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.     

矩阵变换器双电压控制策略抗干扰性能分析

与传统的交-直-交变换器不同,矩阵变换器没有中间的直流环节,输出侧直接通过双向开关与输入侧相连,因此输出电压对于输入侧电源的扰动非常敏感.分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,详细推导了在输入侧电源存在不平衡以及谐波情况下,输出侧仍然为理想正弦波.通过Matlab/Simulink仿真,证明了在输入侧电源存在三相不平衡以及谐波等扰动情况下,输出电流波形仍然为理想的正弦波且电流谐波畸变率没有发生大的变化.仿真和推导表明,矩阵变换器双电压合成策略对电网扰动具有抗干扰能力.     

磁悬浮轴承并联谐振直流环节开关功率放大器

为克服磁悬浮轴承开关功率放大器工作在硬开关状态时存在的开关损耗和电流纹波干扰严重的缺点,提出一种磁悬浮轴承并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路。该电路在功率放大器三电平控制策略的基础上应用了并联谐振直流环节,保持了三电平功率放大器输出电流纹波小的优点,同时功率器件均工作在零电压或零电流条件下,开关损耗、电流纹波干扰有效地减小。详细分析并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路工作过程,并进行仿真和样机实验。实验结果证明所提出电路是可行有效的。     

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。     

分布式电源中三次谐波扰动孤岛检测方法的研究

针对现有孤岛检测方法注入谐波复杂、响应速度慢等问题,提出了一种分布式电源三次谐波扰动孤岛检测方法。该方法以分布式电源接入电网处电压的三次谐波作为检测对象,通过设计的正反馈控制器使孤岛运行时三次谐波迅速累积,超出阈值时则认为发生孤岛。同时针对该方法在电网电压波形畸变时输出谐波电流较大的缺点设计了前馈控制器,在进行孤岛检测的同时降低了并网谐波电流含量。通过matlab/simulink进行了孤岛保护仿真测试,结果表明该方法响应速度快,注入谐波简单可控,前馈模式可以有效降低并网电流谐波含量。通过样机实验证明了该方法的实用性。     

光伏逆变器基于H5桥的谐波电流改善分析

介绍了光伏逆变器电流谐波对电网的影响,并从电网电压谐波污染、直流母线谐波、死区效应等3方面阐述了光伏逆变器输出谐波产生的来源。同时介绍了光伏逆变器H5桥拓扑结构、双闭环控制方法及脉宽调制(PWM)谐波分析。在此基础上,详细介绍了死区效应产生谐波电流的原理、如何采用死区补偿的方法抑制谐波电流、直流母线电压谐波成分分析及直流母线谐波抑制方法。并通过实验测试对比数据,验证了死区补偿方法和直流母线谐波抑制方法对光伏逆变器输出电流谐波含量有很明显的改善作用。     

外界条件对开关电源的电流谐波影响分析

主要讨论电源产品外部条件对产品电流谐波的影响,特别是输入电压和输出负载对产品电流谐波的影响。通过理论分析可知,低输入电压对电源电流谐波有改善,同时高负载量相对低负载量,电源电流谐波会好很多。以一个800 W样机为例,针对输入电压和负载变化对输入电流谐波进行测试,实验结果验证了理论分析的正确性。其测试结果也可为现场应用技术人员提供参考。     

新型工频测试电源开关功放的设计

工频测试电源技术的关键取决于功率放大器的性能。针对传统的测试源仍然使用低效的线性功率放大器,本文设计了一种基于D类功放的新型工频测试电源开关功放。经过实物制作及测试,该功率放大器对输入的工频正弦信号进行电压放大,有效值范围为200×80%~200×115%,输出功率不小于20VA,THD不大于2%,能很好地满足实际应用的需求。由于该功率放大器采用BTL结构输出,输出功率仅取决于末级NMOS管,耐压可达直流500V,功率范围大,具有很大应用价值。     

SVG电流预测与电压前馈的复合控制方法研究

低压配电网的电源电压常存在三相不平衡和谐波现象,通过脉宽调制(PWM)导致静止无功发生器(SVG)的直流侧电压出现波动,进而影响SVG的输出电流质量。采用预测电流与电源电压前馈相结合的控制方法,预测电流控制实现SVG无功电流的直接控制,电源电压前馈使SVG逆变电压中包含与电源电压相同的负序和谐波分量,通过扰动抵消保证了SVG输出电流波形的对称和正弦。实验结果表明了复合控制方法的有效性。     

H桥级联型APF直流侧电压平衡三级控制

H桥级联型有源电力滤波器能够稳定工作的前提是各个直流侧电容电压均衡。由于各H桥单元的差异等原因,直流侧电压的不平衡不仅影响APF的谐波电流补偿效果,而且影响其安全运行。针对级联APF与电网之间的功率交换模型和补偿谐波电流的特征,通过控制APF输出五次零序电压来实现三相之间电压均衡、输出基波正序有功电流实现全局稳压。通过在相内每个H桥交流侧叠加有功电压矢量实现相内电压均衡,最终实现每一个直流母线电压的均衡稳定。同时H桥级联APF补偿谐波电流,降低网侧电流畸变率,低压环境下的仿真和实验结果验证了控制策略的有效性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

大功率极低频电源谐波传导分析

极低频(ELF)电源在地下资源探测、地震预测和军事通信等领域发挥着重要作用。然而,极低频电源逆变侧产生的低频谐波分量难以被滤除,将在逆变侧输入端形成纹波电压,恶化极低频电源的输出谐波特性。低频谐波分量还将渗透直流滤波网络向整流侧和电网传导,造成整流输出端电感电流波动,并在网侧电流基波和特征次谐波附近产生低频相关的边带谐波。建立了极低频电源的数学模型,重点关注逆变侧输入端电容电压和整流侧输出端电感电流,对低频谐波传导进行了分析,并对理论分析进行了仿真验证。     

直流光纤电流互感器宽频测量特性

针对高压直流输电系统直流电流测量装置宽频测量的实际需求,结合国家标准要求,研究了直流光纤电流互感器的频率响应和阶跃响应特性及性能改善方法。考虑反馈延时、调制器驱动电路二阶频响特性及滑动平均输出滤波器的影响,建立了直流光纤电流互感器高阶离散域数学模型,分析了互感器的频率响应和阶跃响应特性,确定了闭环信号检测系统的前向增益和输出滤波器的阶数是影响互感器宽频测量性能的关键因素。通过仿真计算,优化配置前向增益和滤波器阶数,可在抑制超调的同时,提高互感器的宽频电流测量准确度及带宽。搭建了直流光纤电流互感器频率响应测试平台,提出了阶跃响应等效测试方法。实验结果表明样机的宽频测量性能可满足GB/T26216.1—2010的要求。     

直流电动机的脉宽调制功放电路

由晶体管组成的线性功率放大器有很多优点,但它有一个最大的缺点就是效率底,特别是在电动机低转速、大转矩运行时,需要的是低电压,大电流,效率低这个缺点表现得更为明显。而采用分立元件组成的脉宽调制型(PWM)功率放大器使用的元件较多,调试比较麻烦。笔者采用集成电路组成PWM功率放大器,加40V电压可长期输出3A电流。该电路的特点是结构简单、调试方便、具有电流负反馈线路和可靠的限流保护措施。该电路     

基于Rogowski线圈的中高压系统母线电流的测量

设计了从中高压系统母线获取电能作为高压侧线路供电的电源,给出了利用Rogowski线圈准确测量母线电流的方法。测试结果表明,高压侧电源在母线电流变化的大范围内都能输出符合要求的电能,采用Rogowski线圈来测量母线电流有效克服了传统电流互感器频带窄且量程小的缺点,在很宽的范围内都呈现良好的线性,测量精度较高。且在高低压侧的无线数据通信中通过引入跳频等抗干扰措施提高了系统的稳定性和可靠性。     

基于开关线性复合机理的高效率准线性功率放大器

研究了一种基于开关线性复合机理的高效率柔性波形功率放大器.该功率放大器由开关滤波单元与线性功率单元构成,其末级线性功率单元源自线性功率放大拓扑以确保系统输出高品质波形,同时采用开关滤波单元的输出作为动态跟踪电源对线性功率单元供电,保证了系统的高效率特性.与传统直流供电的线性功率放大器相比,本方案可兼顾高效率与优波输出,系统具有负载鲁棒性的综合优良静动态特性.该柔性功率放大器的设计容量为1kVA,理论分析与实验结果验证了该方案的可行性.     

软开关技术在磁悬浮轴承功率放大器中的应用

传统的磁悬浮轴承功率放大器在硬开关工作状态时存在开关损耗和纹波干扰严重等问题,为有效克服这些缺点,采用了一种新的用于磁悬浮轴承的谐振直流环节三电平功率放大器电路。基于三电平控制方法,在传统的开关功率放大器的直流环节增加辅助谐振电路,实现了电路中所有的开关器件均在零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)的条件下工作。文中详细分析了软开关三电平功率放大器各个工作模态的工作原理,给出了相应的电路工作方程。对提出的软开关三电平功率放大器进行仿真与样机试验研究,结果表明软开关三电平功率放大器同样具有输出电流纹波小的优点,开关损耗和纹波电流干扰有效减小,验证了电路是可行、有效的。     

特高压直流电流互感器校准电流源的设计与应用

为解决特高压直流换流站的直流电流互感器现场校准不方便等问题,针对特高压直流互感器的阻抗特性,通过PSim软件仿真对比了多种直流大电流电源的技术方案,确定并验证了多电流模块单独控制的电流输出方案;据此设计了校准电流源,包括DC/DC变换主电路、高频变压器、PWM输出控制电路和外围电路等部分,该校准电流源已通过试验验证,结果表明:输出直流电流的准确度达到0.1%,1 min稳定度达到0.02%,并可实现准确调节。     

直流电子式电流互感器高频特性测试方案设计与验证

针对柔性直流输电用直流电子式电流互感器(electronic current transformer, ECT)的高频特性测试存在缺失及测试设备难以满足现状的问题,研制宽频连续可调大功率高频电流源装置,设计直流ECT高频特性测试方案,完成直流ECT高频响应测试等验证试验。试验结果表明:所研制的测试电流源装置可支持高频电流的稳定输出,输出电流幅值与频率设置灵活简单,能很好支撑柔性直流输电用直流ECT的高频特性测试,而基于该测试电流源设计的高频特性测试方案可在较宽较高的频域内,较为准确地对直流ECT的高频率特性进行测试,解决直流ECT高频特性难以准确评价的难题。     

交流电子负载谐波分析与抑制

从系统整体角度出发,根据瞬时功率理论,分析了基于背靠背变换器结构的交流电子负载稳态时交直交之间的频率转换关系。当被试电源频率不同于电网频率时,结合互调理论,推导出直流母线电压谐波成分(包括互调产物)表达式,并揭示了并网输出电流谐波和间谐波产生机理。在此基础上提出一种合适的并网指令电流生成算法, 以抑制直流母线电压谐波的影响,改善并网输出电流质量。通过仿真和实验波形验证了理论分析和算法的正确和有效性。     

基于综合调制方法的高频电源设计

针对某些特种电气设备的测试需求,设计了一种大功率高频电源。该电源采用H桥级联的方式形成五电平拓扑,采用综合调制方法,包括双极性PWM调制、载波移相SPWM调制以及变载波频率PWM调制技术,从而有效避免了同步调制低频时输出谐波大及异步调制无法兼顾高频与低频输出精度的问题,使电源具有良好的谐波特性,满足了电源在全频率输出范围内的输出精度。对于H桥级联拓扑可能存在的直流电压不平衡问题,设计了一种精简而又在工程上可靠应用的方法。所设计的高频电源已经现场应用于模拟直线发电机的场合,证实了设计方案的可行性。