弓网离线接触电流总谐波畸变率的实验研究

受电弓与接触网(弓网)是电气化铁路中牵引供电系统的重要组成部分,弓网系统在运行过程中会发生离线现象,弓网离线会带来严重的电磁噪声问题。利用弓网电弧电磁噪声实验平台开展了不同条件下的弓网离线实验,分析了弓网离线状态下接触电流的频域特性。采用接触电流总谐波畸变率来表征弓网离线的传导电磁噪声特性,获得了接触电流总谐波畸变率与回流电流、接触压力和滑动速度之间的变化关系,建立了有效的接触电流总谐波畸变率数学模型,为深入研究弓网离线传导电磁噪声提供了实验依据和理论基础。

逆变电路电压总谐波畸变率的仿真分析

采用正弦脉宽调制(SPWM)的逆变电路的输出电压为一系列等幅不等宽的矩形脉冲,并非理想的正弦波。为了分析这种逆变电路的谐波特性,推导了SPWM波形的傅里叶级数展开式,并利用MATLAB软件对正弦脉宽调制逆变电路输出电压的波形进行了仿真分析,观察改变调制度和载波比对于输出电压总谐波畸变率的影响。仿真结果表明,保持载波比不变时,电压总谐波畸变率与调制度成反比;而在保持调制度不变时,改变载波比,电压总谐波畸变率基本上保持不变。

基于振动频谱分析和总谐波畸变率的电力变压器故障诊断方法研究

利用振动法对电力变压器进行监测是国内外研究的热点。目前,人们常采用振动信号的基频幅值作为诊断变压器特征指标,而变电站现场基频幅值受多种因素影响,这种状况导致了振动法较少应用于变电站现场。该文对实验室和变电站变压器振动信号进行频谱分析,采用总谐波畸变率作为特征指标诊断变压器运行状态。实验结果表明,空载时铁芯和箱体振动信号基频幅值与电压平方近似呈线性,短路时绕组和箱体振动信号基频幅值与电流平方近似呈线性。绕组变形和铁芯松动时,基频幅值和谐波含量显著增加。变压器运行年限越长,总谐波畸变率越大,当总谐波畸变率超过20时,变压器存在绕组或铁芯故障。

主动频率偏移法中减小总谐波畸变率的方法

在光伏并网发电系统中孤岛检测对电网安全起着重要作用,而各种常见的主动式和被动式孤岛检测方法也是种类繁多,各有优点和缺点。其中衡量孤岛检测方法优劣的一个重要的指标就是总谐波畸变率(THD),为了降低总谐波畸变率对电网造成的危害,此文对主动式孤岛检测方法进行分析研究和仿真验证,提出了几种减小总谐波畸变率的方法,并通过对仿真结果的对比,证明改进方法降低了总谐波畸变率,从而对并网电流质量的提高和居民用电安全性的改善提供了可靠的依据和途径。

考虑谐波约束的分布式光伏发电功率波动控制

光伏发电脱网运行造成光伏逆变器产生显著谐波,导致发电功率异常波动。为了保证分布式光伏发电运行的稳定性,提出考虑谐波约束的分布式光伏发电功率波动控制方法。计算分布式光伏发电功率波动差,获取配电网允许功率波动置信区域,明确分布式光伏发电功率波动情况。根据配电网电压不平衡特点,计算功率总谐波畸变率,获取功率波动幅值。通过引入调节系数改变逆变器总谐波畸变率,约束光伏发电过程中产生的谐波。设计分布式光伏发电功率波动控制结构,采用单向变步长追踪法调整工作电压使其接近最大功率点,最小化输出功率波动。由实验结果可知,该方法输出功率保持在相对平稳状态,其波动范围为340~355 W,有效地控制了分布式光伏发电功率波动。

储能变流器谐波畸变率测试问题探讨

储能变流器的型式试验项目众多,相关标准对部分试验项目的方法及内容缺少必要的规定,导致项目实际测试时不同的机构、不同的检测人员可能带来较大的差异。针对大功率储能变流器在电压、电流总谐波畸变率测试过程中由于负载不同、测试仪表接线方式不同出现的一些异常情况来做一些探讨,旨在引起检测人员的注意,并为储能变流器产品改进及标准完善提供参考。

低谐波畸变率风光互补逆变系统的研究

针对风能和太阳能能量来源的不可预测性,设计了一个响应快速,输出稳定且总谐波畸变率低的高效率逆变系统。太阳能和风能的不确定性使直流输入电压波动具有快速性、随机性和幅度大等特点。基于全桥拓扑的SPWM调制技术和dsPIC30F4011控制器的PID双环反馈控制技术,通过对正弦表的优化、死区补偿、硬件电路优化,使系统效率最优。通过Matlab仿真获取PID的比例积分参数,在5 kVA实验样机上验证了该方案的优越性和可行性。该系统在独立的风光互补发电系统中有很高的推广价值。

考虑电流过零畸变的Vienna整流器SPWM调制策略研究

空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)在Vienna整流器控制中应用广泛。然而,SVPWM的计算量较大,难以应用在开关频率较高的Vienna整流器控制中,且Vienna整流器功率只能单向传递的特点使得输出电流易出现过零畸变。针对上述问题,本文首先给出了正常状态下Vienna整流器正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)过程中期望输出电压与PWM比较值之间的关系表达式,并进一步分析了电流过零畸变的机理。基于误差最小化思想,本文提出了一种考虑电流过零畸变的Vienna整流器SPWM调制策略。仿真实验表明:采用考虑电流过零畸变的Vienna整流器SPWM调制策略,可显著减小电流过零畸变,提高电流质量,与未采用本调制策略相比,并网电流的THD由2.48%减小至1.1%。

准Z源逆变器的低谐波含量梯形调制优化策略

针对准Z源逆变器谐波污染和功率器件电压应力高的问题,提出一种基于梯形波的优化策略。该调制策略通过选取合适的梯形化率,在保证直流电压利用率的同时大幅降低准Z源逆变器输出电流的总谐波畸变率,从而提高电能质量。此外,选取梯形波作为调制波能有效降低准Z源网络中电容及功率器件的电压应力。采用MATLAB/Simulink软件对所提出的调制策略进行仿真分析,以确保其正确性和有效性。最后,通过RT-LAB实验平台对基于梯形波的调制策略进行进一步验证。

谐波扰动下PWM边带谐波特性分析

配电网背景谐波以及系统中并联运行的电力电子设备开关次谐波等宽频带谐波分量,可经电压、电流采样后进入电力电子变换器控制系统,并传递至脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)环节。在边带效应作用下,PWM输出量中将产生一系列与扰动谐波频率相关的次生边带谐波,加剧电力电子变换器输出波形的谐波畸变,已成为电力电子化配电网谐波污染的重要来源之一。为此,针对五种典型PWM调制方式,分别建立了考虑谐波扰动影响的PWM边带谐波分析模型;提出了适用于谐波扰动影响下PWM谐波性能分析的改进总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)评价指标;最后,基于数学模型与所提ITHD指标,分析了采样方式、载波形式以及扰动谐波幅值等因素对谐波扰动下PWM输出波形中边带谐波发射特性的影响规律。

基于改进变步长LMS算法的谐波电流检测法

针对传统基于瞬时无功功率理论谐波电流检测中的二阶低通滤波器无法同时满足检测精度和响应时间的问题,提出了基于改进的双曲正切函数变步长LMS算法(IVSSLMS)的低通滤波器提取p轴和q轴中直流分量的方法;将两个谐波电流的间隔时间通过适当的调节采样间隔次数来延长,目的是为了达到高次谐波的自相关性能迅速降为零。从理论上分析了算法性能的优越,给出了参数的取值,并在simulink中搭建了仿真模型,仿真实验结果表明,改进后的低通滤波器直流分量的跟踪速度提升了一倍,得到基波正弦波形的THD值下降了0.37%。并得出以下结论:在同样输电条件下,采用改进变步长LMS算法构成低通滤波器加快了直流量的跟踪,提取的基波分量更加接近于理想波形,提升了谐波检测的瞬时性和准确性。

牵引供电系统的谐波渗透机理分析及治理研究

通过分析机车谐波电流特性及牵引网谐波对车载变压器的渗透机理,提出一种LC滤波器参数设计方案,并将其应用于某实际运行的线路,通过现场测试效果良好,谐波问题得到有效治理。

分布式电源对配电网谐波特性的影响研究

分布式发电系统出力具有波动性和间歇性,且含有大量的电力电子开关器件,并网后会对配电网的电能质量产生一定影响。建立了光伏发电系统和风力发电系统数学模型,并利用IEEE30节点标准系统搭建了含分布式电源的配电网谐波模型进行仿真分析。结果表明:含分布式电源的配电网节点电压谐波特性与电压等级有关,电压等级越高其总谐波畸变率越小;支路电流的谐波特性与支路电流的大小有关,电流越大其总谐波畸变率越小。仿真结果为分布式电源并网、配电网规划以及配电网谐波治理提供了理论参考。

直流偏磁条件下变压器的谐波畸变特征

结合我国在建的±660kV直流输电线路(银川至青岛),基于建立的非线性磁模型,对距青岛换流站30km的220kV匡正站一号主变进行了谐波定量分析。结果表明,直流偏磁条件下变压器输出电压的偶次与奇次谐波含量均显著增加,使得变压器成为系统的严重谐波源。通过分析直流偏磁对变压器影响的相关因素,给出了该变压器输出电压偶次谐波含量与中性点注入直流的对应关系,为发展基于中性点反向注入电流的直流偏磁抑制方法提供了新思路。

基于BP神经网络的谐波电流建模及预估模型

伴随着大数据、人工智能等信息系统的集成与应用,大型建筑物中的能源需求预测、多能源调度、电能质量控制等逐渐成为保障智慧建筑各系统稳定运行的关键技术。电能质量控制方面主要考虑谐波分析与治理,在对大量实测数据进行统计与分析的基础上,针对谐波电流,利用非线性回归与BP神经网络进行建模,分别对电流总谐波畸变率与K系数,电流总谐波畸变率与变压器容量、负载率等关系进行拟合与预估,取得较好结果。本研究对于进一步分析并提升电能质量有重要借鉴作用。

基于模型预测控制的不平衡电网电压下三相燃料电池并网发电系统功率解耦控制策略

当三相电网电压不平衡时,由于直流-交流功率耦合,质子交换膜燃料电池(PEMFC)的输出电流会产生低频电流脉动,影响其输出性能和使用寿命。此外,功率耦合将导致交流侧的并网电流畸变。文章提出了一种功率解耦控制策略,以消除燃料电池输出电流脉动,同时降低并网电流的总谐波畸变率(THD)。DC-DC变换器和DC-AC逆变器分别由基于虚拟矢量和最优占空比的改进模型预测控制(MPC)算法控制,通过改进的MPC方法,可实现对参考电流的精确跟踪,并获得良好的鲁棒性和暂态性能。最后,仿真结果验证了所提功率解耦控制策略的有效性。

额定功率小于25 W的LED灯具谐波含量探讨

对18款不同类型LED灯具的谐波含量进行测量,依据IEC 61000-3-2:2018《Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 3-2:Limits—Limits for harmonic current emissions(equipment input current≤16 A per phase)》对灯具总谐波畸变率(THD)限值进行判定。同时对比不同类型LED灯具在调光状态下的谐波含量,并对测量结果进行分析。

LED灯具谐波对核电厂厂用电电能质量影响研究

根据国内标准规范对电能质量和谐波发射限值的要求,介绍了LED灯具的谐波特性及核电厂厂用电电能质量要求,提出了LED应用于核电厂照明系统时电流总谐波畸变率限值宜低于15%,为新建和改造的核电厂照明系统中采用LED灯具提供参考。

原水泵站大功率变频器谐波的基本分析

针对变频器所造成的谐波带来的问题,对某原水泵站新增变频器产生的谐波进行了测量分析。提出了治理的措施,以达到减少谐波造成的危害,提高系统效率,保护电气设备,以及保障城市安全供水。

谐波条件下基于计量误差量化分析的电能计量方案

对谐波背景下电子式电能表全波计量和基波计量方式之间的计量误差进行了量化分析,并以此为基础提出了具有实用性和合理性的电能计量方案。首先,从合理性和适用性出发,分析了谐波背景下不同计量方式存在的问题;其次,根据三相非正弦不平衡系统谐波功率的计算方法,得出了定量化计算不同计量方式下计量误差的理论表达式,结果表明该误差可表示为电压和电流总谐波畸变率以及功率因数的函数;以此为基础提出了新的电能计量方案。通过仿真计算验证了计量误差定量化计算方法和分析结论的正确性和有效性。