基于简化开关函数的电网换相换流器直流侧简化阻抗建模方法

研究换流器的阻抗频率特性对分析高压直流（HVDC）输电系统的稳定性具有重要意义。提出一种基于简化开关函数的电网换相换流器（LCC）直流侧简化阻抗建模方法。首先通过对LCC换相过程进行数学推导,提出了LCC简化开关函数;然后基于动态相量法,通过LCC交、直流之间谐波传递的分析和计算,得到了LCC直流侧简化阻抗;最后在PSCAD中建立了仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性,且相比未简化方法提升了计算效率,计算结果更为可靠。所提方法能够降低建模复杂度,可为分析大型复杂系统稳定性提供LCC直流侧阻抗的快速计算模型。     

计及变压器铁芯饱和的LCC-HVDC输电系统谐波不稳定性评估与应用

基于端口理论构建了基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的完整模型,综合考虑了直流两端换流器、平波电抗器、交直流滤波器以及换流变压器铁芯饱和的影响.利用该模型对不同的网络参数及运行工况进行谐波稳定性判别,并与PSCAD/EMTDC时域仿真平台上详细LCC-HVDC输电系统模型仿真结果对比,验证了所提模...     

HVDC滤波换相换流器的阻抗频率特性

高压直流输电(HVDC)换流器的阻抗频率特性是分析和解决谐波不稳定的一个重要因素,滤波换相换流器(filter commutated converter,FCC)是一种具有阀侧谐波抑制兼无功功率补偿功能的换流器,文章简要论述了FCC的接线方案和工作机理,并基于开关函数法对计及换流器换相过程影响下的FCC交、直流等值阻抗计算式进行了理论推导。以直流输电开发平台为例,对传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与FCC的阻抗频率特性计算结果进行对比,仿真结果表明换流器的阻抗频率特性对交流系统的谐振频率有着不可忽略的作用,FCC在一定程度上提高了交流系统强度,改善了系统稳定性,有效降低了系统谐振频率下的交流等值阻抗,从而更好避免直流输电系统谐波不稳定现象的发生。     

基于动态相量的LCC-HVDC输电系统等值技术评述

立足于逆变侧换流站受端交流母线看向送端的基于电网换相换流器的高压直流输电(high-voltagedirectcurrent basedlinecommutedconverter,LCC-HVDC)系统的单端等值,对于优化设计继电保护、安稳控制和直流控保具有重要意义。为了同时获取计算的高精确性和实时性,动态相量模型以牺牲较低的仿真精度换取计算速度的提升,是实现LCC-HVDC输电线路双端等值的重要方式,但是用于LCCHVDC输电系统单端等值还存在难以平衡等值精度和计算速度的问题。针对该问题,该文分析了基于动态相量的LCCHVDC输电系统等值的应用价值、需求及难点,分别从等值计算模型中的提前触发角计算、换相重叠角计算、换相失败的判别及其对开关函数的影响和信号调制等4个因素评述现有研究现状及存在的问题,并提出了后续的研究建议。     

基于小干扰动态模型的LCC-HVDC系统控制器参数优化方法

为了改善电网换相换流器高压直流(line commutated converter-high voltage direct current, LCC-HVDC)输电系统的动态响应性能,提出了一种基于小干扰动态模型与传递函数模型的控制器参数优化方法,采用粒子群优化算法对全系统的控制器参数同时进行优化。首先,建立了计及锁相环输出相位与交流母线电压实际相位差异的双端LCC-HVDC输电系统的小干扰动态模型,仿真结果验证了该小干扰动态模型的准确性;然后,基于根轨迹法,获取了致使系统小干扰失稳的控制器参数临界值;最后将小干扰动态模型转换为传递函数模型,应用粒子群优化算法,以时间乘绝对误差积分指标为目标函数,对所有控制器参数进行了优化。仿真结果表明优化后系统动态响应性能有所改善。     

电压源型交直交变频器的特征间谐波参数计算

三相变频装置在高压直流输电系统、交流传动装置、分布式发电接入系统以及各种功率电源中得到了广泛应用,也成为了电力系统主要的谐波/间谐波源之一。以电压源型交直交变频器为研究对象,利用调制理论和开关函数建立了变频器模型,针对目前调制理论应用的局限性,详细分析考虑换相情况的相控120°、相控180°和PWM导通方式下的电压源型逆变器的工作状态,推导了相应的扩展开关函数,从功率守恒出发对电压源型逆变器调制理论进行了扩展研究,并给出了主要次间谐波对幅值参数计算的实用方法,通过时域仿真验证了开关函数和所提出的计算方法的有效性。     

考虑交直流谐波交互影响的高压直流开关函数建模

开关函数法通过构造换流器的数学模型来分析换流器两侧电气量的响应特性,传统的开关函数模型受限于换流阀在交流故障时不对称导通特性的影响,不能准确地反映换流器的谐波特性.通过分析交流故障情况下换相电压相位以及触发角等关键电气量的变化,着重考虑了换流器两侧谐波对于换相时间的影响,给出计及交直流侧谐波交互影响的换相角计算方法,以...     

中压应用场景下模块化多电平换流器直流侧谐波等值电路建模研究

本文首先建立了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的时域平均模型.接着,为获取中压应用场景下MMC平均开关函数的谐波特性,建立了平均开关函数的动态相量模型.基于MMC的时域平均模型和平均开关函数动态相量模型,推导得到MMC的直流侧谐波等值电路.等值电路由直流侧等效谐波电流源和等效谐波阻抗组成,其中等效谐波电流源不仅能反映MMC交流侧谐波电流对直流侧谐波电流的传递作用,还能反映直流侧特征谐波电流特性.最后,基于Matlab/Simulink仿真模型验证了MMC直流侧等值电路的正确性.     

地磁感应电流在直流输电系统引发的谐波不稳定分析

高压直流(HVDC)输电换流器两侧的谐波阻抗对确定地磁感应电流(GIC)引发的谐波有重要意义。对比了有外部激发和无外部激发2种情况下HVDC换流变的直流偏磁机理,并根据三端口网络模型计算、等效出的谐波阻抗,研究了在GIC作用下换流变偏磁后的谐波水平。PSCAD/EMTDC仿真表明,GIC激发的谐波取决于系统的谐波阻抗。当直流输电系统对某次谐波存在谐振点或呈现高阻抗时,可导致系统谐波明显放大,严重时会引起直流输电工程闭锁。     

基于新型换流变压器的多基频交直流互联系统的谐波特性研究

采用理想化的研究方法,通过理论分析和MATLAB仿真对滤波换相换流器的电流变换关系以及基于新型换流变压器的多基频交直流互联系统的谐波特性进行了系统的研究.理论分析和数字仿真结果均说明了基于新型换流变压器的换相换流器—滤波换相换流器在谐波特性方面的优越性.     

一种基于三端直流输电系统的架空线路谐波电流计算方法

针对三端直流输电系统可能出现的架空输电线路谐波电流放大问题,对不同运行方式下的双极线路谐波电流开展研究。基于波阻抗理论,将对称运行的直流线路简化为对称分量回路,并求取单位长度参数;分析了均一线路谐波电流的计算方法;在此基础上结合波的折反射原理,提出了一种计算混合线路谐波电流的方法。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建相应的直流线路模型进行仿真,并与理论计算结果对比,表明该计算方法在求取三端直流输电系统不同运行方式下的线路谐波电流方面具有较高的准确性。     

基于开关函数法的新型换流变压器谐波分析

介绍一种新型换流变压器,分析了其拓扑结构的特点,并简要地阐述了新型换流变压谐波屏蔽原理。重点分析了阀侧接入和未接滤波器时,网侧电流和阀侧负载电流的矩阵变换关系。在此基础上,推导了新型换流变压器网侧和阀侧电流的开关函数表达式,详细地计算了阀侧和网侧汇流处基波和谐波电流的幅值和相位。通过与接入滤波器时谐波电流的对比分析,显示了新型换流变压器将谐波电流抑制在阀侧而不让其流入网侧的优越性。通过对比仿真结果,表明了开关函数法用于新型换流变压器谐波计算理论的正确性,这也为新型换流变压器结构和参数的进一步设计提供了精确的科学数据。     

投切电容器时的电网谐波阻抗测量方法

在谐波阻抗测量领域,投切电容器方法是比较通用的操作方法。在实际电网谐波阻抗测量中由于存在的背景谐波干扰、傅立叶变换过程中的频谱泄漏和采集信号中存在噪声等问题,测量结果将会产生较大误差。为了减小此类影响,采用投切电容器测量电网谐波阻抗的方法并对其进行改进,采取陷波器对信号波形进行预处理从而减小了背景谐波和频谱泄漏的影响;采用小波分析对信号进行重构有效消除了噪声干扰。基于PSCAD和Mat-lab仿真实验,得出比较理想的结果,测量误差大大减小。结果表明,提出的方法有效地减小了谐波阻抗测量误差,在电力系统谐波阻抗测量领域有良好的应用前景。     

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。     

基于中位参数等价权回归法的谐波阻抗分析

为了更好的克服回归法估计谐波阻抗时样本中异常数据的干扰,提出了一种改进算法.通过同步测量公共连接点的谐波电压和电流,将其按照实部虚部进行分解,可以得到以系统谐波阻抗以及谐波电压为回归系数的回归方程.利用中位参数法得到系统谐波阻抗的初步估计,再根据等价权迭代计算谐波阻抗最终估计,进而得到用户谐波发射水平估计.该方法改进了普通稳健回归法以最小二乘解为迭代初值的缺点,具有更好的抗差性,对谐波阻抗的估计更加准确.通过实验分析验证了该方法的准确性.     

用户谐波发射水平补偿增量回归评估法

提出用户和系统在公共连接点(point of common coupling,PCC)的谐波发射水平补偿增量回归估计法。利用系统谐波阻抗一元回归模型能平滑波动且无自变量相关性引起误差的特点,提出一种系统谐波补偿方法,降低系统谐波的干扰,近似消除系统谐波,以此估计系统谐波阻抗。根据国际电工委员会最新技术报告中关于用户谐波发射水平的定义和所得系统谐波阻抗,评估用户谐波发射水平,该方法不再基于传统方法中关于阻抗和谐波源大小关系的假设条件。对理论模型和实际工程算例的仿真证明所提方法的正确性和有效性。     

基于调制迭代谐波分析法的交直流混联输电系统多谐波源研究

提出了一种交直流混合输电系统多谐波源的分析方法,即调制迭代谐波分析法(modulation and iterative harmonic analysis,MIHA)。该方法将调制理论和迭代谐波分析法相结合,既合理模拟换流站的非线性行为,解决了交直流系统的接口问题,又通过迭代使谐波计算更准确。为验证调制迭代谐波分析法的正确性和有效性,以某个典型的交直流并联输电系统为例,采用该方法对其稳态运行状况编制了程序,并对交流网络、直流网络和换流器各处的谐波电压、电流进行了计算。同时,采用电力电子详细器件模型对其进行了时域仿真校核,证明了MIHA法的正确性和有效性。     

考虑谐波耦合特性的LCC-HVDC换流站小信号建模

谐波间的耦合作用关系着系统的动态稳定性能,为在对电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统数学建模时考虑该动态耦合过程,提出了基于12脉波换流器的开关函数理论与指数傅里叶级数相结合的LCC-HVDC小信号谐波状态空间(harmonic state space,HSS)建模方法。该建模方法不仅考虑了谐波的相互耦合作用,具有较高建模精度,同时也揭示了换流站处于不同运行模式下,交/直流侧谐波通过换流站传递到直/交流侧的动态耦合机理。最后,通过PSCAD电磁暂态仿真结果与小信号模型计算结果的对比,验证了文中提出的LCC-HVDC系统小信号HSS模型的有效性及内部谐波动态分析的正确性。该研究结果还为系统稳定性评估与参数优化奠定基础。