Prediction of Outdoor Noise Propagation Induced By Single-Phase Power Transformers

Outdoor power transformers are one of the most pervasive noise sources in power transmission and distribution systems.Accurate prediction of outdoor noise propagation plays a dominant role for the evaluation and control of noise relevant to the transformer stations.In this paper surface vibration tests are carried out on a scale model of a single-phase transformer tank wall at different excitation frequencies.The phase and amplitude of test data are found to be randomly distributed when the excitation frequency exceeds the seventh mode frequency,which allows the single-phase power transformer to be simplified as incoherent point sources.An outdoor-coherent model is subsequently developed and incorporated with the image source method to investigate noise propagation from single-phase power transformers,due to the occurrence of multiple reflections and diffractions in the propagation path of each point source.The proposed model is used to calculate the sound field of the power transformer group by exploiting the additional phase information.In comparison with the ISO9613 model and the boundary element method,it is found that the proposed coherent image source method leads to more accurate prediction results,and hence better performance for the prediction of the outdoor noise induced by single-phase power transformers.

Two‑parameter dynamical scaling analysis of single‑phase natural circulation in a simple rectangular loop based on dilation transformation

Scaling analysis is widely used to design scaled-down experimental facilities through which the prototype phenomena can be effectively evaluated.As a new method,dynamic system scaling(DSS)must be verified as a rational and applicable method.A DSS method based on dilation transformation was evaluated using single-phase natural circulation in a simple rectangular loop.The scaled-down cases were constructed based on two parameters—length ratio and dilation number—and the corresponding transient processes were simulated using the Relap5 computational code.The results show that this DSS method can simulate the dynamic flow characteristics of scaled-down cases.The transient deviation of the temperature difference and mass flow rate of the scaled cases decrease with increases in the length ratio and dilation number.The distortion of the transient temperature difference is smaller than that of the mass flow;however,the overall deviation is within a reasonable range.

Analysis of Transforming dq Impedances of Different Converters to A Common Reference Frame in Complex Converter Networks

DQ impedance-based method has been widely used to study the stability of three-phase converter systems.As the dq impedance model of each converter depends on its local dq reference frame,the dq impedance modeling of complex converter networks gets complicated.Because the reference frames of different converters might not fully align,depending on the structure.Thus,in order to find an accurate impedance model of a complex network for stability analysis,converting the impedances of different converters into a common reference frame is required.This paper presents a comprehensive investigation on the transformation of dq impedances to a common reference frame in complex converter networks.Four different methods are introduced and analyzed in a systematic way.Moreover,a rigorous comparison among these approaches is carried out,where the method with the simplest transformation procedure is finally suggested for the modeling of complex converter networks.The performed analysis is verified by injecting two independent small-signal perturbations into the d and the q axis,and doing a point-by-point impedance measurement.

Vector Control of the Single-Phase Inverter Based on the Extended and Virtual Circuits

A vector control based on the extended equivalent circuit and virtual circuits is proposed for the single-phase inverter.By the extended circuit,the other two phase voltages can be extended by the output voltage of the single-phase inverter so as to construct the voltage vector.The voltage outer-loop is to control the voltage vector in dq coordinate system,and the output voltage can track the target value without deviation in steady state.By designing the virtual circuit,the voltage inner-loop can achieve approximate decoupling and improve the dynamic response under the changeable load.Compared with the traditional dual closed-loop control,the proposed dual closed-loop control scheme only needs to detect and control the voltage without the current.It not only can achieve good control effect,but also reduce the complexity of the hardware.Finally,the simulation and experimental results show that the single-phase inverter has good static and dynamic characteristics regardless of stable load or changeable load.

基于dq变换的幅频调制激励下振荡功率振幅解析计算及特征分析

高比例电力电子设备并网在提升系统电能变换灵活性的同时,也引入了形态各异的多特征振荡问题。然而现有研究大多关注振荡的宏观成因,鲜有对精确提取振荡信息及振荡功率解析计算的研究。为此,以近期一现场等幅振荡事件为切入点,提出一种基于dq变换的幅频调制激励下振荡功率振幅分析方法。首先,凝练该次事件中等幅振荡的波形特性,阐明现有方法在提取振荡分量时直接进行离散傅里叶分解的不足,提出基于dq变换的幅频调制信号分解方法和基于锁相环的幅频调制信号测量方法;然后,计算幅值和频率激励信号,进而完成振荡有功和无功功率计算,给出功率的解析表达式,解释振荡特性;最后,所提方法不仅能弥补传统信号分解方法物理意义不清晰的缺陷,还能明确体现振荡的幅频本质及线路不同元件对振荡功率的参与过程,为振荡分析及抑制工作提供参考。

不平衡电网下双dq坐标变换的M3C微分平坦控制策略

针对目前模块化多电平矩阵变换器(M3C)研究中常用的双αβ坐标变换解耦不彻底、传统PID控制方法效果差、不平衡工况研究少等问题,在分析拓扑结构和数学模型的基础上,采用双dq坐标变换对电气量进行解耦,建立了M3C的输入输出侧数学模型,分别对电压、电流进行正负序分离,并结合微分平坦理论,推导了输入侧、输出侧的微分平坦控制(DFC),最后模拟了两种不平衡工况下的运行情况。仿真结果表明,与线性PID控制相比,非线性的微分平坦控制提高了内环电流的跟踪速度和精度,更适用于非线性的M3C系统。在电网平衡或电网出现不对称故障时,微分平坦控制下M3C系统的动态稳定性与快速性更好,电能质量更高,电流谐波含量最多可以降低1.42%,能够更有效地抑制负序电流。

DQ变换和MUSIC算法在ITER磁体电源信号间谐波检测中的应用

随着国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)计划的逐步开展,保证ITER磁体电源系统的稳定运行显得尤为重要。文章采用将DQ变换和多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法相结合的方法进行间谐波频率检测,信号的幅度和相位由最小二乘法来估计。DQ变换可以消除大幅度ITER基波分量,MUSIC算法可以通过矩阵特征分解检测出短数据条件下的谐波和间谐波,适用短时平稳的间谐波检测,两者相结合可以有效检测出大幅度基波附近存在小幅度间谐波。仿真实验表明,计算经DQ变换后检测出的ITER信号谐波频率时,取中间信号计算真实频谱较为正确,两侧信号则有较大的误差。

一种基于dq变换的改进型谐波检测方案的研究

提出了 1种基于dq理论的改进型谐波提取方法 ,该方法成本低、检测精度高、主要部件参数对谐波检测精度的灵敏度低。传统的检测方法做了比较 ,对 2种方法的各主要参数使用SABER软件进行了灵敏度分析和Monte Carlo分析。最后将这 2种方法应用于一串联型混合有源滤波器 。

串联混合有源电力滤波器基于双dq变换的新型控制方法

分析了一种可以降低有源部分容量的有源电力滤波器没有在实际中得到应用的原因。提出了基于双 dq 变换的控制方法,在此方法下,不管电网电压和负载电流是否平衡,逆变器都只要承担电网谐波电流和提供谐波压降,大大地降低了有源部分的容量,提高了整机的效率。5kW 负载的模型试验证明了新方法的可行性。

基于dq变换的三相不平衡电压暂降检测方法

目前动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)装置中常用的dq变换检测法只适用于三相对称扰动,故提出了一种可用于三相不平衡电压暂降的检测方法。该方法首先对信号进行双dq变换和无时延的单相dq变换,变换后的量经由形态低通滤波器滤波后,可分别求得电压基波正序、负序和零序分量,继而推导计算出电压暂降的特征值,即各相暂降幅值、持续时间和相位跳变角。仿真结果验证了该方法的正确性,分析结果表明这种方法具有很好的实时性,适合DVR实时检测的需要。

基于dq变换的三相软件锁相环设计

针对传统锁相环在电压畸变条件下不能获得准确相位的问题,根据软件锁相环(SPLL)原理,提出了一种基于dq坐标变换原理获得SPLL线性化模型,并通过PI控制实现的新型三相SPLL。在三相电压不平衡时,利用T/4(T为三相电压周期)延时计算法实现正、负序分量分离,有效地抑制负序分量对相位的影响。通过仿真实验系统,对提出的控制策略在各种电压畸变及三相电压不平衡条件下进行验证,结果表明,该SPLL的动态响应速度快、稳态性能好,并对电压畸变有很强的抑制作用。

基于改进单相dq变换与形态滤波的电压暂降检测方法

针对电压暂降特征量检测时存在的实时性差、准确度低的问题,结合数学形态学理论和d-q变换原理提出了一种基于改进单相d-q变换与形态滤波的电压暂降检测方法。研究了改进单相d-q变换算法实现原理,构造了混合形态滤波器,并给出了滤波器结构参数选择依据。仿真分析了方法在理想电压暂降波形和含谐波电压暂降波形下的检测性能,并进行了实验验证。仿真分析和实验验证结果表明运用改进单相d-q变换可以快速准确地得到暂降幅值和相位;形态滤波能够去除检测结果中非直流量,计算量小、精确度高。

基于dq变换与小波变换的电能质量扰动检测与识别方法

提出了一种基于dq变换和小波变换相结合的电能质量扰动检测与识别方法,该方法利用dq变换有效值的特征和小波变换对突变信号的敏感性,能对电压暂降、暂升等10种电能质量扰动进行检测与识别,具有较高的识别正确率,并能计算出各种扰动的特征参量。同时,还对部分多种扰动同时发生的情况进行了初步探讨和仿真研究,并取得了较好的检测识别效果。

基于双dq坐标变换的M3C变换器的数学模型及控制策略研究

模块化多电平矩阵式变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可实现直接交交功率变换的新型拓扑,在未来高电压大功率异步混联系统中有着广阔的应用前景,因而对其数学模型及控制策略的研究具有十分重要的意义。论文通过对M3C换流系统的3个子换流器分别进行αβ0坐标变换,发现对称运行时桥臂中的非零序分量只与输入侧电气量有关,而桥臂中的零序分量只与输出侧电气量有关。基于此结论,论文首次提出了对M3C桥臂中电压、电流的非零序分量和零序分量分别进行输入频率、输出频率的dq旋转坐标变换,推导出了基于双dq坐标变换的M3C数学模型。该模型实现了系统输入输出两种交流频率分量的解耦,并将所有的交流电气量转换为直流量。在此基础上,论文提出了相应的矢量控制方案,该方案中所有的被控量在稳态时都是直流量,物理概念清晰,控制结构简单,比以往文献在αβ0坐标系下的控制方案更易实现控制的无静差特性。最后论文在Matlab平台上搭建了M3C换流系统模型并采用文中的控制方案进行仿真研究,仿真结果验证了所提数学模型的正确性和控制策略的优越性。

双dq变换软件锁相环的数学模型研究

对于三相并网型PWM变换器,要求锁相环能够准确、快速地检测出电网在不对称、畸变等情况下的基波频率与相位等信息,为控制系统及时提供准确的相关信息。本文根据双dq变换软件锁相环(SPLL)的基本原理,分析、推导了三相电源基波正、负序分量与锁相角和实际电压相位之间的数学关系,建立了基于该数学关系的双dq变换SPLL模型。仿真和实验均表明该模型适用性强,能够快速有效地提取三相电源在三相不对称、三相畸变、三相不对称且畸变等情况下的基波频率、正负序分量的大小与相位。

基于双dq变换的引起电压暂降的短路故障分类

由短路故障引起的电压暂降是电力系统中最严重的电能质量问题之一。如果能确定引起电压暂降的短路故障类型,则可为电力系统的运行和管理提供参考。提出了基于双dq变换的引起电压暂降的短路故障分类方法。该分类方法先对三相电压信号进行正、负序分解,然后分别对正、负序分量进行dq变换,结合dq变换结果构造出有效值和相位特征量,将二者相结合可判断造成电压暂降的短路故障类型。该分类方法仅需对dq变换得到的结果进行简单的算术和逻辑判断,额外增加的计算量小,可与电压暂降检测相结合,构成统一的电压暂降检测和短路故障分类方法。

改进dq变换法及在STATCOM中应用

针对传统dq变换法在检测电网三相不对称分量时存在的一些缺陷,提出一种新的检测方法,将单相电压通过一个微分器得到与该相电压正交的微分量,然后利用二者的正交关系直接通过数学关系求解出同步旋转角。该方法不仅适用于负载不对称系统,也适用于电源电压不对称系统。在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,消除了PLL延时带来的影响,也不需要对三相电流进行移相,解决了移相带来的误差。将该检测方法应用于静止同步补偿器(STATCOM)控制器后,能有效降低接入点电压的不平衡度。仿真分析和实验结果表明所提出的方法在检测电流正序、负序分量时具有精度高、实时性强的特点,更适合于STATCOM的应用。

基于dq变换的三相电压暂降生成方法

提出了一种基于dq变换的三相电压暂降生成方法。采用"背靠背"(Back to Back)双电压型PWM变流器构成三相电压暂降发生器的主电路,模拟无穷大电网在正常和各种故障情形下的电源特性。针对七种典型的电压暂降故障(包括对称、不对称不含零序以及不对称含零序三种情形下的所有电压暂降类型),在dq0同步旋转坐标系下应用对称分量法完成复合运算,并针对不对称含零序电压暂降情况对abc-dq0变换进行了算法修正,生成电压暂降的空间矢量脉宽调制控制信号。该方法生成的三相故障暂降电压自动满足相与相之间的相位关系和幅值关系,可以全面准确地生成公共连接点的故障电压,实现了电压跌落深度的全范围可调以及故障持续时间的任意设置。仿真和部分实验结果验证了该方法的合理性与可行性。

基于级联H桥变流器和dq变换的配电网故障柔性消弧方法

为解决配电网单相接地故障消弧的难题,提出一种基于级联H桥变流器和dq变换的柔性消弧新方法。配电网的三相经级联H桥变流器接地,柔性控制非故障相变流器经连接电感注入电流,补偿接地点的电弧电流,抑制故障相恢复电压,促进电弧快速熄灭、不易重燃。为了实现对稳定性和间歇性电弧接地故障电流的全补偿,结合级联H桥变流器的特性,提出一种基于dq坐标变换的故障谐波及暂态电流分量的检测方法。根据级联H桥变流器注入电流对接地故障电流、故障相恢复电压的作用机理,研究各类电弧接地故障的统一柔性消弧方法,仿真结果表明所提消弧方法的有效性,可以提高配电网接地故障熄弧率,促进柔性交流输电(FACTS)技术在智能配电网接地故障保护中的研究与应用。

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。