船舶电力推进系统非线性负载谐波抑制研究

本文分析了非线性负载对电力推进船舶电网的危害,并对电力推进船舶上最大的非线性负载推进变频器谐波产生的机理和频谱特征进行研究。为了抑制电网侧谐波,减小谐波对电网上其他设备的影响,提出了相应的谐波抑制方案,对各种谐波抑制方案进行了对比。重点介绍了改变设备拓扑结构以及控制算法或者加装移相变压器的方法,并在MATLAB中建立了仿真模型,对多脉波整流的输入电流进行仿真。仿真结果显示采用整流器多重化的方法可以有效的减小整流器输入侧谐波,整流器的脉波数越多对谐波的抑制效果越明显。

适用于非线性负载的逆变器多电压谐波控制策略

针对非线性负载下逆变器输出电压质量差、动态性能不足的问题,在传统双环控制的基础上提出了多电压谐波控制策略。首先,揭示了双环控制三相四线制逆变器非线性负载下输出电压畸变的机理,并分析了逆变输出电压谐波分布的特点。其次,对每相逆变器提出在各低次电压谐波频率的同步坐标系下实现谐波抑制的多电压谐波控制方法,根据不同电压谐波的特点提出基于解耦双同步坐标系的3次电压谐波dq分量构造以及解耦多同步坐标系的5、7次电压谐波dq分量构造的方法,以消除各dq轴信号的交流成分,提高电压谐波控制的性能。进而,在静止坐标系下建立各电压谐波控制环路统一数学模型,阐述了多电压谐波控制器参数的设计方法,并讨论了所提逆变器控制系统的输出阻抗特性和鲁棒性。最后,搭建200 kVA的T形三电平逆变器平台,用实验验证所提多电压谐波控制策略的正确性和有效性。

非线性负载配电网异常时频电流行波辨识方法

异常时频电流是导致配电相位幅值发生突变的主要原因。因此,为维持非线性负载配电网的运行稳定性,准确辨识异常时频电流行波,提出非线性负载配电网异常时频电流行波辨识方法。闭环配置配电网非线性负载,完成对非线性负载配电网异常时频电流的计量。完善电流行波补偿机制,通过调节时频脉宽的方式,完成对非线性负载配电网异常时频电流行波的辨识。实验结果表明,上述方法的应用可将异常时频电流幅值与标准相位之间的差值控制在0~1.0 A的数值范围之内,符合精准计量异常时频电流的应用需求。电网主机依照辨识结果就可以维持非线性负载配电网的运行稳定性,从而解决了配电相位幅值发生突变的问题。

应用于非线性负载的高性能绝缘结构优化设计与分析

变频驱动中的非线性负载在线路上产生高次谐波,造成发电机的电压出现非正弦波形畸变,形成很高的尖峰电压,造成绝缘击穿。同时造成发电机本身的附加损耗增加,温升升高,进一步加速绝缘老化。因此提高690 V发电机的绝缘强度具有非常重要的意义。通过优化电磁设计降低匝间电压,通过对不同结构的绝缘样本测试分析,选取最优绝缘方案,用于实际生产中取得了良好效果。

基于改进电容电流反馈的含非线性负载光伏并网系统振荡抑制策略

在含非线性负载的光伏并网系统中,光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡,因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先,采用谐波线性化方法建立含非线性负载的光伏并网系统序阻抗模型,并基于阻抗模型和对数频率稳定判据揭示含非线性负载的光伏并网系统振荡特性。随后,基于负电阻理论定义阻抗相对灵敏度指标,评价不同参数变化对系统阻抗特性的影响程度,获取影响系统稳定性的关键参数。基于不同参数的阻抗相对灵敏度分析,提出一种改进的CCFAD方法。该方法拓展了传统CCFAD的正阻尼区域,有效地改善了系统输出阻抗的相位裕度,提高了系统稳定性。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了分析方法的正确性和所提控制策略的有效性。

状态空间法的非线性负载三相逆变器建模研究

含非线性负载的三相逆变器难以建立精确的数学模型,为此,文中以三相电压型SPWM逆变器为研究对象,提出一种基于状态空间平均法的非线性负载下三相逆变器建模的方法。根据三相逆变器的工作原理建立系统的小信号模型,利用相关坐标变换及状态空间平均法导出其状态方程,对其平均变量进行分离扰动和线性化处理,经过拉普拉斯变换后得到系统的状态空间平均模型。在Matlab/Simulink环境中分别搭建系统在线性负载和非线性负载条件下的方框图模型,对于两相旋转坐标系和三相静止坐标系下的三相逆变系统进行相应的仿真。结果表明,利用状态空间平均法对三相逆变器进行建模的可行性强,且所提方法具有仿真结果精确、误差小、鲁棒性强、仿真时间短等优点。

含非线性负载的逆变器虚拟同步发电机控制策略

针对逆变器的负载侧接入非线性负载会引起逆变器输出电压发生畸变,甚至会损坏逆变器的问题,基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的逆变器,从VSG控制的角度出发,提出一种VSG谐波电压补偿控制策略。该控制策略通过向VSG功率控制环提供适当的谐波参考电压,将参考电压与传统VSG参考电压叠加,对逆变器输出电压进行补偿,降低逆变器输出的谐波电压。最后,通过仿真和实验对比谐波电压补偿前后的控制结果,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

分布式光伏逆变器非线性负载独立运行新控制

针对分布式光伏并网逆变器独立构网接入非线性负载时易引起交流侧输出电压失真、谐波含量大等问题,提出了一种基于改进神经网络算法的光伏逆变器独立构网控制策略。所提策略具有以下优势:利用遗传算法(GA)优化了所构建的反向传播(BP)神经网络关键参数,使得基于神经网络的逆变控制策略具有更快的收敛速度;当光伏逆变器独立构网为非线性负载供电时,与传统比例积分(PI)控制策略相比具有更低的电压谐波含量并有效提高逆变器抗负载干扰特性。最后通过构建一台额定功率10 kW的原理样机对所提策略的有效性及正确性进行了实验验证。

非线性负载下的智能用电功率因数补偿控制技术

由于传统技术在非线性负载下的智能用电功率因数补偿控制中的应用效果不佳,无法达到预期的控制效果,为此提出非线性负载下的智能用电功率因数补偿控制技术。利用无线传感器提取到非线性负载下的智能用电电流、电压信号,并对其转化处理,根据信号估算出智能用电功率补偿量,将其作为控制器输出向量,利用控制器补偿智能用电功率,提升功率因数,以此实现非线性负载下的智能用电功率因数补偿控制。经实验证明,该设计技术在智能用电功率因数补偿控制方面具有良好的应用前景。

基于IEEE 1459标准的非线性负载有功功率测量研究

针对谐波有功损耗测量问题,文中改进了Emanuel功率理论中非线性负载等效模型,并结合基于Emanuel功率理论的IEEE 1459标准中视在功率分解公式,推导了基于改进的非线性负载等效模型的谐波有功损耗测量表达式;利用Matlab仿真分析非线性负载有功损耗的3种测量方式;通过比较得出所提测量方法能更准确方便地测量非线性负载有功损耗。最后,利用电能质量测量仪器,实测某电网10 kV负载谐波含量,结合所提方法计算负载有功损耗,验证了该方法的有效性及其带来的经济效益。

微网逆变器带不平衡非线性负载控制策略

微网逆变器具有直流电转换交流电效率高、易于携带、适用场合广泛等优点,因此被广泛运用于分布式电网组网运行中。但带不平衡非线性负载的微网逆变器,是一定时间区段内电压电流等重要指标发生突变现象,造成电路的不稳定,给分布式电网正常运行带来负面影响。本文以微网逆变器带不平衡非线性负载控制策略作为主题,从简要论述微网逆变器结构及原理入手,针对微网逆变器带不平衡非线性负载带来的负面影响,论述了不同的控制策略,最后分别从对这些控制策略进行了 matlab/simulink 实验仿真,对试验数据进行了综合分析。

并联型APF对两类非线性负载的谐波补偿特性研究

采用等效电路分析方法,研究了并联型APF对电压源型和电流源型这两类非线性负载的谐波补偿特性。研究发现这两种补偿情况下非线性负载交流侧电流均会发生不同程度的谐波放大效应,其中并联型APF补偿电压源型非线性负载时谐波放大效应较为严重,影响了谐波补偿效果。理论推导得到了统一描述谐波放大效应的表达式,表明系统的结构参数会对APF的补偿特性造成较大影响,通过适当增大负载侧的等效阻抗可以有效减小谐波放大效应,使并联型APF对两类非线性负载均取得较好的补偿效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

非线性负载下微电网主逆变器输出侧电能质量控制策略

针对微电网主逆变器输出侧电能质量易受其所连交流母线上非线性负载影响的问题,提出了一种适用于三相四线制微电网主逆变器的高电能质量控制策略。首先,分析了非线性负载造成主逆变器输出侧电压畸变的原因,得到了孤网运行状态下主逆变器输出侧电压谐波抑制机理。其次,解析了传统逆变器的谐波抑制方法及其物理机理,并指出了该类抑制方法的不足。然后,提出了一种基于虚拟谐波阻抗的新型谐波抑制策略,能同时适用于电流型谐波源和电压型谐波源,分析了该方法的可行性。最后,仿真结果和实验结论验证了该控制策略的有效性,该方法有效地改善了主逆变器输出电压的畸变率。

并联型APF补偿电压源型非线性负载时谐波电流放大效应的研究

为拓展并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的应用,通过采用电路等效分析的方法,研究并联型APF对电压源型非线性负载的补偿特性,重点分析负载谐波电流放大效应,定性与定量地解释产生此效应的原因。在此基础上,从电路拓扑以及APF控制两方面提出抑制谐波放大效应的措施,使得并联型APF对电压源型非线性负载取得良好的补偿效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制

分布式供电系统中的逆变器需要为各种不同的负载提供优质电能。文中针对不平衡和非线性负载提出了三相四桥臂拓扑结构及其极点配置比例—积分—微分(PID)控制。应用开关周期平均法和旋转坐标变换建立连续定常系统模型,根据三相四桥臂逆变系统的控制传递函数、期望的极点分布和性能指标,计算出合适的PID控制参数。对该系统工作于不平衡负载时输出电压的不平衡程度与非线性负载下输出电压的谐波含量进行对比分析,结果表明所提出的设计方法在不平衡负载下具有很强的控制输出电压平衡的能力,在非线性负载下能较好地抑制谐波产生,同时具有很好的动静态特性。该方法与其他控制方法相比具有原理简洁、应用方便、参数整定灵活等优点。详细的仿真和实验结果验证了该方法的正确性。

传输线端接非线性负载时的两种电磁脉冲响应建模方法比较

为了深入了解不同方法的异同性,研究了基于SPICE等效模型和基于FDTD的两种传输线端接非线性负载时的建模计算方法,以端接TVS的传输线为对象,分析比较了这两种方法在建模和响应计算时的优缺点。首先给出了针对端接非线性负载的传输线SPICE等效模型方法和利用分段线性等效非线性负载特性的FDTD法,然后以理想大地上端接非线性负载的传输线为算例进行了建模计算。研究表明:FDTD法和SPICE等效模型法均可用于计算端接非线性负载的传输线的电磁脉冲响应,计算结果一致性很好;在处理非标准非线性器件的建模计算时,由于没有标准的SPICE非线性模型数据库,而FDTD算法只需要对非线性器件的U-I特性进行分段线性处理,所以FDTD法更为简单方便、效果好;在厂家提供相应器件的SPICE模型的条件下,SPICE模型法具有计算快、效率高的优点。

不平衡非线性负载下三相逆变器的建模与控制

为缓解实际应用场合中不平衡非线性负载对三相逆变器输出电压的影响,并改善混合负载切换时的动态特性,本文提出了基于广义状态空间平均的建模方法和电感电流滑动平均的控制策略。通过广义状态空间平均法对平衡负载下的逆变器进行了准确的建模,并在dq0坐标系下设计了PI控制器,最后利用电感电流滑动平均方法使PI控制器适于三相不平衡负载和非线性负载。与传统控制方法的对比实验表明,本文提出的模型和控制策略能够在保证混合负载下三相电压平衡的基础上,较好地提高负载切换时的动态特性。

非线性负载容量模型的小世界网络级联抗毁性研究

通过引入一种负载容量非线性模型,对小世界网络的级联抗毁性进行了深入研究。在局部加权的负载重分配准则下,仿真分析了权重系数、容量参数以及网络密度等对小世界网络级联抗毁性的影响,并对网络成本和抗毁性能约束下小世界网络的级联抗毁性进行了优化分析。研究表明小世界网络的级联抗毁性随权重系数的增大而减弱,不同密度的网络在权重系数较小时级联失效传播较慢,且级联抗毁性对网络密度的敏感程度相差较大。另外,存在最优容量参数组合使得小世界网络具有最强的级联抗毁性。研究成果能够为现实网络系统的抗毁性设计提供有益的参考和借鉴。

端接非线性负载的非均匀传输线瞬态分析

在均匀多导体传输线的时域有限差分法 (FDTD)基础上 ,对非均匀多导体传输线及端接非线性负载的情况进行了分析。结果表明 :对于非均匀多导体传输线 ,采用FDTD法进行瞬态分析极为方便 ,并且可以处理端接非线性负载的情况 ;同时 ,还可获得线上各点的电压、电流波过程。通过实例验证了所提出的FDTD算法的有效性 。

基于小波神经网络的非线性负载功率预测

针对高校公寓现用的电能表计量方案不具备负载自动识别的功能,提出了一种基于小波变换与BP神经网络相结合的非线性负载功率预测的方法。先采用Dmeyer小波函数对用户负载电流波形分解,提取表征非线性负载类型的参数值。然后建立三层BP神经网络模型,并采用L-M算法进行网络训练与预测,实现公寓的负载识别功能。研究结果表明,小波BP神经网络公寓负载识别方法具有可靠性和实用性,实现了学生公寓的用电管理现代化,对消除校园火险隐患具有重大意义。