电力电容器噪声测试中电流注入方式的研究

高压直流换流站内的电力电容器在实际工况下具有很强的工频成分和丰富的谐频成分.为了模拟实际工况,在研究现有电流注入电路的基础上,设计了一种针对电容器单元噪声试验的桥式全工况电流注入电路.电路的两个桥端用于注入工频电流,并且采用并联谐振补偿电感减小工频电源电流;在电路的另两个桥端用于注入谐波电流,谐波电流电源由谐频信号发生器和功率放大器组成,可以实现同时施加48次以下任意谐波的组合,以模拟实际工况的各种应用场合.试验表明,在50 ～2 500 Hz频率范围内实现了工频与12个谐波电流同时注入电容器单元的试验工作,试验结果完全符合模拟高压直流换流站中电容器单元的可听噪声要求.     

不同谐波电流注入条件对电容器噪声影响的试验研究

为了准确测量电容器噪声并在保证测量准确度的前提下降低对试验电源等设备的要求,本文以昌吉-古泉±1100 kV特高压直流输电工程电容器设备的噪声试验为依托,针对4种型号的电容器产品采用桥式电路加载昌吉—古泉特高压工程规定的全谐波电流、前3种主要电流及等比例降低的全谐波电流完成了噪声试验,得出电容器在相应条件下的声压级和声功率级。试验结果显示当全谐波电流中高次谐波幅值与主要3种电流幅值存在数量级差异时,只用主要3种电流作为注入条件进行试验,测得的声功率级与全谐波电流注入条件下的测量值相差0.4dB以内;当全谐波电流中的高次谐波电流幅值与其他电流幅值不存在数量级上的差距时,采用注入等比例降低的全谐波电流进行试验,然后根据公式推算出100%全谐波下的电容器噪声声压级和声功率级。试验数据显示公式在降低的电流为额定电流40%及以上时仍有较高推算精度,最大声功率级误差仅为0.1dB。     

换流站电力电容器单元噪声试验电路研究

针对常规高压直流输电工程中电力电容器装置噪声突出,需要从源头进行控制的情况,给出了可按照电容器单元实际运行工况进行噪声测试的试验电路,包括可同时加载工频和多个谐波电流的桥式电路以及同时加载直流电压和多个谐波电流的试验电路,并提出了试验电路中关键设备——谐频电源的技术方案,结合仿真波形证明了试验电路可行性。基于所提出的试验电路,建立了电力电容器噪声试验平台,开展了换流站多台电容器单元的噪声试验。试验结果与理论值的对比分析验证了试验电路可满足直流工程中电力电容器单元的噪声测试要求。     

基于级联H桥电路的电力电容器噪声试验系统研究

本文结合高压直流输电用电容器产品实际参数,提出了基于级联H桥电路的电容器噪声试验电流注入方法,设计了一套可同时满足交流滤波电容器、高压并联电容器和直流滤波电容器等不同类型电容器产品噪声测试要求的试验系统。噪声试验电源采用基于IGBT可关断器件的单相电压源发生器,能够单独输出基波电流或2~50次谐波中1~12种频率谐波的任意谐波电流的组合,也能同时输出基波电流和2~50次谐波中最多12种频率谐波的任意组合。通过PSCAD软件仿真和70%试验系统满容量串、并联模式下电容器产品噪声试验,验证了试验系统设计的正确性和可靠性,等效模拟了高压直流换流站中电容器单元可听噪声,试验结果完全符合GB/T 32524—2016中的相关规定,为衡量高压直流输电工程用电容器噪声水平提供了一种新的测试手段,具有较强的工程指导意义。     

宽频率范围的电容器测试专用高频电源

电力电容器在电力系统中改善功率因数、提高电力输送容量、稳定电压等方面起着非常重要的作用,为保证电容器的质量,对其进行合理有效的测试也尤为重要。根据电容器测试要求,构建了一种以单相桥式逆变器调频、以Buck斩波器调幅的电路拓扑,设计了不同谐振点的滤波参数,提出了以特定谐波消除法降低谐波含量及死区补偿的方法,并基于FPGA实现了全频率段的实时PWM发波。所建立的硬件测试平台输出电压在100~5 000 Hz的宽频率范围内频率可调、幅值可设,同时,具有输出电压畸变率低、谐波特性好的特点。基于此平台,验证了所提出方法的可行性和有效性。     

干式铁心串联电抗器温升计算

电力系统中用电力电容器来改善电网的功率因数,调整电压是很经济的。然而电力电容器往往要使系统电流产生较多的高次谐波,电容器接入到电源系统中时由于限流阻抗小而出现涌流,在切除电容器时有可能造成断路器极是电弧重燃。近年来,国内几个较大的电网在采用电力电容器进行无功补偿的系统中,开始应用串联电抗器进行保护。就目前的发展趋势来看,用串联电抗器抑制网络的高次谐波,保护电容器的正常运行,已经越来越为用户所采用。     

基于电容电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法

针对有源电力滤波器和无功补偿电容器组成的混合型有源电力滤波器(HAPF)的系统谐振问题,提出了一种基于无功补偿电容器电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法。该方法在传统有源电力滤波器电流控制的基础上,通过增加电容电流反馈控制环节,增强系统阻尼,抑制系统谐振。基于该方法,分别就谐波检测电流包含和不包含电容器电流2种情况,详细分析了在电网谐波电压和负载谐波电流2种谐波源激励作用下,系统发生串、并联谐振时的谐振抑制特性。理论分析和实验结果表明,该方法能够有效抑制系统串、并联谐振,提高系统稳定裕度,并对负载谐波电流具有理想的补偿效果。     

电力谐波对无功补偿的影响是多方面的

电力谐波对无功补偿的影响是多方面的,具体内容如下。1）谐波无功功率需要采用电力滤波器（有源电力滤波器或无源电力滤波器）进行补偿。谐波电流所产生的无功在无功电能表中通常不被计量。这对于电力谐波的监测与治理是十分不利的。2）采用电容器进行无功补偿的系统。补偿电容器除要承担正常的无功补偿电流外,还要承受一定的谐波电流,如果谐波电流较大,则会导致电容器过载、发热及寿命缩短等问题,严重时甚至会导致电容器爆炸。     

并联混合型有源电力滤波器稳定性及控制方法

分析了由并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统的系统稳定性。分析表明采用传统的PAPF控制方式时,当PAPF检测的负载电流中不包含并联电容器的电流时,混合补偿系统稳定,并且有理想的谐波补偿效果;当PAPF检测的负载电流中包含并联电容器的电流时,此时混合系统存在稳定性和谐波抑制效果之间的矛盾。实际系统中检测的负载电流中包含并联电容器电流的情况有时是不可避免的,针对这种情况提出一种同时检测负载电流和电源电压来控制PAPF输出电流的控制方案,该控制方案可以使系统变稳定,并且具有理想的谐波补偿效果。最后给出了仿真和实验验证结果。     

高压谐波试验电源的实现及三次谐波对局部放电特性的影响

一、前言随着现代工业的发展,容量越来越大的不同型式非线性负载不断接入电网中,带来了以前未被重视的谐波危害问题。在电力电容器中谐波的危害尤其严重。近几年来,电力部门与电力电容器制造厂家都十分重视电力网络中的谐波对电容器介质的损坏作用,但迄今未见国内外有人作过深入研究。因此,研究电力电网中谐波对局部放电等参数的影响特别对电力电容器有重要的实际意义。在谐波电压作用下,对绝缘介质的损坏不仅包括由于谐波电流引起的发热损坏,而且还包括由于谐波作用介质内部的局部放电造成的影响和危害。本文主要介绍了高压谐波试验电源的实现,还介绍了利用该电源研究含比例最大的三次谐波对局部放电(P·D)特性的影响,得出了一些有意义的结果。     

采用虚拟电阻的电力电容器保护法

电力电容器易与系统阻抗发生谐振引起过电压和过电流，常规的谐振保护方法是在产生谐振时切除电容器组。作者分析了通过阻抗变换抑制谐振、保护电容器的机理，将瞬时无功谐波电流检测法引入到电压型逆变器，通过在电容器支路串联一个对基波有功功率和谐波分量呈正电阻性质的功率变换器实现在谐振情况下对电容器组的保护。由于该方法无需切除电容器，也保证了对系统正常的无功补偿。运用Matlab软件对某10 kV配电系统中无功补偿电容器组的谐振保护进行仿真，结果表明了上述方法的正确性和有效性。     

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。     

抑制MMC电容电压波动的耦合谐波注入策略

谐波注入策略是抑制模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压波动的有效手段。现有谐波注入策略常忽略二次谐波电压,这会导致理论模型产生误差进而影响电容电压波动抑制效果。为充分发挥谐波注入策略优势,提出了一种考虑二次谐波电压的耦合谐波注入策略。首先建立了二次谐波电流和三次谐波电压注入后的MMC桥臂功率波动模型,并且在模型中考虑了注入二次谐波电流后引起的二次谐波电压分量。根据调制比和桥臂电流应力限制,分别给出了三次谐波电压和二次谐波电流的约束。在此基础上,以抑制桥臂功率基频分量和二次谐波分量为目标,提出了耦合谐波参数的选取方法。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性和通用性。结果表明：所提策略相较于已有文献所提策略能进一步抑制22.09 %的电容电压波动,适当增大桥臂电流可以更好地抑制电容电压波动。     

基于单位功率因数控制的四桥臂三相四线制APF

随着非线性负载在配电系统中的大量使用,低压配电网的三相不平衡、无功功率和谐波污染问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段,因而基于单位功率因数的控制方法,研制了一种高性能的四桥臂三相四线制有源电力滤波器。同时提出了一种只需检测电源输入电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制电源电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,并对其稳态及动态行为进行了详尽分析;补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。以此研制了一台10kVA四桥臂三相四线制有源电力滤波器实验样机,理论分析、仿真及实验结果均证明了该有源电力滤波器可有效地补偿三相四线制系统中的谐波、无功功率和三相不平衡,系统控制简单,动态响应快,补偿效果好。     

一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的新型PAPF控制方法

针对配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象,该文首先分析了传统的负载电流检测方式下并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)对系统谐振的抑制情况。分析表明,由于无功补偿电容器的影响,传统控制策略下的PAPF对系统谐振的抑制效果不理想,同时当检测的负载电流中包括无功补偿电容器电流时,系统还有可能出现不稳定的现象。针对这种情况该文提出了一种新的PAPF控制策略,该控制策略可以在进行谐波治理的同时有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。最后给出了实验验证结果。     

单周控制直流侧单相有源电力滤波器

提出了一种基于单周控制理论的直流侧有源电力滤波器 (DC侧APF)。该DC侧APF并联在整流桥的直流侧。文中提出的采用单周控制理论实现的DC侧APF不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器 ,只需要检测整流桥直流侧的输出电流和APF的储能电容电压。具有主电路结构新颖、控制电路简单 ,补偿效果好等优点。实验结果验证了文中所提出理论的正确性     

采用双磁路的电流互感器在线取电方法

针对目前应用较为广泛的电流互感器在线取电装置存在磁路易饱和、取电功率较小等问题,提出双磁路拓扑结构与谐振功率控制相结合的在线取电方法。在双磁路结构中,一个两半圆磁芯安装于输电线路上,通过二次侧接入电容使磁路中的励磁电感与电容发生并联谐振,增大该磁路阻抗值,从而控制线路上的电流更多流入双磁路另一磁路线圈,并通过该磁路实现内部阻抗与外部负载值匹配,获取最大功率。基于该取电方法,提出调整谐振电容的磁芯防饱和方法,使取电装置维持高取电功率的同时正常工作。采用Maxwell与Simplorer的联合仿真验证了该取电方法的正确性和线路谐波情况下的适用性。初步搭建的取电装置实验表明,双磁路取电功率满足高压输电线路监测设备需求。     

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。     

轨道交通对电力变压器不利影响的分析与防治

随着轨道交通事业的迅速发展,轨道系统的杂散电流对城市电力变压器造成了不利的影响。从入侵原理和入侵源头分类、现场监测和数据分析,以及直流偏磁治理方案等几个方面进行综合论述。现场监测数据表明,杂散电流与直流输电大地返回电流导致的直流偏磁危害不同,中性点出现了高次谐波(特别是13次谐波)。采用变压器中性点串联大电容的方法可以有效抑制杂散电流导致的直流偏磁危害,为轨道交通对电力变压器不利影响的分析与防治提供了有效参考。