新型电力系统背景下并网变换器特定谐波抑制与优化研究

针对新型电力系统背景下并网变换器的谐波抑制问题,阐述了并网变换器滤波器设计和基于优化脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)谐波抑制方法的特征与问题,提出了一种多目标优化特定谐波抑制(Selective Harmonic Mitigation,SHMPWM)的方法,得到了特定谐波消除(Selective Harmonic Elimination,SHEPWM)的全部解集与特定谐波抑制的多目标优化解,同时对比了SHEPWM与SHMPWM的谐波分布规律与抑制效果,为并网变换器的谐波抑制与优化提供了新的解决思路与对策。

PWM逆变器特定谐波抑制技术

建立电压型PWM逆变器输出电压的数学模型,分析其谐波分布规律,以改善PWM逆变器输出波形质量,抑制谐波污染.针对电压型PWM逆变器建立了基于SHEPWM的数学模型,根据特定消谐技术求解非线性方程组,采用同伦算法获得开关角数据,以保证特定消谐方程组的解在大范围内快速收敛.仿真结果证明了该方案的可行性.

三电平整流器特定谐波抑制方法研究

特定谐波消除(SHE)和特定谐波抑制(SHM)是目前大功率整流器常见的2种优化调制技术。相比较而言,SHM由于谐波在低频和高频均有分布,高次谐波含量相对较小,因此对滤波器的要求较低。研究了三电平整流器的SHM方法,基于相电压波形的谐波计算公式和最小脉宽要求建立了开关角度计算的约束条件,把电流总谐波畸变率作为优化目标,从而把SHM开关角度计算转化为非线性约束优化这一数学问题,可利用成熟算法求解。指出优化计算得到的开关角度存在不连续问题,通过把上一周期的计算结果加入当前周期优化计算的边界条件予以解决。最后,通过仿真验证了得到的开关角度能够有效抑制整流器电流谐波,使其不超过期望限值。

一种特定谐波消除多电平RF-PWM方法

为消除射频脉宽调制(Radio Frequency Pulse Width Modulation,RF-PWM)的特定谐波,本文提出了一种适用于全数字发信机(All-Digital Transmitters,ADTx)的多电平RF-PWM方法.该方法利用多个自适应门限与相位调制信号实时比较,控制多个子脉冲的脉冲宽度,在基波分量加权之和正比于输入信号包络的前提下,使其特定谐波分量相互抵消.和现有技术相比,该方法可显著降低ADTx的输出滤波要求,提高其宽频段性能.以3次谐波消除为例,本文给出了对应5电平RF-PWM方案,并利用仿真和离线实验证明了该方案的有效性.

三相光伏并网逆变器控制策略

在三相光伏并网逆变应用中,如何改善并网电流质量是备受关注的问题。采用LCL滤波器并网虽然提高了滤波效果,减小了滤波器体积,但是控制变得复杂。结合现有控制方法,本文提出了在dq同步旋转坐标系下带有电网电压前馈的比例积分(PI)级联比例谐振(PR)控制思路。建立了dq系下的三相逆变器模型,进行了控制器的分析推导,采用电压前馈改善了并网接入时的动态特性,通过PI实现了并网电流的无静差跟踪控制,级联PR实现了对特定谐波分量的有效抑制。最后,进行了仿真及在实际100kW光伏阵列下的并网逆变测试,实验结果表明该控制方案可以实现并网电流的平滑起动,能有效地降低并网电流的谐波含量。

PETT高压级联整流器控制策略研究

随着新型功率半导体器件的不断涌现和广泛应用,轨道交通用电力电子牵引变压器(Power Electronic Traction Transformer,PETT)逐渐成为业内的研究热点,高压级联整流器是PETT系统的核心部件。文章在同步旋转坐标系下,提出一种基于瞬时功率平衡的改进型单相四象限控制策略,实现了对高压级联整流器电流基波有功分量和无功分量的快速调节;通过对高压级联整流器各功率模块吸收功率的调节,实现各功率模块直流电压平衡控制;最后提出高压级联整流器特定次谐波抑制方法,将特定次谐波的调制波指令叠加在基波控制和电压平衡控制的调制波指令上,形成总的调制波指令,实现对PETT高压级联整流器的综合控制。试验表明,当牵引网电压骤降20%时,其扰动修复时间小于20 ms;在电网电压产生畸变时,可保证电网侧电流无3、5、7次低次谐波;同时当高压级联整流器的负载相差20%时,控制系统仍能维持直流电压平衡。