单相集成充电器减弱二次谐波影响的研究

针对单相集成充电器交流侧和直流侧功率不平衡的问题,通过定量计算得出直流侧电压中存在二次谐波脉动。为了分析和减弱二次谐波的影响,首先将二次谐波带入到控制系统中得出二次谐波会使交流侧电流中产生奇次谐波;然后在直流电压控制环中加入带阻滤波器,对输入到控制系统的直流电压进行滤波。最后,在Matlab/Simulink应用环境下对系统进行建模和仿真,仿真结果证明了该滤波方法的可行性。     

电网电压不平衡下三相电压型变流器直流侧脉动电压的消除策略

在电力系统运行过程中,电压不平衡导致三相电压型变流器(VSC)直流侧产生二次脉动电压,映射到VSC输出端电压形成三次谐波和基波负序电压,影响输出电压品质,并有可能造成变流器过电流。对此,提出在电压环中加入带阻滤波器来滤除二次谐波电压的方法。但受电磁暂态过程影响,输出电压品质仍不理想,通过优化开关函数的办法,达到彻底消除三次谐波的效果。根据瞬时功率平衡原理,设计基波负序电压前馈控制,使电网负序电压全部降落在自耦变压器漏感和滤波器阻抗上,提高了变流器的运行性能。通过仿真试验验证了该方法的正确性。     

单相光伏逆变器直流母线电压二次波动对系统影响的分析与抑制

基于传统双闭环控制策略的单相光伏并网逆变器会造成直流母线电压的二次波动,导致并网电流中含有三次谐波,影响输出电能质量。针对上述问题,在分析直流母线电压二次波动产生机理的基础上,文中提出一种在直流母线电压采样前加入周期积分器的双闭环控制策略。该控制策略能够消除因直流侧二次波动导致的并网电流三次谐波,有效抑制直流母线电压二次波动对系统输出电能质量造成的影响。仿真和实验验证了该方法的正确性与有效性。     

混合有源与无源滤波器的配合及控制研究

针对有源调谐型混合有源滤波器(HPF)单独投运时5次谐波短时放大和直流侧电压难以控制的问题,提出了与5次无源滤波器(PF)联合投运的解决方案;在联合投运的基础上,提出了基于有源滤波器(APF)输出电压定时调整的谐波控制方法,根据剩余谐波矢量调整APF输出电压矢量,从而减小剩余谐波;提出了一种改进的直流侧电压控制方法来减小APF输出的基波电流,通过矢量分析,得出令APF输出的基波电流最小的控制量,进一步减小APF的容量。仿真研究表明5次谐波短时放大情况得到明显改善,直流电压波动量减小约90%,APF基波电流减小约40%~80%;表明了所提出的联合投运能够良好解决谐波短时放大和直流侧电压困难问题,所提出谐波控制方法能够有效控制谐波,改进的直流侧电压控制方法能够有效减小APF的容量。     

基于DSP单相PWM整流器的控制器研究

对于单相PWM整流器,为了减少直流侧电压二次波动对网侧电流的影响,实现网侧电流正弦化及输入端高功率因数,探讨了一种消除直流侧二次波动对网侧电流影响的谐波抑制方法.分析了单相PWM整流器的工作原理和直流侧电压二次波动的原因,并设计了消除二次波动对网侧电流影响的数字陷波滤波器及控制算法.通过计算机仿真及实验对该算法与常规控制算法进行对比,验证了该算法的优越性,即该算法能够有效消除直流侧二次波动对网侧电流的影响并改善网侧电流波形.     

一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。     

基于补偿特性的并联型有源电力滤波器直流侧电压取值分析

并联型有源电力滤波器直流侧电压值直接影响谐波补偿特性,文中分析了直流侧电压的取值对补偿特性的影响。首先,分别在单相和三相系统中,针对典型的晶闸管整流加阻感负载为系统负载的负载电流,通过对等效电路的分析,得出完全补偿谐波时所需的直流侧电压理论最小值;然后,当直流侧电压小于理论最小值时,考虑在正弦脉宽调制方法下,通过仿真曲线,给出了补偿后电源电流总谐波畸变率(THD)与直流侧电压之间的定量关系,这些曲线为直流侧电压的选择提供了参考。仿真和实验验证了所述直流侧电压值选取方法的正确性。     

级联H桥整流器谐波分析及混合控制

针对单相级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier, CHBR)输入输出瞬时功率不平衡导致直流侧电压中含有二倍频纹波,造成网侧电流低次谐波污染的问题,提出了一种嵌入N次陷波滤波器的混合控制策略。首先根据CHBR数学模型和双闭环控制策略,分析CHBR网侧电流谐波产生的机理及推导其谐波分布规律。其次在dq旋转坐标系下的前馈解耦控制基础上,引入瞬态直接电流控制思想。然后分析了N次陷波滤波器对网侧电流谐波的抑制效果,给出N次陷波滤波器参数设计和离散方法。接着详细讨论了N次陷波器嵌入电流内环控制的设计方法,该方法有效抑制了网侧电流的3、5、7次等低次谐波,减少了PI控制器的负荷。最后,实验结果表明所提控制策略具有更小的电压超调和更短的动态响应时间,明显降低了网侧电流畸变率。     

基于三相二臂逆变器LC式混合型有源电力滤波器

为了治理非线性负载产生的谐波问题,研究了一种简化型LC式混合有源电力滤波器,由三相二臂三电平逆变器串联LC无源滤波器之后并网。构建了简化型LC式混合滤波器的电压电流双环的控制框图。直流侧电压采用均压控制,实现了直流侧电压的平稳和均衡,维持逆变器的稳定、可靠运行;针对电流内环,在分析混合型滤波器结构和数学模型的基础上,推导了逆变器的无差拍控制公式,实现了逆变器输出电流的闭环控制,提高了逆变器的动态补偿性能。最后,仿真和实验结果验证了所提出结构和控制方法的正确性。     

单相并联电压型有源电力滤波器及其仿真研究

以单相并联电压型有源电力滤波器(APF)为对象,对谐波及无功电流的检测和补偿电流的跟踪控制进行理论分析及仿真。单相电流首先经过分解,构造出两相电流或三相电流(本文构造的是两相电流),再根据瞬时无功功率理论ip-iq检测法检测出谐波及无功电流,将其作为指令电流,用电流滞环跟踪控制方法控制逆变器,使其输出与指令电流相等的补偿电流,从而使APF实现消除谐波和提高功率因数的功能。电压环的控制保证了逆变器直流侧电压的恒定。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

静止无功发生器DC电压闭环控制下谐波分析

提出了基于SPWM控制方式的新型静止无功发生器的直流侧电压闭环控制方式^[1]。对电感、电容、调制比、载波比等参数对交流侧电流的谐波含量的影响作了仿真分析，并给出了实验结果及分析，验证了仿真结果的正确性。     

静止无功发生器在高压电力系统中的应用

静止无功发生器是柔性交流输电系统中重要的电力电子装置 ,它集中了电力电子和微电子技术的优点 ,是高压电力系统稳定电压和提高功率因数的理想装置 ,具有良好的应用前景。介绍了静止无功发生器工作原理和控制方法 ,探讨了它在高压电力系统中应用的相关问题 ,包括消除静止无功发生器自身谐波的多重化技术及曲折变压器联接方式。模拟实验结果验证了所述控制方法的可行性     

发电机机端三次谐波问题的分析与处理

在张家港华兴电厂第1台395MW燃气机组电气调试时,发现发电机机端电压互感器开口三角绕组出现很大的三次谐波电压,通过录波对机端电压互感器二次开口三角绕组三次谐波电压产生的原因进行分析,并通过MATLAB对电压互感器一次中性点接地和不接地两种不同情况进行仿真分析,进一步验证一次中性点不接地的电压互感器,消除三次谐波的方法是解决激磁电流中三次谐波流通的通道。为此在开口三角绕组加非线性阻尼以消除三次谐波,同时提出解决此问题的根本方法在于为机端电压互感器配置三角形绕组。     

应用于复杂工况的输出电流自锁相SVG控制策略

静止无功发生器SVG（static var generator）的无功调节功能依赖其网相位跟随能力,因此受锁相环节影响较大。当电网存在背景谐波、不对称运行等复杂工况时,基于系统电压锁相的方式需要设计正/负序提取、谐波提取等辅助环节,增加了系统的复杂度与非线性。基于此,提出了一种基于输出电流自锁相的SVG控制策略,在不添加辅助环节的前提下提高了SVG在复杂工况下的适应能力。首先,对SVG的控制策略与锁相方式进行了阐述,分析了不同工况下SVG的输出特性。然后,详细解释了所提自锁相方法的工作机理,论证了电流自锁相具备较好的环境适应能力,并通过Bode图分析验证了所提策略具备良好的响应特性。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

风电场汇流站SVG并联系统谐波环流机理及其负面影响分析

针对风电场汇流站并联静止无功发生器(SVG)可能发生机间谐波环流的问题,以级联型H桥SVG并联系统为研究对象,依托系统等效电路分析机间谐波环流发生机理,并推导谐波环流解析式。基于单极倍频载波移相调制原理分析谐波环流与低频扰动产生之间的内在联系,利用离散迭代映射方程研究谐波环流幅度与H桥SVG直流电压分岔的因果关系;通过建立控制系统传递函数模型,研究谐波环流对系统直流电压稳定性造成的不利影响,指出级联型H桥拓扑结构可能增加机间谐波环流发生的风险,而谐波环流是导致直流电压失稳的主要原因。通过仿真验证了所提谐波环流及其负面影响理论分析方法的正确性。     

基于三维空间矢量的三角形联结级联SVG直流侧电压控制方法研究

三角形联结级联H桥拓扑静止无功发生器(SVG)能够动态补偿无功负序功率,提高功率因数,抑制电压闪变和波动,改善电网电能质量,近年来得到了广泛研究。对于级联H桥结构的静止无功发生器,其直流侧电压控制问题一直是研究的热点问题。空间矢量调制相对于载波调制,便于微机实时控制,具有电压利用率高和开关损耗小等特点。基于空间矢量调制的直流侧电压控制的方法在三角形联结级联H桥还没有应用。提出了基于三维空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总的直流侧电压控制;第二层为相间均压控制,将每一相视为一个H桥,三相之间采用三维空间矢量法,在开关周期内通过能量函数选择合适的零序分量注入调制波中产生零序电流,实现三相之间的实时均衡控制;第三层为模块间均压控制,实现每相内部各H桥模块直流侧电压等于给定值。基于三维空间矢量的零序电流选择方法能够在单位开关周期内产生零序分量,从而产生任意次零序电流实现对直流侧电压控制,具有较快的动态响应速度,仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

矿用静止无功发生器的设计

针对煤矿现阶段SVC无功补偿装置响应速度较慢、无功调节范围窄、欠压时调节能力低、对电网电压波动调节能力不够理想、占用体积大、产生谐波电流大等问题,提出了以逆变器为核心的有源SVG静止无功发生器。SVG采用自换相变流电路,通过直流侧电容与逆变电路逆变出幅值与相位均可控的三相电压后,通过电抗器连接电网,调节三相逆变电压可控制流入逆变器的电流幅值与相位,即吸收容性或感性无功。仿真与实验结果均表明:通过SVG静止无功发生器可以快速调节无功,维持功率因数较高水平,有效解决煤矿生产设备使用对电网造成的供电质量下降问题。     

基于SVG的电力机车供电系统电能质量综合补偿技术研究

针对电力机车供电系统的电压波动、谐波污染等问题,采用了静止无功补偿装置SVG改善供电系统的电能质量。对静止无功补偿装置SVG的工作原理及其在电力机车供电系统中的应用进行详细的分析,提出了单相系统补偿电流的检测方法和综合补偿的控制算法;通过仿真分析了基于SVG装置的电力机车供电系统的性能,结果表明补偿装置SVG具有响应速度快、调节范围广、谐波抑制效果好、占地面积小等优点,能够有效治理电力机车供电系统中存在的电能质量问题,提高了电力机车供电系统的供电质量。     

基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG的研究

为了使级联SVG降低开关损耗、减小谐波含量,提出了PAM(Pulse Amplitude Modulation)+PWM(Pulse Width Modulation)调制策略。四个H桥级联构成PAM单元,各H桥都工作于基频开关频率下,开关损耗较低。第五个H桥构成PWM单元,PWM单元对PAM单元输出阶梯波中的谐波分量进行补偿,极大地降低了电压电流畸变率,提高装置输出电流的质量。PAM单元直流侧采用脉冲轮换策略,有效地抑制了直流侧电压的不平衡。PWM单元采用电流直接控制策略,响应速度快,控制精度高。最后在Matlab/Simulink中建立级联SVG仿真模型,验证了所提方法的有效性。