基于遗传算法的特高压CVT严格无源宽频建模

针对某特高压变电站内串补平台侧隔离开关操作导致的特高压CVT故障,建立精确的特高压CVT宽频等效电路模型,有助于进行CVT暂态故障的仿真研究。本文采用基于遗传算法的建模方法对特高压CVT进行宽频建模。首先,利用矢量网络分析仪分别测量电容分压器各分压电容的宽频阻抗参数和电磁单元的散射参数;其次,利用基于遗传算法的建模方法分别建立电容分压器及电磁单元的宽频等效电路模型,且所建模型严格无源;最后,在特高压CVT一次侧施加冲击信号,在CVT的不同部位进行测量,并在EMTP中建立特高压CVT电路模型,对实验过程进行仿真,将仿真结果与实际的实验结果进行对比验证了模型的准确性和有效性。     

特高压CVT电容分压器的宽频建模

特高压电容式电压互感器（CVT）作为特高压电网中重要的一次设备,其电容分压器承受着来自电网的特高电压,建立特高压CVT电容分压器的宽频模型对研究其过电压分布具有重要的意义。通过网络分析仪测量特高压CVT电容分压器的宽频阻抗参数,然后利用矢量匹配法对测量到的宽频阻抗参数进行有理函数逼近,再通过电路综合理论得到特高压CVT电容分压器的宽频等效电路。通过对2台电容分压器的测量和建模结果进行对比分析可知,该方法适用于建立特高压CVT电容分压器宽频等效电路模型。     

基于散射参数测量的单口无源设备宽频建模

单口无源类设备如电抗器、电容器等在电力系统中有着广泛的应用,发展单口设备的宽频等效电路建模方法,是研究电力系统电磁兼容以及过电压分析等问题的基础。采用一种快速等效电路建模方法,基于设备端口散射参数的测量,从设备的宽频阻抗特性出发得到设备的宽频等效电路模型,并引入数学优化算法进一步对模型参数加以优化。最后,在100 Hz~30 MHz的频率范围内建立实际电抗器宽频电路模型,并比较模型与实际设备在频域以及时域的相应特性,验证了该方法的可行性。     

特高压电容分压器宽频无源等效电路建模方法

为了提高特高压电容式电压互感器的瞬态性能,分析其在较宽频域内的分压特性,以某公司生产的1 000 kV特高压电容分压器为实验对象,进行了特高压电容分压器阻抗的测量,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型。首先,测量特高压电容分压器的阻抗;其次,基于测量得到的数据结合矢量匹配法和电路综合理论,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型,并利用模式搜索算法对等效电路进行无源修正;最后,利用所建立的模型,分析特高压电容分压器在不同频率下的分压特性,为合理设置均压装置以及改善特高压的制造工艺提供理论依据。     

基于黑箱理论与传统等效电路的无源元件建模方法

电力电子装置中开关器件在开通和关断过程中会形成宽频带的电磁干扰,如何建立相关器件的宽频等效电路模型尤为重要。提出一种将黑箱理论与传统等效电路相结合的宽频电路建模方法。该方法对测量所得阻抗与传统等效电路所得阻抗进行求差运算获取黑箱模型阻抗,通过矢量匹配方法对该阻抗进行有理函数逼近,应用阻抗综合理论建立等效电路。基于该方法,分别建立了高压直流输电换流阀组件内的水冷电阻、阳极电抗器以及电容器的宽频等效电路。结果表明,该方法既保留了传统等效电路参数的意义,又考虑了高频情况下器件的频变效应,能够应用于电力电子系统内无源元件的宽频建模。     

大尺度电气设备宽频特性频域测量方法

高压电气设备一般尺寸较大,测量其宽频特性时需利用较长的测量引线,这将严重影响宽频特性测量结果。该文以阻抗分析仪为测量设备,针对现场测量时遇到的问题,提出一种适于现场测量的大尺度电气设备宽频阻抗测量方法。该方法利用同轴电缆适当的屏蔽层接线,保证了测量时不同空间布线下测量结果的一致性,同时利用"开路、短路、负载校验"补偿了长测量电缆对测量结果的影响。解释了所提方法的原理,并在实验室和现场开展测量验证了该方法的正确性。现场测量表明该方法可在兆赫兹内准确测量电力系统内主要设备的宽频阻抗特性。     

特高压电容式电压互感器阻抗测量及参数灵敏度分析

为改善特高压电容式电压互感器(CVT)的工艺结构,提高其瞬态性能和可靠性,研究了其宽频阻抗特性的测量和建模方法。首先,通过不同的测量方法获得了压接型和焊接型工艺结构的1 000 kV特高压CVT电容分压器的宽频阻抗特性,并相互验证了测量方法的有效性;其次,基于特高压CVT电容分压器的宽频阻抗测量数据,建立了具有物理意义的宽频等效电路模型,通过宽频阻抗仿真结果与测量结果的比较验证了模型的正确性和有效性;最后,定义了评价CVT性能的网络函数,并对特高压CVT电容分压器的蓄积电阻与蓄积电感、电容器电容与电导、均压环对地电容等电路参数进行了灵敏度分析,为特高压CVT的优化设计、瞬态分析和工艺改进等提供了依据。     

超声波电动机阻抗特性研究

超声波电动机的阻抗模型通常为静态电容和一个动态支路并联,针对超声波电动机有多个谐振区的特征,提出了复合动态支路模型。在工作频带内,该模型的阻抗特性曲线能与电机实测阻抗特性曲线较好地拟合,经过阻抗匹配后的阻抗特性整体上更优于单动态支路模型。     

大尺度电气设备宽频特性时域测量方法

宽频特性测量作为设备宽频建模的基础,具有重要研究价值.大尺度电气设备宽频特性时域测量需要长距离的测量引线,这不但会降低波形质量,还会带来引线误差.根据现场测试需求,提出了一种大尺度电气设备宽频特性时域测量方法,该方法引入同轴电缆作为时域脉冲法测量引线,基于同轴电缆两端屏蔽层接地,消除周围环境对测量结果的影响,同时利用"...     

基于宽频带扰动的牵引供电系统频域阻抗测量方法

当不能准确获取牵引供电系统详细的拓扑及参数时,很难对其频域阻抗特性进行量化计算与分析。为得到精确的牵引供电系统频域阻抗特性,提出了一种基于宽频带扰动的牵引供电系统频域阻抗精确测量方法。介绍了牵引供电系统频域阻抗测量原理;基于正弦脉宽调制(SPWM)机理,结合能量谱分析,提出了一种只需一次实验即能得到牵引供电系统测量点处精确频域阻抗特性的测量方法;通过软件仿真和实物实验分别对所建牵引供电系统模型进行频域阻抗测量,结果表明阻抗测量值均能够与理论值保持一致,共同验证了所提阻抗测量方法的正确性与实用性。     

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。     

基于零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出了一种利用消弧线圈并联电阻短时投入以增强线路零序阻抗特征的高阻接地故障选线方法.对发生单相接地故障时消弧线圈并联电阻投入前、后同一母线上的健全线路和故障线路的零序阻抗特征进行分析,由分析结果可知:任意健全线路在并联电阻投入前、后其零序阻抗基本保持不变,由线路自身对地电容阻抗构成;故障线路在并联电阻投入后零序阻抗减小,由所有健全线路、消弧线圈支路和并联电阻支路的并联等值阻抗构成.此外,综合考虑故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求分析了并联电阻的取值范围.利用消弧线圈并联电阻投入前、后线路零序阻抗的变化特征构造了故障选线判据,其能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障.利用MATLAB建模仿真,验证了所提故障选线方法的有效性.     

基于组合式场路耦合法的多绕组变压器建模与阻抗参数设计

为解决低励磁阻抗多绕组变压器建模、多绕组变压器复合短路阻抗及多并联支路间电流分配计算的问题,基于组合式场路耦合分析,给出一种高效、通用的多绕组变压器建模和阻抗参数设计方法。根据初步设计的变压器结构,采用磁场能量法,二次开发出基于ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)的三维静态磁场专用分析程序,计算出多绕组电感矩阵,并以此为依据构建多绕组变压器的线性仿真模型,进行相关仿真研究。通过仿真结果反馈的信息适当修改变压器结构以满足要求。实验结果表明,所提方法能够准确计算出多并联支路间电流分配,各种短路工况下复合短路阻抗计算结果可满足工程实践的需要。     

双馈异步发电机序阻抗建模简化方法

新能源发电系统的序阻抗模型广泛应用于系统的稳定性分析和谐振分析。双馈异步发电机进行序阻抗建模时可以使用电机的电压和磁链方程或等效电路。虽然等效电路使建模过程得以简化,但是其建立的模型忽略了励磁支路的影响,且没有对简化的条件进行分析,使此类建模方法的使用产生困难。因此,基于是否计及励磁支路的电机等效电路,利用谐波线性化方法建立了双馈异步发电机转子侧的序阻抗模型,在此基础上分析两种阻抗模型之间的差异并明确简化模型的使用条件。仿真结果验证了所建立序阻抗模型的准确性,分析表明当电机的励磁支路阻抗远大于定转子阻抗时,简化模型可代替准确模型。     

基于LM法的换流站关键设备宽频建模方法研究

直流输电系统换流站存在多种产生或传输谐波的电气设备,建立适用于仿真研究的换流站宽频模型十分重要。传统建模方法较为复杂,且不适用于低阶等效模型。因此,基于元件物理模型和阻抗特性,利用列文伯格-马夸尔特算法求解宽频模型参数、拟合阻抗特性曲线,并简化了宽频模型。然后据此建立了晶闸管、平波电抗器和换流变压器等换流站关键设备的宽频模型,验证了该方法的正确性。最后,将元件宽频模型等效电路应用于仿真模型,仿真对比表明宽频模型相比于理想模型,5次谐波幅值减小约基波的1.7%~1.8%,并且简化宽频模型可以加快仿真速度。     

基于NIF的IGBT宽频电路快速建模方法

对电力系统设备或某一部分进行宽频建模的主要目的是分析宽频干扰信号对其正常工作的影响。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以其优异的性能正逐渐成为电力系统中不可或缺的组成,现有的IGBT模型因其各方面缺陷在实际应用上存在不适用性,故提出一种可行的IGBT宽频模型尤为重要。在点对点阻抗模型(NIF)基础上提出一种IGBT快速建模方法,通过测量及实验验证,证明了该模型的准确性。     

双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法

宽频带阻抗测量是验证及修正新能源发电装备宽频带阻抗模型的重要方法。当待测新能源并网逆变器阻抗与电网阻抗在测量频段内的相对大小改变时,仅采用单一的电流并联注入型阻抗测量系统或者单一的电压串联注入型阻抗测量系统不能精确地测量该待测装备的宽频域(10Hz～10kHz)阻抗。该文首先分析了单一电流扰动或单一电压扰动注入方式下宽频带阻抗测量精度不高的主要原因;然后,以新能源并网逆变器的阻抗测量为研究对象,提出了双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法,实现电网阻抗高于待测装置阻抗时注入电流扰动、电网阻抗低于待测装置阻抗时注入电压扰动的工作模式,使扰动高比例分布在待测装置侧,提高了阻抗测量精度;最后通过对阻感负载及新能源并网逆变器的阻抗在线测量,验证所提双模式扰动注入方式下阻抗在线测量方法的有效性。     

公共支路阻抗耦合对碳化硅MOSFET器件并联电流分配的影响及优化

为了评估公共支路阻抗耦合效应对碳化硅MOSFET器件并联动静态电流分配的影响,改善并联器件间电流分配的一致性,首先建立包含关键寄生电阻和寄生电感的等效电路模型,分析公共支路阻抗耦合对并联器件动态和静态电流分配的影响。然后,针对不同应用工况下并联器件个数不同的问题,提出n个器件并联支路阻抗补偿的方法。通过对并联器件的漏极测和源极侧阻抗进行补偿,可以消除公共支路阻抗耦合效应对并联器件动静态电流分配的影响。最后,搭建支路阻抗补偿前和补偿后的仿真电路和实验平台。结果表明,通过对并联器件支路阻抗进行补偿,可提升并联器件动静态电流分配的一致性,验证了该方法的有效性。     

一种强电磁设备宽频段阻抗的无源等效电路网络建模方法

在舰船综合电力系统等复杂系统的电磁兼容设计验证中,迫切需要通过对强电磁设备的阻抗进行物理等效以便开展半实物电磁兼容试验。工程上常用矢量匹配法实现强电磁设备阻抗的等效电路网络建模,但由于存在“端口无源性”和非正值元件导致的“元件无源性”问题,不能确保等效电路网络的物理可实现性。为了解决这个问题,该文提出一种融合了矢量匹配法、留数摄动法和优化算法,并可物理实现的强电磁设备宽频段阻抗建模新方法。该方法首先通过矢量匹配法对强电磁设备的阻抗数据进行有理函数拟合;然后利用留数摄动法对矢量匹配法的结果进行“端口无源性”修正,并将其转化为等效电路网络;随后利用粒子群算法和天牛须算法对非正值元件进行修正,实现“元件无源性”修正;最后,通过典型实际案例验证了该方法的可靠性和正确性。     

变压器宽频等效电路模型的建模方法研究

为准确分析电力电子系统的传导干扰问题,有必要建立一种变压器的宽频等效电路模型.通常变压器内部构造是未知的,只能基于变压器外部端口测试的方法进行建模,因此给出一种变压器宽频等效电路模型的建模方法,模型一部分为中低频的三电容等效电路,另一部分为基于矢量匹配法的π型等效电路.根据电路扩展理论,将两部分等效电路并联并得到变压器的宽频等效电路模型.此外,对一实际变压器进行了测试,得到相关参数并建立模型,对比仿真与实验的结果,进一步验证了变压器宽频等效电路模型的正确性.