包神铁路牵引供电系统高次谐波谐振及抑制技术研究*

分析机车的谐波特性与谐波谐振产生机理,对比实测数据对应的谐波特性与机车谐波特性,提出一种适用于低次奇次谐波与高次谐波带并存情形的混合无源滤波器,并对该滤波器的结构与阻抗频率特性以及典型系统情况下对牵引网谐振特性的影响进行介绍.设计一套混合无源滤波器装置,并通过建立牵引网仿真模型对滤波前后牵引侧母线谐波含量进行测试和分析,验证滤波装置的可行性和有效性.     

三相电流型多电平整流器的频域特性

基于双重傅里叶变换方法,对多模块并联的三相电流型多电平整流器在频率域的一些工作特性定量地进行了数学分析。文中主要研究了采用载波相移SPWM技术时,三相电流型多电平整流器交流侧电流的谐波特性和直流侧电压的谐波特性。研究结果表明,采用载波相移SPWM技术时,该整流器不仅在交流侧可以获得等效高频载波的多电平PWM电流波形,而且其直流侧电压中不包含低次谐波,最低次边带谐波群发生在N(N为整流器的并联模块数)倍载波频率处。最后,本文将频域分析结果应用于该整流器的参数设计,提出了一种简单、通用的分流电感参数的设计方法。仿真和实验结果对本文的理论分析进行了验证。     

一种适用于HVDC带双无源谐波注入的串联型36脉波整流器

为了提升海上风电并网HVDC系统中的串联型二极管多脉波整流器的谐波抑制能力,提出一种基于直流回路双无源注入电路的串联型36脉波整流器。该整流器采用两个辅助无源注入电路,通过电流调制后产生电压注入谐波,最终可将交流侧输入相电压由12阶梯波倍增至36阶梯波。分析了双无源注入电路工作原理及特性。在此基础上,推导了整流器交流侧输入电压表达式。并以电压谐波畸变率最小为目标,设计了注入变压器的匝比参数。最后结合工程应用,讨论了辅助无源电路中二极管开路故障时系统的容错能力。理论分析及仿真结果表明,所提出的整流器具有谐波抑制能力强、结构简单、可靠性高和鲁棒性强等优点,更适用于高电压大功率场合。     

多谐波源条件下的谐波污染责任划分研究

电网中各母线的谐波电压是所有谐波源共同作用的效果,因此准确区分各主要谐波源在特定母线上的谐波贡献对划分谐波污染责任有着重要意义.首先分析并指出区分各谐波源谐波贡献的关键在于准确计算谐波源节点与所关注母线间的谐波互/自阻抗,在此基础上提出一种"非干预式"的谐波贡献划分方法.该方法以各谐波源注入谐波电流中的快速变化分量为工具,根据独立随机矢量的统计特性,抽取出各谐波源节点与关注母线间的谐波互/自阻抗,最后根据计算所得阻抗值分别计算出各谐波源对关注母线的矢量贡献和标量贡献.对IEEE 14节点的系统进行仿真,结果表明该方法可很好地区分各谐波源在特定母线上的谐波贡献,大大抑制了其他谐波源的波动对谐波贡献划分的不利影响,同时也为谐波污染的责任划分提供了新的依据.     

多谐波源网络谐波源建模与谐波叠加仿真

随着电力电子装置在现代有色加工企业中的应用日益广泛,其容量日趋增大,数量日趋增多,形成了多谐波源的特点,使电网中的谐波污染日益严重,网侧功率因数低。分析了某有色加工企业供电系统的谐波分布情况,构建了其谐波源模型,分析了谐波源的谐波特性,进而将它们分为电流型谐波源和电压型谐波源。针对多谐波源叠加的情况,探讨了国内外对该问题处理所使用方法的缺陷性和局限性。从节省投资、提高谐波抑制效果的目的出发,运用电磁暂态仿真模型来分析多谐波源网络的谐波叠加问题,并进行了仿真实验,得到了较为满意的结果。     

考虑相位分布特征的多谐波源叠加方法

为克服随机多谐波源叠加系数计算需同步采样的技术瓶颈，提出一种考虑谐波电流相位分布特征的多谐波源叠加方法。首先，构建多谐波源叠加模型，分析谐波叠加原理及存在问题；其次，分析满足正态分布的相位角特征参数对叠加系数的影响机理，并采用蒙特卡罗法建立标准差与叠加系数的量化关系，提出考虑谐波源个体相位分布特征参数的叠加系数计算方法；最后，通过应用验证，谐波叠加结果计算误差较国标推荐方法降低了80%以上，为多谐波源叠加的工程化应用提供了新方法。     

考虑谐波特性和中点电位平衡的Vienna整流器改进断续脉宽调制策略

Vienna整流器在以高功率密度为设计目标的场合中,应用十分广泛。且Vienna整流器通常运行在较高的开关频率下,因此减小开关损耗,降低装置的发热,十分有必要。断续脉宽调制(DPWM)可以降低开关损耗,本文研究了一种适用于Vienna整流器的具有最大开关损耗降低效果的DPWM方法。为改善DPWM相对于SPWM和SVPWM方法谐波特性较差的缺点,提出了一种适用于Vienna整流器的改善谐波特性的改进DPWM方法。该方法通过对子扇区注入的零序分量进行修正,改善了三相电流的谐波特性。为针对三电平拓扑固有的中点电位不平衡问题,提出了DPWM方法的中点电位平衡控制策略。最后,通过仿真和实验验证了本文提出的调制方法和中点电位平衡控制策略的有效性,对不同调制方法 Vienna整流器的工作效率和电流THD进行了比较。     

基于岭估计方法的多谐波源责任划分

电网中受关注母线处的谐波电压是系统中所有谐波源共同作用的结果。在主要谐波源已知的情况下,量化这些谐波源在受关注母线处产生的谐波影响是划分谐波污染责任的前提。首先建立了多谐波源谐波责任划分的多元线性回归模型,考虑到系数矩阵病态情况下传统最小二乘估计无法得出正确结果,因此研究应用了岭估计方法。当谐波电流数据异常或者存在一定相关性时,岭估计方法避免了模型病态导致的错误结果。仿真算例验证了所述方法的有效性以及在系数矩阵病态时相对于传统最小二乘估计的优越性。     

谐波责任划分研究现状及在分布式电源并网条件下的展望

公共连接点处谐波电压畸变的原因可能来自负荷本身,也可能来自电网、其他负荷或分布式电源等,因此,需要研究谐波责任划分问题。谐波责任划分主要包括谐波发射水平估计、单母线谐波责任分摊以及配电网多谐波源谐波责任分摊三个研究方向。首先,总结了每个方向现有方法的基本原理和研究现状,并总结了量化背景谐波电压波动的共性问题;其次,基于分布式电源并网条件下的谐波特性,探讨了此条件下合理划分谐波责任的难点,包括背景谐波电压波动更剧烈,谐波责任定义不适用,谐振、不确定性谐波及谐波耦合对责任划分的影响等;最后,对谐波责任划分未来待研究的问题进行了展望。     

多谐波源同次谐波叠加计算方法

在相角未知条件下,国家标准中采用系数估算的方法进行谐波叠加计算,效果往往并不理想。在谐波叠加理论分析的基础上,文中构造了基于核密度估计与重要抽样的蒙特卡洛方法,用以计算多谐波源的同次谐波叠加电流。首先,运用核密度估计法可以计算谐波电流相角的概率密度函数,且通过重要抽样方法可对其进行抽样并得到核样本数据。再利用蒙特卡洛方法结合核样本数据对谐波叠加的交叉项进行估算,最终确定出谐波叠加电流的计算公式。仿真分析与实际算例表明,所提算法可获得更为精确的谐波叠加电流估计量,并可以简单高效地应用于多谐波源系统的谐波叠加中。     

不平衡供电条件下多脉动整流器的谐波特性分析

为明确非理想供电情况下多脉动整流器的谐波产生特性,研究了6脉波、12脉波整流电路在不平衡供电条件下的频域谐波耦合导纳矩阵模型.考虑晶闸管换相过程及不平衡电压对晶闸管开通和关断时刻的影响,分析了供电不平衡时直流侧谐波电压的特征以及不平衡电压分量对直流电压波动的影响;采用附加谐波耦合导纳矩阵,建立了考虑不平衡电压的三相6脉波整流器的谐波耦合模型,模型可拓展应用至任意脉波整流器在不平衡供电电压下的谐波分析;修正了整流电路电流断续情况下的模型,提升了模型通用性.仿真分析与实验测量验证了所提模型的准确性和有效性.     

抑制大功率整流电路谐波的三次谐波电流注入法

为消除和减少大功率整流电路中高次谐波对电力系统的危害，必须对此类整流电路所产生的谐波加以抑制和削弱。文中介绍了三次谐波电流注入法的起源、发展及基本原理。该方法是抑制三组二极管桥式整流器中谐波的新方法。文中还分析了输入电流的特性，最后对该方法的发展进行了展望。     

整流装置谐波抑制方法

介绍了整流装置的谐波治理方法,分析和总结了各种整流装置谐波治理方法的特点和应用前景,为致力于电力系统谐波治理的学者和研究人员提供了指导。     

三相单支全控开关高功率因数低谐波整流器的研究进展

在需要采用三相整流器的中大功率场合，可控或不可控整流电路产生的低功率因数高谐波含量电网电流导致了电网电压畸变，增加了配电系统导体，变压器损和中电流。     

基于双向谐波电压变动的光伏并网孤岛检测

针对传统的被动式光伏并网孤岛检测存在的检测死区问题,提出一种基于双向谐波电压变化量的光伏并网孤岛检测方法。通过分析孤岛前后谐波电压的变动及传统谐波电压检测法的失效机理,提出基于双向谐波电压的孤岛检测策略。利用加窗傅里叶变换同步计算光伏集中并网发电系统送出线路电流及所接母线电压的谐波,从而获得各次谐波功率;由并网运行时谐波功率的正负极性判断各次谐波源方向,并根据正、负最大谐波功率值选择系统侧、光伏侧谐波的特征频次;利用滑动加窗傅里叶变换分析这2个频次的母线谐波电压变化量,建立孤岛检测判据,若系统侧谐波电压减小量和光伏侧谐波电压增加量均满足判据,则发生孤岛。仿真结果验证了所提方法的有效性。该方法不影响并网逆变器输出的电能质量,且能在较严重背景谐波下有效检测孤岛,检测死区较小。     

Statistical Study of Personal Computer Cluster Harmonic Currents from Experimental Measurements

The net harmonic currents generated by a cluster of desktop personal computers are studied statistically. Personal computers (PCs) are single-phase non-linear loads with low individual consumption but significant collective distortion effects, as many of them can be connected to the same bus (personal computer cluster). This article reports experimental measurements of harmonic currents injected by single-phase rectifiers and seven personal computer types during four operating modes. The probability density functions (pdfs) of the harmonic currents (magnitude and phase angle) are investigated from the measurements. An analytical procedure to obtain these probability density functions for any typical personal computer working session is described and experimentally validated. The obtained probability density functions are found to be applicable to large-scale harmonic penetration statistical studies. Furthermore, attenuation and diversity effects are analyzed from the previous probability density functions, and the harmonic current cancellation effect on personal computer clusters is investigated with Monte Carlo simulations.     

三相单开关DCM Boost整流器的谐波补偿法研究

叙述了一种用于三相单开关DCM Boost整流器的低成本谐波注入法,该法使得DCM Boost整流器在低通带时能使5次谐波满足IEC5 5 5 -2的规定,且能很好地改善总谐波畸变率,最后通过试验验证了该方法的可靠性。     

基于相关性分布式卡尔曼滤波的谐波检测方法

微电网谐波问题严重。针对微电网谐波动态特性复杂的特点,探索了一种基于相关性分布式卡尔曼滤波的微电网时变谐波检测方法。首先,针对微电网系统相邻母线的谐波在一定程度上是相关的特点,提出了代表邻居节点间相关程度的邻节点相关系数这一概念,并给出一种微电网谐波测量邻节点间的量测值和协方差矩阵逆的两个融合变量计算方法;其次,对邻节点间估计值作了分布式融合处理,从而保证了邻节点间估计结果具有一致相关性;再者,通过重构迭代过程,简化了该算法的计算过程。通过在IEEE-14节点系统的仿真实验结果表明,该方法可实现多个检测点分布协同地完成微电网多母线谐波电压的状态估计,且相比传统卡尔曼滤波算法具有更好的估计精度和抗扰动性能,实时性和动态性也表现出较好的性能。     

含整流装置负荷的电力系统谐波潮流分析与计算

针对整流装置的特点,将谐波源作为受控电源源,提出了一种整流装置负荷的电力系统谐波潮流新算法,并用TurboC语言编写了相应的计算程序,进行了实例计算。     

交流微电网中考虑电压质量的DG之间谐波功率均分控制策略

在多节点微电网系统中,并联分布式电源(DG)在传统的对等控制下难以精确均分谐波功率且会对母线电压质量带来不利的影响。为此,基于两级式分层控制,提出了一种考虑电压质量的DG之间谐波功率均分控制策略。通过各DG之间的低带宽通信实现输出谐波功率信息的共享,根据获得的谐波功率信息动态重塑系统在谐波域的等效阻抗,能在提高谐波功率均分精度的同时兼顾母线电压质量。从谐波环流偏差、电压质量方面,将所提控制策略与已有的自适应虚拟谐波阻抗法进行对比分析。仿真和实验结果表明所提控制策略能够在均分谐波功率的同时,减小母线电压幅值跌落和总谐波畸变率,提高母线电压质量。