谐波谐振的模态分析法及其应用

通过计算与分析,论证了系统并联谐振频率与回路串联谐振频率完全相同。比较几种不同的模态分析法并得出结论：基于节点导纳矩阵或基于节点阻抗矩阵的模态分析法适用于系统并联谐振分析,且两种方法结果相同;基于回路阻抗矩阵的模态分析法适用于回路串联谐振分析,由于系统回路串联谐振频率与并联谐振频率完全相同,因而与系统并联谐振分析结果相同,单一使用基于回路阻抗矩阵的模态分析法并不能求得支路串联谐振频率;结合运用基于节点导纳矩阵的模态分析法和虚拟支路法,可求得包括支路串联谐振频率在内的系统全部谐波谐振频率。论证了虚拟支路法对于支路串联谐振分析的适用性。     

基于回路模态分析法的串联谐波谐振评估

串联谐波谐振发生时会造成系统过电压,损坏电力设备,影响系统正常工作。为了解决此问题,需获得准确的串联谐波谐振频率,从而控制谐波源产生与此相应的谐波。由于串联谐振的发生与回路密切相关,不能用节点阻抗矩阵来分析串联谐振问题,据此提出一种分析网络回路阻抗矩阵以获得串联谐振频率及相关支路信息的模态分析方法。仿真分析所得串联谐波谐振频率与频谱分析的比较结果证明此方法正确。理论分析和算例研究证明,该方法是电力系统谐波谐振分析的有效工具。     

电力系统串联谐波谐振的特性分析与灵敏度计算

分析电力系统谐波背景下模态分析与谐波谐振关联的机理,根据回路阻抗矩阵,绘制矩阵特征值频谱和串联谐波谐振下的关键模态导纳。根据串联谐振及谐波激励的自身特点,提出使用虚拟支路对系统拓扑结构进行修正处理,对网络进行谐波谐振模态分析,将模态分析结果与系统导纳频谱扫描结果进行比较,验证谐波谐振频率计算方法的可行性和准确性。定义灵敏度矩阵,通过基本回路矩阵确定系统元件与回路阻抗矩阵元素间的关联性,推导关键模态下特征值对各网络元件电气参数的灵敏度,通过标准化处理,提高了各支路元件灵敏度的可比性。对IEEE30母线系统进行仿真分析,得出串联谐振对元件的灵敏度影响程度和串联谐振的定位及传播范围。     

基于改进虚拟支路法的高速铁路牵引网串联谐振分析

提出了改进虚拟支路法的串联谐振分析方法。将非理想的谐波电压源等效为等效阻抗和Norton支路的组合,利用由节点导纳矩阵得到的关联矩阵代替回路阻抗矩阵进行串联谐振分析,通过支路法求取支路电流响应获得串联谐振频率及谐振幅度,有效地解决了节点导纳矩阵维数较大问题。利用所提方法对高速铁路牵引网串联谐振进行分析,结果证明了它的准确性和有效性。     

考虑谐波源支路类型的谐波谐振分析方法

建立准确的系统节点导纳矩阵是分析电力系统谐波谐振问题的前提条件,其中不同的谐波源建模方法将影响节点导纳矩阵参数,进而影响系统的谐波谐振分析结果。文中首先考虑实际谐波源类型,按谐波源支路有无阻抗、支路为串联或并联支路形成了4种谐波源支路类型;然后推导了考虑不同谐波源支路类型的节点导纳矩阵的建立方法,所建节点导纳矩阵对串联谐振和并联谐振分析均适用;分别运用谐振模态分析法及节点电压法对系统进行并联谐振和串联谐振分析,可揭示系统中更多潜在的串、并联谐振频率,并且在分析串联谐振时矩阵维数较低,易于建模,分析方法统一。测试系统和工业配电系统均证明了所提出方法的正确性和适用性。     

配电网中串联补偿电容方案的谐波谐振分析

谐波谐振可严重影响配电网的安全和可靠运行.针对为解决某实际10 kV配电网存在负载重、电压严重偏低的问题提出的线路串联补偿方案,进行了潜在谐波谐振频率点的分析.建立了该配网的仿真模型和节点导纳矩阵模型,分别采用模态分析方法和改进的导纳扫描分析法对并联谐振和串联谐振进行评估.对串补方案实施前后线路的潜在谐波谐振频率点的对...     

高速铁路全并联AT供电系统串联谐振分析

为分析牵引供电系统串联谐振问题,提出一种新的分析方法。利用五导体链式电路和恒功率模型,建立精确的高速铁路全并联AT供电系统模型。由于在机车恒功率建模中,其等效阻抗随着不同的接触网电压而变化。为描述其恒功率特性,介绍一种基于节点导纳矩阵的机车等效阻抗的迭代方法。在此基础上,利用支路法分析全并联自耦变压器(autotransformer,AT)供电系统在不同运行工况下(不同机车数量、位置、功率等)的谐波电流放大和串联谐振现象。分别针对上行单机车、2机车和上下行各1辆机车3种工况进行分析。结果表明支路法能有效分析单谐波源与多谐波源下的串联谐振。     

偏远地区风电场并网系统串联谐振分析

针对偏远风电场并网时易被忽略的并网系统串联谐振问题,提出结合回路元件灵敏度的串联谐振模态分析法进行研究。虽然并联谐振在电力系统中所占比例较大,但串联谐振的危害亦不可忽略。偏远风电场因其送出线较长,并网结构薄弱,输电线路分布电容所带来的影响不容忽视。建立线路分布参数模型,并分析其阻抗特性,基于已建立的风电场并网模型,采用串联谐振模态分析法分析系统串联谐振现象,准确判断串联谐振频率的同时,给出串联回路电气元件的模态灵敏度值。最后,以某风电场为实例建立仿真模型,仿真结果验证了所采用分析方法的可行性。通过元件灵敏度值的计算,进一步阐述线路长度的改变对风电场并网系统串联谐振频率和幅值的影响规律,为风电场实际规划建设提供理论指导。     

柔性直流送出的海上风电场谐波谐振问题分析

当海上风电经柔性直流系统送出时,风电场内部存在众多响应速度快、频率范围广的电力电子设备,可能会引发谐波谐振问题,为此以国内某海上风电场为例,采用模态分析法对其不同运行工况下的谐波谐振问题进行了分析。首先建立其内部各元件的谐波阻抗模型,重点分析了鼠笼型异步风力发电机和模块化多电平换流器的谐波阻抗特性;其次,介绍了谐波谐振分析的主要研究方法,说明了模态分析法的基本原理;最后采用模态分析法进行分析。研究结果表明:在100～3 000 Hz频率范围内,风电场内部可能存在多个谐振频率点,且这些谐振频率点主要与海缆参数相关,与风力发电机和换流器无关;同时,不同运行工况下由于电气回路的改变,海上风电场内部的谐振频率点有所变化,但这些变化比较明确,若原有谐振频率点的谐振回路不存在,则该谐振频率点消失。     

利用实矩阵的谐波谐振评估及其灵敏度分析

为了克服模态分析技术中解耦复矩阵时存在的计算量大、运算效率低的不足,分别建立了利用复矩阵与实矩阵的谐波谐振分析方法,通过比较上述两种方法的阻抗分析结果、特征根轨迹、谐振频率、关键特征值、参与因子及灵敏度值,在一个典型的工业系统上进行的理论与仿真分析及算例研究得出:利用实矩阵的模态分析结果和模态灵敏度分析结果与利用复矩阵...     

直流微网谐振模态分析及有源阻尼抑制方法

谐振可能引起直流微网的谐波不稳定,是导致电压崩溃的潜在原因。利用频域分析法确定直流微网的谐振频率需要建立复杂的高阶传递函数,且不能提供谐振影响范围等信息。提出了分布式控制下直流微网的谐振模态分析方法,通过分析系统的节点导纳矩阵确定系统的谐振频率,并利用频域分析验证该方法的有效性;根据参与因子确定谐振的影响范围,进一步地研究了线路参数对系统模式和谐振频率的影响;提出了有源阻尼抑制方法,通过在电流内环注入阻尼信号降低线路调节变流器(LRC)输出阻抗的谐振峰值,提高系统的稳定性;基于PSCAD/EMTDC平台对所提分析方法和有源阻尼控制进行仿真验证。     

基于模态分析的全并联AT网动态谐波谐振研究

为防止牵引网谐波谐振引起的系统过电压,达到及时预防和抑制的目的,针对中国高速铁路全并联自耦变压器(auto-transformer,AT)供电方式,采用模态分析方法对系统的节点导纳矩阵进行分析处理,通过解耦与特征值求取确定其谐振信息。研究机车功率变化、机车位置移动等动态条件下的牵引网谐振规律。并针对谐振频率在某一区间或范围变化,引出谐振带的概念。通过与频谱分析法对比,证明模态分析方法能有效识别系统的谐振频率,并且可用于分析由动态运行的机车产生的动态谐波谐振。