特高压线路参数对线路谐波传递系数的影响

选用均匀传输线路为特高压线路模型,推导了谐波传递系数的公式,对以分布参数表示的线路模型和以集中参数表示的线路模型进行了比较分析,研究了不同线路参数对谐波传递系数变化规律的影响,同时给出了线路终端负载变化对谐波传递系数的影响趋势图。

基于谐波传递矩阵的MMC换流站频率耦合特性建模与分析

模块化多电平换流器(MMC)应用于柔性直流输电系统可有效降低输出谐波和开关损耗,同时也带来突出的系统稳定性问题。阻抗稳定性分析方法可用来分析MMC系统运行时产生的稳定问题。现有文献建立的MMC阻抗模型均为正序阻抗和负序阻抗相互解耦的序阻抗模型,并通过单入单出的阻抗稳定判据分析系统稳定性。然而,MMC在低频段呈现较为显著的频率耦合特性,此时正负序阻抗不再解耦,仍使用单入单出的稳定判据无法精确判定系统稳定性。文中通过分析扰动分量与稳态谐波的交互作用,研究了MMC频率耦合产生机理,进一步采用谐波传递矩阵建立了定交流电压控制下MMC频率耦合模型,并分析了频率耦合特性的主要影响因素和对稳定性的影响。最后,基于MATLAB/Simulink搭建的仿真系统结果验证了所建立频率耦合模型精度和系统稳定性分析结果的正确性。

基于谐波传递函数的单相电压源型整流器建模与稳定性分析

单相VSC具有广泛的应用,研究其运行特性对于谐波产生机理、谐波抑制以及稳定性提升具有重要意义。首先,针对单相VSC整流器主电路结构,采用二阶广义积分器构建了同步锁相环环节。其次,根据直流电压外环控制和单位功率因数运行要求,建立采用准比例谐振控制器的内环控制方程。然后,基于时变周期系统运行轨迹线性化原则,构建主电路和控制系统谐波传递函数矩阵,推导5阶导纳矩阵模型,并分析相关因素对导纳特性和系统稳定性的影响。最后,采用电磁暂态仿真模型验证所建立模型和理论分析的正确性。

同步发电机转子绕组匝间短路故障的谐波传递分析

同步发电机转子绕组匝间短路时,它产生的谐波可以传递到励磁机励磁绕组。通过仿真试验表明,该谐波传递到励磁机定子绕组时,其幅值的衰减程度与发电机转子绕组上感应电动势谐波频率有关,频率越高衰减程度越高。

基于谐波传递函数矩阵的单相并网系统建模研究

弱电网下,电压源型并网逆变器锁相控制环节引入的频率耦合作用会恶化并网系统稳定性,传统基于阻抗的数学模型尚不能准确反映弱电网下级联系统在低频段的谐振特性及稳定性。文中针对单相并网系统无穷、链式的频率耦合特点,建立考虑偶次频率耦合的多输入多输出谐波传递函数矩阵数学模型,据此提出具有明确物理意义的单输入单输出阻抗模型,讨论该阻抗模型的简化降阶方法及其在基波频率处阻抗特性,指出仅考虑正负两倍基波频率搬移的频率耦合作用已较好地保证了模型的准确度。进一步,基于所提阻抗模型研究电网阻抗及几种常见正交信号发生器对单相并网系统稳定性的影响,表明电网阻抗会影响逆变器输出阻抗,锁相环环路中等效滤波环节会改善弱电网下系统的稳定性。仿真和实验测量验证了所提单相并网系统阻抗模型正确性及其应用于弱电网下并网系统谐波稳定性分析的有效性。

基于动态相量法的电网换相换流器谐波传递研究

在高压直流系统中,尤其是电网换相换流器(line commutated converter,LCC)中,由于电力电子器件的非线性特性而产生的丰富谐波,对交直流互联系统的稳定构成了潜在的威胁。首先,在考虑换流变压器连接方式的前提下,通过结合换相过程物理意义进行数学推导,改进电压开关函数,提出一种改进统一的电压电流开关函数,改进后的电压和电流开关函数具有相同的形式,计算时可节约一半的储存空间;然后,基于动态相量使用矩阵运算,提出LCC谐波变换定量分析计算方法,包括LCC特征谐波的计算方法,所提方法可以计算谐波的幅值及谐波的相位,简化计算过程并提高计算精度;最后,将所提方法及相关文献方法的计算结果与PSCAD仿真结果进行比较,证明所提方法有效且精度更高,可作为滤波器设计和谐波传递评估的基础。

多端混合直流输电系统谐波传递特性及交互影响

为分析多端混合直流输电系统的谐波传递特性及交互影响,首先建立考虑交流系统和交流滤波器的电网换相换流器(line commutated converter,LCC)直流侧等值谐波阻抗模型,根据模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流侧回路方程得到MMC直流侧等值谐波阻抗模型以及输电线路分布参数谐波模型,从而得到多端混合直流输电系统的谐波阻抗模型;随后,基于系统节点阻抗矩阵中各元素的频率特性,研究多端混合直流输电系统各换流站之间的谐波传递特性及交互影响;结果表明,少数谐波在换流站之间传递会发生谐波电压传递放大现象,并且各换流站之间的谐波传递特性与整流侧平波电抗器、直流线路长度、换流变压器换相电抗等有关。最后,在PSCAD/EMTDC中的仿真验证了所提谐波传递特性分析方法的准确性,该方法无需列写高阶传递函数,适用于多端混合直流输电系统的谐振特性分析。

配电网中谐波传递特性研究

从谐波电流和谐波电压两个方面研究了谐波在配电网中的传递特性,通过公式推导分析了谐波电流在相同和不同电压等级系统中的传递规律。在未投入滤波装置时,谐波电流主要流入上级系统;而当谐波电流注入上级系统后,从低压侧向高压侧传递时,传递系数与变压器电压比有关。详细分析了上级电网谐波电压向本级电网负荷侧的传递过程,结果表明上级电网的谐波电压在配电网中传递时主要集中在本级电网的负荷等效阻抗上;投入滤波器后,上级电网的谐波电压传递主要集中在本级电网的系统阻抗上。最后通过算例仿真验证了结论的准确性。

电容式电压互感器的谐波传递特性研究

电容式电压互感器的谐波传递特性与计量准确性密切相关,因此对其谐波传递特性进行研究具有重要意义。对电容式电压互感器进行电路建模,对其谐波传递特性进行了仿真分析。仿真结果表明,每次模拟谐波传递过程时电容式互感器会产生14~17次谐波谐振,并且谐振幅频曲线会出现明显的峰谷点。

超高压直流输电不平衡条件下的谐波传递

:提出了一种从交流网络到直流网络或直流到交流系统的谐波传递的求解方法。在数学模型中的基波电压和谐波电压是由相应的对称分量 ,即由正序分量和负序分量来确定 ,这种方法是有效的 。

蓄电池守护装置谐波建模及稳定性分析

研究了双向DC/DC拓扑的蓄电池守护装置的谐波稳定性问题。针对常见的双向DC/DC拓扑建立了系统的时域稳态模型,通过傅里叶变换映射至基于谐波状态空间的频域谐波模型,分析了系统中的电力电子非线性元件及调制方式对直流输出电压的影响。通过构建谐波传递函数,采用广义奈奎斯特稳定判据分析了不同控制参数下谐波模型的稳定性。基于MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所建模型的正确性及分析方法的有效性。

V/v接线牵引变压器高次谐波横向传递特性

牵引变压器的次边两相在基波下电气相互独立,但是在高次谐波下,实际运行表明次边两相相互影响。为研究高次谐波在牵引变压器输出两相之间的作用关系,该文推导V/v接线牵引变压器谐波横向传递模型,该模型反映了供电臂高次谐波电流通过牵引变漏抗、系统阻抗影响本相谐波电压,通过系统阻抗影响相邻相谐波电压的影响机制。进一步地,基于阻抗作用机制研究谐波的横向传递过程。基于该模型定义谐波横向传递系数描述高次谐波在牵引变压器输出两相间的横向传递程度。研究结果表明,横向传递系数与谐波次数、变压器容量、系统短路容量有关。受变压器容量影响较大,变压器容量越小,其值越大,高次谐波的横向传递程度越大。通过实测数据验证了该谐波模型的正确性。

高电缆化率对直流受端输电网谐波传递特性的影响

电缆线路占比增加将使直流受端输电网谐波传递特性发生改变。首先提出了电缆化率的概念,并推导出准确计及电缆化率的输电线路谐波模型,继而建立了计及电缆化率的交直流谐波经直流逆变站出线传递的谐波电压传递系数模型。最后,以上海宜华直流输电工程为例详细分析了在不同直流逆变站出线方式下电缆化率对直流受端输电网谐波相互传递特性的影响。研究结果表明:直流系统与受端输电网谐波相互传递特性受直流逆变站出线方式、线路参数、电缆化率及谐波频次制约;电缆化率增加会引起谐振频率左移,高频段谐波偏移程度更显著;所推导模型可根据线路实际参数、电缆化率定量分析谐波放大程度,作为未来受端输电网电缆线路规划及建设的重要依据。

同步发电机转子绕组匝间短路故障特征传递规律

研究了发电机转子绕组匝间短路时,短路故障特征依次由定子绕组、励磁绕组、励磁机电枢绕组到励磁机励磁绕组的传播规律。理论分析和仿真结果表明:当发电机转子绕组发生匝间短路故障时,励磁机励磁绕组上产生频率为nrM/60倍频的感应电流。从而提出了一种基于励磁机励磁电流的发电机转子绕组匝间短路故障诊断的新方法,克服了一般诊断方式需要安装侵入式传感器的不足。最后运用故障模拟发电机组进行了动模试验,试验结果验证了理论分析的正确性和故障诊断方法的有效性。

多馈入直流输电系统谐波交互影响分析

多馈入直流输电系统中各换流站交流侧谐波存在交互影响现象。分别给出了多馈入直流输电系统中交流侧谐波吸收、谐波放大的定义,描述了其发生现象,提出了基于谐波阻抗分析方法的双馈入直流输电系统谐波交互影响分析模型,揭示了谐波交互影响的机理。以华东电网为例,利用EMTDC电磁暂态仿真软件,建立多馈入直流输电系统模型。通过各条直流输电工程交流滤波器组合投切、交流侧故障的仿真以及实际录波数据分析,验证了谐波交互影响现象和其发生机理,并分析比较了非特征谐波、特征谐波放大倍数的差异。对各换流站交流侧谐波自阻抗进行了扫描分析,结果表明两换流站交流侧等效谐波自阻抗幅值差值较大或相位差值较大是发生明显谐波吸收、放大现象的必要条件。

交流背景谐波对MMC多端直流的影响分析及抑制策略

连接弱交流系统是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流输电系统的重要应用场景之一。然而,弱交流系统更易受到谐波扰动的影响,该交流系统中的非线性设备可能形成总谐波畸变率偏高的背景谐波电压,这些背景谐波电压将在MMC的三相桥臂中产生正序、负序及零序电压分量及相应的电流分量。在一些极端情形下,某些频率的谐波将会引起直流网络的谐振,导致直流网络的谐波含量显著增大,并通过直流网络传播到其他互联的交流系统中。因此,本文首先从理论上分析了交流系统电压背景谐波对MMC桥臂电压的影响,获得了谐波传递规律;在此基础上,设计了利用MMC子模块储能能力的抑制直流侧谐波的附加控制策略。在PSCAD/EMTDC中的仿真表明,本文所提出的控制策略能有效阻断背景谐波向直流网络的传播,避免直流网络由于背景谐波产生谐振现象。

含多电源的送端电网谐波综合特性研究

大规模高压直流输电的飞速发展、分布式电源和电动汽车的高渗透接入,使得送端电网中谐波污染日益严重。送端电网的谐波由过去的低次谐波为主、特定次谐波含量较多的特点向宽频次转化。对以新疆电网为例的送端电网中火电、水电、风电及光伏发电等电源进行机理分析,确定了火电和水电可当作理想电源,而风电及光伏发电为谐波源。并分析了送端电网中的各类负荷,得到其谐波特性。继而,分析了谐波在各电压等级间的传递特性、多谐波源叠加机理以及不同电压等级间谐波相互作用机理。最后,利用ETAP软件对新疆电网中的谐波特性进行了仿真分析,验证了所归纳的送端电网谐波特性的正确性。

基于HSS的三相VSC频率耦合导纳建模与谐波特性分析

针对非线性并网变流器系统中,因频率耦合现象产生的不期望谐波给电力系统带来的不可预测的稳定性问题。由于传统的LTI模型难以分析频率耦合现象,因此文章采用基于线性时间周期理论的谐波状态空间建模方法对三相电压源型变流器建模。所提模型考虑了输入信号的多频率响应特性,可深入分析各频次谐波间的交互关系。推导了三相VSC系统的谐波传递函数矩阵,结果表明随着分析频率的升高,谐波传递函数矩阵呈现为非主对角占优。这说明耦合导纳的确不容忽视,因此利用忽略耦合效应的LTI模型进行全频段的谐波响应分析,会使得结果不准确。HSS模型在分析VSC谐波特性时,由于其能揭示系统的多输入多输出特性及交直流侧谐波间的频率耦合现象,因此具备更高精确度。最后,利用时域仿真结果验证了HSS模型的准确性。

基于制动能量回馈装置的城轨牵引供电系统谐波抑制方法

针对城市轨道牵引供电系统设置的制动能量回馈装置,本文提出了一种兼备配电网谐波电流治理能力的制动能量逆变回馈与谐波电流抑制方法;该方法能够灵活地实现有源滤波与制动能量回馈模式的切换,净化了牵引供电系统,提高了制动能量回馈装置的利用率。为了有效抑制牵引供电系统产生的谐波电流,本文对24脉波移相整流变压器组中不同序谐波电流的传递规律和基于矢量谐振控制器的电网侧谐波电流闭环控制方法进行了研究。Matlab/Simulink平台的仿真结果验证了所提控制方案的有效性和正确性。

基于小信号谐波模型的VSC换流器谐波特性分析

为了准确分析电压源换流器(voltage source converter,VSC)中稳态谐波特性,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,在稳态运行点处建立了小信号VSC-HSS模型,推导了VSC-HSS的谐波传递函数矩阵。VSC-HSS模型计算结果得到的时域波形及频域谐波含量与仿真结果一致,谐波传递函数得到的耦合导纳反映了VSC换流器的谐波耦合特性。VSC-HSS模型具有传统建模方法不具有的描述谐波分量的特性,谐波传递函数可用于分析稳态下换流器输入中含平衡或不平衡谐波时的谐波特性,方法可推广到各类电力电子换流器的谐波特性分析中。