一种补偿谐波电流的无刷双馈电机转矩脉动抑制方法

针对无刷双馈电机存在较强转矩脉动的问题,根据旋转坐标系下电流与转矩之间的关系,明确了功率绕组电流中含有的谐波分量会导致电机运行时产生转矩脉动的结论,提出以谐波补偿电流的方式抵消电机运行时产生的谐波分量来抑制无刷双馈电动机转矩脉动,采取了功率绕组谐波电流瞬时检测方法与空间矢量滞环控制方法来满足系统对实时性和准确性的要求。该转矩脉动抑制方法能有效提高无刷双馈电机的机械特性和调速性能,对于降低无刷双馈电机绕组谐波含量提高整机效率提供了参考。最后以一台45 kW的绕线转子无刷双馈电机为例进行了验证,通过对谐波电流补偿法在电机异步、同步以及超同步运行状态下的仿真对比分析,结果表明该方法可有效抑制电机的谐波转矩脉动,提高电机运行性能。

电-氢微网群功率协调与谐波补偿控制策略

针对“双碳”目标下高比例可再生能源高效消纳难题,将水电解制氢作为弹性负荷接入微电网群,建立电-氢微电网群,提出一种功率协调控制和电能质量提升策略。首先分析交直流子网功率耦合机制,基于互联变换器建立考虑子网优先级的双向功率控制方法,将弹性负荷接入低优先级子网,提出基于实时子网偏差系数计算的分层功率协调控制策略;然后针对由水电解制氢整流器引入的谐波问题,提出基于实时负荷阻抗估计和下垂控制的多台互联变换器协同提升电能质量的控制技术;最后,通过Matlab/Simulink软件平台,搭建环形连接微电网群,仿真实验结果表明所提策略动态响应快,验证了功率协调和谐波补偿控制策略的有效性。

一种拓展模块化多电平变换器的光伏系统稳定运行范围的谐波补偿调制策略

由于阴影遮挡、损坏等问题,基于模块化多电平变换器的光伏系统中存在光伏(PV)输出功率不平衡的现象,会使高输出功率PV对应的子模块过调制。谐波补偿调制策略是解决该问题的一种常见方案,通过向高功率PV的子模块中注入谐波而避免子模块过调制,低功率PV的子模块(称为正常子模块)则需要补偿数量相同、相位相反的谐波,使桥臂内的谐波相抵消而不会造成桥臂电压和电流畸变。然而,在PV功率严重不平衡时,为了避免高功率PV的子模块过调制,现有谐波补偿调制策略需要注入的谐波过大,会超过正常子模块的补偿范围,使正常子模块出现过调制,导致桥臂电压和电流畸变,影响系统的稳定运行。该文提出一种新型谐波补偿调制策略,在高功率PV的子模块不发生过调制的前提下避免正常子模块过调制,保证系统的稳定运行。同时,该文对不同谐波补偿调制策略稳定运行范围进行了定性和定量评估,表明所提谐波补偿调制策略能在更多PV功率不平衡工况下稳定运行。通过仿真与实验验证谐波补偿调制策略在模块化多电平变换器光伏系统中的可行性与理论分析的正确性。

基于复合谐波补偿和谐振阻尼的SAPF控制策略

针对独立小供电系统中发生的并联的校正电容器和电网阻抗之间的谐振现象,此处首先分析了在谐振状况时并联型有源电力滤波器(SAPF)在传统控制策略下检测负载电流的两种方式,分析表明,当检测点设立在非线性负载出口处时方案最优。接着分析了最优检测点下SAPF的谐波补偿和谐振阻尼效果,虽然在该方案下SAPF对非线性负载的谐波具有补偿效果,对谐振引起的谐波放大也有抑制效果,但该种传统控制策略下的阻尼效果并不能使谐波成分满足电能质量标注的要求。因此,这里提出了一种新型复合谐波补偿和谐振阻尼策略,在补偿谐波的同时能阻尼谐振,可以满足电能质量标注的要求。最后给出了实验结果。

带自适应谐波补偿功能的光伏并网控制策略

为了使含有源电力滤波器(active power filter,APF)功能的光伏并网逆变器在指令电流超过逆变器的限值时具有良好的谐波补偿效果,分析了传统比例式限流和指令电流跟踪方法的不足,提出了一种自适应谐波选取限流与准比例谐振(proportional resonant,PR)电流协调控制相结合的并网控制策略。自适应谐波选取限流策略可以在逆变器容量超限时针对性地选取危害大、含量高的谐波分量进行补偿,提高限流措施的有效性;准PR电流协调控制策略可以对指令电流中的各谐波分量进行单独控制,进一步提高谐波补偿的精确性。仿真结果表明,所提控制策略可以提高不同并网场景下的谐波补偿效果,验证了其可行性和有效性。

三相四线制便携式无功负序谐波综合补偿装置的研制和应用

本文介绍了一种针对三相四线制便携式无功负序谐波综合补偿装置(NCRT)的研制和应用。该装置采用先进的谐波检测和补偿技术,能够实时检测并补偿谐波电流,有效改善电能质量。通过现场试验和应用案例,验证了该装置在降低谐波电流、提高功率因数、减少电能损耗等方面的优异性能。该装置具有便携、高效、可靠等优点,适用于各种电力系统和电气设备,对于提高电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

一种高压SVG用于容性负载下的谐波补偿方法

高压供电系统电缆化趋势明显,尤其城市供电网及新能源场站,高压电缆存在较大的寄生电容,针对容性非线性负载,常规高压SVG采用电流补偿模式进行谐波补偿时存在不稳定现象,引起系统谐振和谐波放大。本文提出了一种基于阻抗控制的谐波补偿策略,仿真结果验证了控制策略的有效性。

混合微网中基于互联变换器的谐波补偿控制

并网运行的交直流混合微网中,交流侧接入非线性负载会导致公共并网点(point of common coupling,PCC)处电流出现明显畸变。为避免引入额外有源滤波器装置,在基于综合惯量的互联变换器控制基础上,叠加准比例谐振控制器用于谐波补偿控制,通过公共并网点处电流反馈信号,实现电流正弦性和交直流侧功率平衡。同时,在谐波补偿环节引入多采率控制,解决了互联变换器低开关频率控制过程中的延时而导致的谐波重构误差问题,改善谐波补偿效果,并给出准比例谐振控制器参数的设计过程。基于Matlab/Sinmulink仿真实验结果表明所提方案稳态特性好,动态响应快,对负荷突变适应性好,控制算法简单可靠。

基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断

煤矿机械设备轴承在强冲击、大载荷工况下产生的振动信号表现出强烈的瞬态非平稳与局部非线性特性。经典的时域统计分析方法和全局域变换方法难以识别故障特征;传统阶次跟踪方法存在设备安装不便、难以获取瞬时频率的问题;传统的无键相阶次跟踪方法在转速波动剧烈的条件下估计出的瞬时频率精度低,导致故障识别效果差。针对上述问题,提出了一种基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断方法。首先,利用基于谐波匹配补偿的时频分析方法对轴承振动信号进行处理,准确估计瞬时频率;其次,通过Vold-Kalman滤波方法自适应提取谐波分量信号;再次,采用Hilbert变换计算谐波的瞬时相位,进而获得时间域与角度域的映射关系,完成原始时间域信号在角度域的重采样;最后,对重采样的信号进行快速傅里叶变换,通过分析包络阶次谱,实现轴承故障特征识别。仿真和试验结果表明,该方法估计的瞬时频率与实际值之间的最大相对误差不超过1%,表征轴承故障特征阶次准确且明显,可有效诊断轴承故障。

扩大级联光伏逆变器运行范围的谐波补偿控制

随着户用型光伏产业的不断发展,级联H桥CHB(cascaded H-bridge)逆变器因其模块化的结构,能实现组件级关断、组件级最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)和多电平输出等优势,受到了户用型光伏研究领域的关注。但由于实际光伏组件会老化或被遮挡,各单元输出功率不再相同,部分模块会出现过调制问题,影响了并网电流质量,甚至难以维持系统稳定。针对此问题,提出一种谐波补偿的控制策略,并设计补偿谐波的分配方法。对比现有方法,所提方法能进一步扩大CHB逆变器运行范围,且在不损失系统发电量的条件下仍运行于单位功率因数,还能保证并网电流的THD要求。最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。

基于滑模观测器的永磁同步电机谐波电流抑制

传统的永磁同步电机无位置传感器控制系统,利用电机的反电势来提取转子位置信息,但其定子电流中含有大量的谐波而产生畸变,对控制系统产生不利的影响。本文在永磁同步电机滑模观测器的基础上,通过一种谐波抑制算法,向PWM三相调制参考电压波形中添加相应的谐波成分,以抵消电机电流中的谐波。通过仿真验证,证明了这种方法的有效性,显著减小定子电流的畸变,降低转矩脉动,并提供更高的系统灵活性,提高了永磁同步电机的无传感器控制系统性能。

准Z源级联多电平光伏并网逆变器3次谐波补偿策略

光伏组件遮挡、老化等问题会使单相准Z源级联多电平逆变器单元间功率不平衡,严重时功率较大的单元会过调制,导致并网电流畸变甚至影响系统稳定。针对此问题,对单相准Z源级联多电平逆变器进行模型分析,阐述了过调制机理和最优3次谐波注入原理。在此基础上,提出一种优化的3次谐波补偿控制策略。该方法不仅能保证系统最大功率输出和单元间直流母线电压平衡,而且能根据拟合曲线选择出最优的3次谐波补偿系数,扩大逆变器运行范围,确保严重功率不平衡时所有单元都不过调制,抑制并网电流畸变效果明显。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。

单相CHB光伏并网逆变系统谐波补偿策略研究

受部分遮挡、自身损坏等因素的影响,单相级联H桥光伏并网逆变系统的H桥模块间传输功率不平衡,导致传输功率高的H桥模块易发生过调制,造成并网电流的恶化,甚至影响系统的稳定运行。为此,提出一种优化的三次谐波补偿策略,通过对过调制模块补偿三次谐波的准确计算,使其调制波幅值为1。同时,结合反相三次谐波在正常模块间的优化分配,最大限度地避免各H桥模块过调制的发生。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,将采用所提控制策略与常规三次谐波补偿策略、混合调制策略的仿真结果进行对比,对所提控制策略的优良性能进行验证。

基于MSOGI的APF特定次谐波补偿研究

电能质量对于新能源的开发和利用至关重要,而在有源电力滤波器中,谐波的提取是抑制谐波的先决条件。多重二阶广义积分器可以独立提取特定谐波成分,通过利用谐振频率的无限增益特性来生成APF的谐波指令,这种方法具有灵活性和可调性,适用于那些具有有限功率或抑制能力的APF情况。最后利用MATLAN/Simulink建立APF的补偿系统,进行了一系列实验,包括MSOGI的谐波提取对比实验和特定次谐波补偿实验,验证了其谐波提取算法的可行性和卓越性能。

有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

基于电压检测型SPR的电解制氢电源谐波补偿控制策略研究

新能源发电与氢能相结合是实现“碳达峰”与“碳中和”目标的重要途径之一,其中,电力电子变换器被广泛应用。配电网非线性负荷导致的谐波污染具有分散化的特点,而现有的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)等谐波治理技术很难实现对配电网各支路中分散化谐波的有效治理。基于配电网中广泛应用的单相整流器(Single Phase Rectifier,SPR),提出一种分布式谐波补偿控制策略,通过检测SPR输入电压实现谐波电流补偿,无需额外添加电流传感器。该控制策略可以在不改变局域配电网结构,以及不增加额外装置的前提下,使SPR变换器在保证自身功率稳定传输的同时,实现对外部谐波电流的有效补偿。搭建了一台400W样机,以验证理论分析的正确性与可行性。

高压谐波补偿对负载谐波的影响分析与仿真

高压静止无功发生器(SVG)为现阶段电力系统最先进的无功补偿技术,通过改进控制算法可实现谐波补偿功能。在现场应用过程中发现有些现场在补偿谐波时,虽然系统侧的电流谐波和电压谐波都在减小,但是负载侧的电流谐波会明显增加。根据现场应用过程中发现的问题进行了分析、建模、仿真,为谐波补偿现场推广应用积累了经验。

基于自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的直流输电系统仿真研究

为揭示自耦补偿与谐波屏蔽(新型)换流变压器电磁暂态瞬变过程,模拟直流输电系统中新型换流变压器网侧与阀侧端口电压、电流的输入、输出特性以及交直流之间的相互作用,利用仿真软件Matlab分别建立了用于6脉动与12脉动直流输电系统的新型换流变压器仿真模型,并将其应用到直流输电系统动态仿真中。仿真结果表明：新型换流变压器取代传统换流变压器在一定程度上优化了直流输电系统的结构,通过对变压器第三绕组的零阻抗设计及绕组抽头处滤波器参数的合理配置,既能降低换流变压器网侧谐波含量、有效减少谐波与无功对换流变压器的损耗,又改善了换流变压器阀侧的线电压与相电流,有利于换流器可靠换相与正常运行。

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。

三相-两相牵引变电所用无功动态补偿与谐波治理混合系统的研究

针对单相牵引负荷波动性大,随机性强,造成大量谐波、无功及负序分量的特点,提出一种应用于电气化铁路的单相无功动态补偿与谐波治理混合系统(hybrid var and harmonic dynamic compensator,HVHC)。系统由混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter,HAPF)及静止无功补偿器(static var compensator,SVC)组成,其中SVC包括晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)和晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR),用来动态连续补偿无功功率,HAPF用来动态抑制电网及无功补偿装置产生的谐波,电力机车产生的负序分量可通过在平衡变压器接线方式下控制2个牵引供电臂的负载来消除。提出HAPF和SVC复合控制策略及分频控制方法,可有效地消除两者之间的耦合,提高单相系统谐波及无功电流的跟踪精度,克服电网电压畸变对系统的影响。仿真及实验结果证明该系统响应速度快,抗干扰能力强,治理效果满足要求。