功率负荷,根据基频结果计算谐波源的运行参数及模型。联立求解系统的谐波导纳方程和谐波源模型方程,无需迭代即可得到系统中所有节点的各次谐波电压。该算法可考虑谐波源的各次谐波电压和谐波电流之间的相互耦合,也可考虑系统中多个谐波源之间的相互抵消作用。算法以AC/DC整流装置类谐波源为例阐述,可拓展应用于含其他非线性电力电子装置类谐波源的系统中。以存在多个分散式谐波源的实际系统为例,Matlab编程实现算法并与PSCAD时域仿真对比,结果表明:算法准确度高、计算速度快。     

非隔离单相半桥UPQC直流纹波分析及其影响抑制

非隔离单相半桥统一电能质量调节器(UPQC)两侧变换器的脉动功率差将在直流电容及分电容上产生复杂的多倍频电压纹波,各次电压纹波会对串联侧变换器的补偿电压有不同的影响,降低串联侧变换器的补偿效果。为了抑制直流电压纹波影响,利用等效电容电流模型计算直流电容电压表达式,分析直流纹波及非线性负载对补偿电压的影响路径,并仿真验证其正确性。针对分电容电压纹波和非线性负载对电压补偿效果的影响,提出一种抑制多倍频纹波影响的补偿电压特定次谐波控制策略。最后,基于SiC器件建立了非隔离单相半桥UPQC实验平台进行实验验证,实验结果表明在非线性工况下,所提控制策略将补偿电压THD从12.2%降低至2.4%,相比于传统控制可以减少约70%的直流电容需求。     

单相不可控桥式整流滤波电路容性特性

针对单相桥式整流电容滤波电路对外表现的特性问题,基于频域谐波耦合导纳矩阵模型,分别推导出单相桥式整流电容滤波电路在理想电压和畸变电压下的谐波等值电路。结合等值电路,分析了在不同电压条件下该电路产生容性特性的机理。计算和仿真研究表明,在不同电压或负载参数情况下该电路会对外表现出容性或感性特性。提出了在一定电压条件下,确定单相桥式整流电容滤波电路在某次谐波处呈现容性特性电路参数范围的方法,从而能为有效防止电路与系统电抗产生的非线性容性谐振提供依据。     

电动汽车充电机的谐波分析与治理

电动汽车充电机是非线性很强的负载,充电时会给电网带来较大的谐波污染,分析充电机谐波并进行谐波抑制对今后大规模充电站的建设具有重要意义。利用MATLAB/Simulink软件建立6脉波不控整流充电机模型,分析单台和多台充电机接入电网产生的谐波。最后,使用无源滤波器来抑制谐波,达到了预期效果,为今后大规模充电站建设提供一种理论参考。     

非线性负载Norton等效模型的改进分析方法

建立高精度、计算简单的等效模型,对电力系统中非线性负载谐波情况进行准确分析,一直是国内外研究人员的关注重点。而Norton等效电路模型具有表达式及参数简单易于计算的优点,使其在非线性负载等效模型分析中广泛应用。但现有Norton等效模型没有考虑非线性负载谐波电流与谐波电压间的相互影响,分析结果存在较大误差。因此,为了提高Norton等效模型的精度,需要对其进行适当的改进。在传统Norton等效模型的基础上,对非线性负载存在影响的谐波进行分类,将得到的附加电流谐波分别用受控源表示,提出含有受控源的Norton改进等效模型。最后通过采用两种模型对电力系统非线性负载实测电压和电流计算对比,发现在不同的电压条件下,传统Norton模型等效阻抗计算结果差异达到2个数量级,而含有受控源的改进Norton等效电路模型计算得到的等效阻抗大小变化不大,基本可以近似相等。可见,相较于传统不含受控源的Norton等效模型,提出的含有受控源的Norton等效模型的精度与稳定性显著提升。     

基于信息熵的多谐波源定位研究

针对复杂配电网中缺少有效划分非线性负荷谐波污染责任和不能准确确定主谐波源位置的状况,提出了一种基于信息熵的多谐波源定位方法。通过支持向量机进行谐波分离,获得测量量的各次谐波数据。接着利用B样条法对测量数据进行概率密度估计,从而计算出母线电压与各支路电流的互信息值,根据互信息值的大小来确定主谐波源位置。通过对典型配电系统在ATP(选择性暂态程序)软件中仿真分析,所提方法具有定位准确、能够进行实际谐波责任区分的优点。     

多谐波源系统耦合因子研究

在多谐波源的电力系统中,谐波源之间相互影响、相互干扰,研究谐波源之间的耦合机理及其权重计算对谐波源责任区分及谐波解耦有重要意义。将多谐波源系统分为集中式多谐波源系统和分布式多谐波源系统来讨论。对于集中式多谐波源系统,在高次谐波频率下,提出基于戴维南等效电路的多谐波源电力系统模型,并给出诺顿等效电路,然后利用偏最小二乘法估算耦合因子大小。对于分布式多谐波源系统,同样建立模型,估算谐波源互阻抗,给出耦合因子大小。最后,集中式多谐波源系统以5谐波源系统为例,建立了MATLAB仿真模型,计算耦合权重;分布式多谐波源系统以IEEE 13节点为仿真模型,给出耦合因子大小。     

An enhanced method for contribution assessment of utility and customer harmonic distortions in radial and weakly meshed distribution systems

This paper presents an enhanced method to assess the share and location of harmonic sources in radial and weakly meshed distribution systems. The proposed method is based on the Norton equivalent circuit in which the measured voltage and current at the point of common coupling (PCC) are used to represent the customer side of the system with its equivalent RLC components. Several case studies have been prepared to validate the accuracy and reliability of the proposed method in order to estimate the share and location of harmonic sources. Simulation results show that the proposed method can accurately solve the problems of harmonic source localization using the minimum knowledge of network parameters.     

电力系统谐波溯源方法综述

电力系统谐波溯源是谐波评估和治理的前提和基础.结合国内外谐波溯源的发展现状,从PCC点谐波电流和谐波电压责任划分两个角度,明确指出谐波溯源三个层面问题对应的物理和数学含义,并详细分析了戴维南和诺顿等效电路模型在解决谐波溯源问题时的不同与相同之处.从定量和定性分析两个层面,结合两种电路模型对上述各种溯源方法实现的关键问题...     

基于区间约束的主谐波电流来源判别方法

针对流过线路元件的谐波电流难以明确来源的问题,提出一种基于区间约束的公共连接点(PCC)主谐波电流来源判别方法。在谐波诺顿等效电路的基础上,分析得出谐波有功功率方向法在一定的区间内是可以完全正确有效的。通过PCC处测量的谐波电压和电流信息,利用电路基本原理和严格不等式约束条件及谐波电流指标基本准则,讨论系统侧和用户侧谐波阻抗基本性质的各类情况,推导得出:主谐波电流来源为用户侧的情况仅根据谐波电压和电流的相角差就可直接判别;主谐波电流来源为系统侧的情况,将两者相角差和简单阻抗条件相结合进行判别。通过多种实际工程场景的测量数据验证了所提方法是正确和有效的。     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于IGG权重函数复数域多元线性回归算法的谐波责任分摊方法

针对现有多谐波源责任分摊方法中存在的测量平差问题,对谐波责任稳健估计方法进行了研究。为了克服系统背景谐波电压波动的影响,提出基于复残差的背景谐波电压划分方法,引入中国科学院大地测量与地球物理研究所提出的IGG权重函数,基于复数域多元线性回归数学模型,在各时段内重复使用IGG权重函数确定回归系数,以提高背景谐波电压中样本筛选的抗差性;结合等效谐波阻抗的置信区间,提出了评估结果的检验方法;对IEEE 14节点测试系统进行仿真,仿真结果表明所提多谐波源责任分摊方法能够有效克服系统背景谐波电压波动的影响,并与现有分摊方法进行比较,验证所提方法的准确性和可行性。     

谐波责任评估指标及应用

随着电力电子等非线性类设备的广泛应用和经逆变器接口的分布式电源接入,谐波问题更加引起人们的关注。在畸变的电力系统中,明确公共连接点处供电侧和用电侧各自应分摊的谐波责任,是谐波污染治理的前提。本文首先讨论了谐波分责的物理含义,简要分析了传统谐波责任评估指标的特点及存在的问题;然后,重新定义了谐波电压和谐波电流责任划分的原则,进一步提出新的谐波责任评估指标;最后,结合谐波分析等值电路,系统地给出了实际运用中谐波责任定量评估的总体流程,并通过IEEE14标准测试系统的仿真验证了谐波责任划分原则的合理性以及谐波责任评估新指标的可行性和有效性。     

带反电势负载的三相发电机整流系统直流脉动分析

目前应用广泛的交流发电机整流系统向负载供电时，通常在直流侧带反电动势和RC滤波器以改善直流输出电压的谐波特性。该文基于d-q坐标系下同步发电机的基本磁链和电压方程，经过合理的简化处理，建立了三相交流发电机整流系统的等效电路模型，把交流电机看作带内部阻抗的正弦电压源。利用整流器开关函数导出了直流输出电压的数学模型，引入直流电压脉动系数的定义来描述输出电压的特性。通过实验研究分析了带RC滤波器和反电动势负载时输出电压的谐波及脉动系数，与计算结果对比验证了文中方法的正确性。