基于k-means聚类的多谐波源责任划分方法研究

针对谐波发射水平动态变化情况下的多谐波源责任划分问题,提出了一种基于k-means聚类的多谐波源责任划分方法。首先,以谐波电流幅值作为提取特征划分数据集合,对所要计算谐波责任的谐波源谐波电流数据进行k-means聚类处理;然后,分别对每个数据集合进行相关性计算,得到各数据集合的谐波责任;最后,将各数据集合谐波责任加权求和,得到被观测时段内的谐波责任。经过实验表明,所提方法综合评估了被观测时间段内多谐波源的谐波责任,提高了谐波发射水平动态变化情况下多谐波源责任评估的有效性。

含分布式谐波源的配电网多谐波源责任划分

大规模新能源发电、电动汽车等的接入使配电网谐波具有随机性、波动性、时变性等特点,同时导致配电网的结构和运行特性更加复杂,增加电网故障发生的概率,谐波新特征及故障干扰导致传统谐波责任划分的精度和效率降低。该文提出大规模分布式谐波源接入背景下的配电网多谐波源责任划分方法。分析含大规模分布式谐波源的配电网谐波新特征,提出利用多因变量复数域偏最小二乘法(multi-variable complex partial least squares,M-CPLS)进行多个谐波源责任的同时划分;研究故障时各谐波源的稳态谐波电流波动特征并提出利用小波变换对故障数据进行辨识;提出基于回归模型系数波动的有效数据选择方法。所提方法提高多谐波源场景下责任划分的计算效率,降低回归模型系数波动造成的误差干扰,提高谐波责任划分的准确度并增强算法抗故障干扰的性能。基于IEEE 34和IEEE 37节点配网系统仿真算例和监测平台的实测数据,验证所提方法的有效性和准确度。

多谐波源系统耦合因子研究

在多谐波源的电力系统中,谐波源之间相互影响、相互干扰,研究谐波源之间的耦合机理及其权重计算对谐波源责任区分及谐波解耦有重要意义。将多谐波源系统分为集中式多谐波源系统和分布式多谐波源系统来讨论。对于集中式多谐波源系统,在高次谐波频率下,提出基于戴维南等效电路的多谐波源电力系统模型,并给出诺顿等效电路,然后利用偏最小二乘法估算耦合因子大小。对于分布式多谐波源系统,同样建立模型,估算谐波源互阻抗,给出耦合因子大小。最后,集中式多谐波源系统以5谐波源系统为例,建立了MATLAB仿真模型,计算耦合权重;分布式多谐波源系统以IEEE 13节点为仿真模型,给出耦合因子大小。

基于复数域偏最小二乘法与等值法的多谐波源责任划分

基于线性回归的谐波阻抗估算方法是常用的谐波阻抗估算方法之一。为确保谐波阻抗估算结果实部与虚部良好的相关性,基于混合建模思想,通过构建复数域偏最小二乘法的准则函数,给出了单因变量复数域偏最小二乘法的严格数学推导及简化求解过程。针对公共连接点处多谐波源情形,基于实测录波数据,通过分析各馈线电流波动量之间的关系,构建了用于筛选关注谐波源谐波电压和电流线性良好数据的指标因子;进而利用复数域偏最小二乘法估算相应的等值谐波阻抗;最终根据所提等值法实现各谐波源责任的定量划分。通过仿真及实测算例验证,体现了所提方法的可行性及有效性。

多谐波源用户的谐波责任分摊的定量分析

提出了一种分步分摊电压电流的谐波责任分摊方法。在考虑滤波器、谐波电压和谐波电流初相角、谐波源用户数目等因素的基础上,对该方法的分摊原理进行了分析,建立了多谐波源用户的谐波电压和电流责任分摊的通用数学模型,并给出了详细的实施步骤;最后,以某3谐波源用户系统为例,建立了PSCAD仿真模型,仿真分析了滤波器投入对谐波责任分摊的影响;结果表明所提方法可很好地分摊多谐波源用户间的谐波责任,大幅提高了谐波责任分摊的精确性。

考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分

提出了一种考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分方法。首先,利用主导波动量法估算出系统侧谐波阻抗,然后根据背景谐波电压的波动情况,采用均值漂移算法对背景谐波电压数据进行聚类处理,按照电压值分为不同的数据段。最后,利用偏最小二乘法计算各个数据段谐波责任,加权求和得到关注时间段的谐波责任。为验证方法的有效性,分别在实验电路和IEEE 13节点测试系统上进行仿真分析,结果表明,所提方法提高了谐波责任划分的准确度,能有效克服背景谐波电压变化对责任划分的影响。

基于实测数据的集中式多谐波源责任评估

多谐波源的责任量化研究,对于谐波"奖惩性方案"的有效实施具有重要意义。针对如何区分多条馈线所接谐波源负荷对公共耦合点处谐波电压的贡献大小(集中式多谐波源)问题,提出基于实测数据并利用M估计方法和偏最小二乘回归方法进行评估的新思路。各次谐波频率下,基于戴维南等值电路建立集中式多谐波源系统的等效数学模型。根据谐波各量之间的关系,提出"理论电流"和"实际电流"的概念,分析了二者之间的关联规律。进而给出用于评价公共耦合点各谐波源责任的指标,并利用上述两种电流分别进行了基于M估计稳健回归和偏最小二乘回归的谐波责任评估。文中对比了两种方法的评估精度,研究表明,偏最小二乘回归方法性能优异,更适合在工程实践中推广应用。

多谐波源系统的非迭代式谐波潮流分析

为研究多谐波源系统的电能质量问题,提出一种快速的非迭代式谐波潮流分析算法。该算法将基频下的谐波源视为恒功率负荷,根据基频结果计算谐波源的运行参数及模型。联立求解系统的谐波导纳方程和谐波源模型方程,无需迭代即可得到系统中所有节点的各次谐波电压。该算法可考虑谐波源的各次谐波电压和谐波电流之间的相互耦合,也可考虑系统中多个谐波源之间的相互抵消作用。算法以AC/DC整流装置类谐波源为例阐述,可拓展应用于含其他非线性电力电子装置类谐波源的系统中。以存在多个分散式谐波源的实际系统为例,Matlab编程实现算法并与PSCAD时域仿真对比,结果表明:算法准确度高、计算速度快。

多谐波源网络谐波源建模与谐波叠加仿真

随着电力电子装置在现代有色加工企业中的应用日益广泛,其容量日趋增大,数量日趋增多,形成了多谐波源的特点,使电网中的谐波污染日益严重,网侧功率因数低。分析了某有色加工企业供电系统的谐波分布情况,构建了其谐波源模型,分析了谐波源的谐波特性,进而将它们分为电流型谐波源和电压型谐波源。针对多谐波源叠加的情况,探讨了国内外对该问题处理所使用方法的缺陷性和局限性。从节省投资、提高谐波抑制效果的目的出发,运用电磁暂态仿真模型来分析多谐波源网络的谐波叠加问题,并进行了仿真实验,得到了较为满意的结果。

基于独立分量分析和互信息的多谐波源定位

针对独立分量分析算法在谐波源定位中估计得到的各次谐波电流与谐波源电压不存在固定的对应关系,提出了一种基于独立分量分析(ICA)算法和互信息(MI)理论的多谐波源定位方法。独立分量分析算法用于估计由谐波源产生的谐波电流大小;互信息理论根据估计得到的谐波电流和母线电压之间的相关信息程度,精确确定多谐波源的位置。为了验证此方法的可行性,在PSCAD环境中,对有多个谐波源的IEEE-14母线网络进行了仿真。结果表明,这种方法在对电网参数未知的情况下,能够准确判断出多个谐波源的位置。

基于M估计稳健回归的多谐波源责任区分

为对多谐波源系统中各谐波源的谐波责任进行正确区分,提出一种基于M估计稳健回归的评估方法。首先根据公共连接点处各谐波电压相量之间的关系定义了评价谐波源责任的指标因子。利用时间序列分割法选择出满足分析要求的谐波电压和谐波电流历史数据。利用反复加权的最小二乘迭代法求解回归系数,根据回归系数计算出谐波责任指标因子,进而评估多谐波源系统中各谐波源的谐波责任。该方法大大削弱了数据异常值对回归系数的影响,克服了传统最小二乘法对奇异数据敏感、评估精度低的缺点。仿真分析和实际算例均验证了该方法的有效性以及相对于传统最小二乘法的优越性。

基于FFT多谐波平衡法的金属橡胶隔振系统振动特性分析

基于FFT多谐波平衡法,对金属橡胶隔振系统响应特性做了深入研究,并引入"平均功率比"对这类非线性隔振系统的振动传递率进行了新的定义。通过分析金属橡胶非线性隔振系统的本构关系,推导了用FFT多谐波平衡法求解系统响应及振动传递率的公式,并通过按数值方法、单一谐波法及多谐波法对给定算例的计算结果对比,说明了FFT多谐波平衡法在求解金属橡胶隔振系统响应及振动传递率时具有较高的精度。理论和分析表明,FFT多谐波平衡法可求解金属橡胶非线性系统响应及振动特性的精确解析解,具有重要的工程应用价值。

农村配电网中多谐波源谐波叠加算法的研究

大量的非线性负荷应用在农村配电网中,在农网中出现了多谐波源的现象。当多谐波源产生的谐波电流相角不确定时,谐波叠加计算问题变得异常复杂。针对这一问题,论文在一定假设条件下,提出了一种研究多谐波源谐波电流叠加的方法,利用概率统计学中的大数定理和中心极限定理,推导出了谐波叠加的计算公式。当谐波源数量足够多时,期望值可表示谐波电流的幅值,从而为合理的治理谐波提供依据,以避免治理时的资源浪费。仿真结果表明应用此方法来计算多谐波源的谐波电流幅值问题,可以得到满意的结果;多谐波源叠加时谐波电流相互抵消明显。

基于调制迭代谐波分析法的交直流混联输电系统多谐波源研究

提出了一种交直流混合输电系统多谐波源的分析方法,即调制迭代谐波分析法(modulation and iterative harmonic analysis,MIHA)。该方法将调制理论和迭代谐波分析法相结合,既合理模拟换流站的非线性行为,解决了交直流系统的接口问题,又通过迭代使谐波计算更准确。为验证调制迭代谐波分析法的正确性和有效性,以某个典型的交直流并联输电系统为例,采用该方法对其稳态运行状况编制了程序,并对交流网络、直流网络和换流器各处的谐波电压、电流进行了计算。同时,采用电力电子详细器件模型对其进行了时域仿真校核,证明了MIHA法的正确性和有效性。

基于岭估计方法的多谐波源责任划分

电网中受关注母线处的谐波电压是系统中所有谐波源共同作用的结果。在主要谐波源已知的情况下,量化这些谐波源在受关注母线处产生的谐波影响是划分谐波污染责任的前提。首先建立了多谐波源谐波责任划分的多元线性回归模型,考虑到系数矩阵病态情况下传统最小二乘估计无法得出正确结果,因此研究应用了岭估计方法。当谐波电流数据异常或者存在一定相关性时,岭估计方法避免了模型病态导致的错误结果。仿真算例验证了所述方法的有效性以及在系数矩阵病态时相对于传统最小二乘估计的优越性。

树状分布的多谐波源治理系统解耦与稳定性寻优

考虑到配电网内多谐波源及其治理装置成为多目标、非线性的耦合系统,为此将研究多谐波治理系统的解耦与稳定性。首先采用可拓学物元理论及非干预式策略实现多谐波源耦合权重的量化,然后在物元节点形成的树形拓扑上建立起多谐波源治理系统的关联矩阵,并采用雅克比矩阵的非线性反馈理论实现关联矩阵降阶或关联系数降低。在此基础上,运用改进型粒子群算法实现了解耦结果的稳定性寻优。最后,通过仿真模型,验证了多谐波源治理系统解耦算法与稳定性寻优策略的可行性。

基于诺顿等效电路的多谐波源责任划分研究

明确区分多个非线性负载对电网公共连接点(PCC)处的谐波贡献是实现多谐波源责任划分的重要问题。首先采用波动量法将单相不控整流谐波源等效为诺顿等效模型,并通过谐波电流源值与单相不控整流电路的各次谐波电流值近似相等证明了诺顿等效模型的有效性。然后搭建了含有三个谐波源的等效电路,并等效出各自的诺顿等效模型。最后利用等效阻抗计算出各非线性负载各次谐波电压值,利用电压表示的谐波责任指标因子进行多谐波源电压责任分摊。文中方法简单明了且有效,有利于实际配电网含多谐波源责任划分的工程应用。

基于多谐波联合起动方法的无刷双馈电机起动性能研究

针对无刷双馈电机起动转矩小、起动电流大这一不足,提出一种新型无刷双馈电动机。该电机定子绕组磁动势可分解为多个不同极对数的同转向谐波磁场,其中基波磁场对应的转子电流流通路径与常规无刷双馈电机相同,谐波磁场中转子电流流通路径的电阻折算值增大而漏抗值保持不变,增加了电机起动时的功率因数,进而实现起动电流的降低和起动转矩的增大;而在正常运行时电机定子仅产生基波磁场以完成无刷双馈电动机的变频调速。该文对无刷双馈电机多谐波起动时定、转子绕组结构的设计原理、起动时电机等效电路以及电磁转矩计算进行了详细的分析,并以一台机座号为YZR132样机为例说明多谐波起动电机定、转子结构的设计方法。在多谐波联合起动和异步起动时分别对空载及不同负载情况下的起动电流进行了样机实验,对比分析了空载时的气隙磁场。实验结果表明采用多谐波原理设计的绕线转子无刷双馈电机具有优良的起动性能。

基于信息熵的多谐波源定位研究

针对复杂配电网中缺少有效划分非线性负荷谐波污染责任和不能准确确定主谐波源位置的状况,提出了一种基于信息熵的多谐波源定位方法。通过支持向量机进行谐波分离,获得测量量的各次谐波数据。接着利用B样条法对测量数据进行概率密度估计,从而计算出母线电压与各支路电流的互信息值,根据互信息值的大小来确定主谐波源位置。通过对典型配电系统在ATP(选择性暂态程序)软件中仿真分析,所提方法具有定位准确、能够进行实际谐波责任区分的优点。

基于多谐波双向牵引技术的微波功率放大器设计

功率放大器的输出功率和附加效率是设计的重点和难点,而功放设计通常采用的是负载牵引技术,强调了负载阻抗对电路输出功率和效率的影响,却常常忽略了源阻抗对它的影响。文中结合实例,介绍了基于谐波平衡分析的多谐波双向牵引优化技术的原理和实现方法。优化源和负载各谐波阻抗,仿真和实测结果表明:多谐波双向牵引优化技术能够在获得功率放大器所需的最大输出功率和最佳附加效率之间取得折中和平衡,从而满足工程设计指标要求。