基于虚拟谐波电阻的配电网谐波主动防御系统研究

针对传统有源滤波器(APF)只能治理本地谐波源的不足,提出了基于虚拟谐波电阻的谐波主动防御系统(HADS)。分析了HADS治理配电网谐波的原理,建立了HADS仿真模型,提出了谐波功率最大化和谐波畸变率最小化两种控制策略,并研制工程样机进行了工程示范应用。研究和实验证明,HADS能够有效降低区域谐波污染,可以成为新型电力系统下的区域谐波治理手段之一。

基于谐波电阻的变压器箔式绕组温升在线修正

绕组热点温度是配电变压器在线监测的重要指标,而现有的绕组温升在线计算方法未考虑箔式绕组结构产生的影响。通过配电变压器不同谐波下等效电阻比值对箔式绕组结构进行辨识,然后对比线绕式和箔式两种绕组结构发热差异,对一种通过绕组电阻变化计算绕组温升的算法进行了在线修正。该方法提供了一种通过谐波电阻比值预测箔式绕组热点温度的新思路。

具有谐波治理功能的虚拟谐波电阻型储能逆变器控制策略

传统的储能逆变器在进行谐波治理时只能补偿指定的非线性负载产生的谐波电流,无法降低电网中原有的谐波含量。为此,分析了并联电阻对并网点处谐波电压以及系统谐振的抑制作用,提出了虚拟谐波电阻型储能逆变器的控制策略。对于基波而言,储能逆变器仍能实现正常充放电功能;对于谐波而言,控制储能逆变器输出与谐波电压幅值成比例、相位相反的谐波电流,此时逆变器相当于一个虚拟谐波电阻,可以吸收谐波功率并抑制并网点处谐波电压。在考虑谐振的情况下采用扰动观察法自动调节虚拟谐波电导值,使得储能逆变器最大化吸收谐波功率。仿真和实验结果表明,虚拟谐波电阻型储能逆变器能在正常充放电的同时实现良好的谐波治理功能。

有源谐波电阻控制方式的能量流动研究

在配电网中,为了避免无源滤波器与线路阻抗发生谐振,通常采用小电阻与无源滤波器串联。本文提出了一种基于电力电子变换器的有源谐波电阻(AHR)替代无源电阻。该方法能有效地抑制电压谐振,消除无源电阻的有功损耗。该方法不需要传感器,对于现有电网无功补偿装置的升级改造,具有良好的应用前景。

注入式有源谐波电阻谐振抑制方法

微电网的电压等级逐步向中压发展。为了补偿微网中大量无功功率的传输,在中压配电网中一般加设无功补偿电容。无功补偿电容有可能导致电网谐波电流放大,严重的谐振问题会危及配电网的安全。首先,利用谐振模态分析法对中压配网的谐振进行分析;然后,基于注入式结构的有源谐波电阻AHR(active harmonic resistance),建立电压控制电流源方式下有源谐波电阻的阻抗模型,分析其对谐振阻尼的作用。仿真和实验结果证明了所提出的谐振分析与抑制方法对谐振有明确的预测与阻尼作用,可以有效保障系统的正常运行。

低压配电线路谐波电阻损耗模型参数辨识及实验验证

严重的谐波污染导致低压配电线路存在不可忽视的谐波附加损耗。针对线路谐波电阻模型实用性不足以及谐波损耗计算精度不高的问题,考虑集肤效应影响建立低压配电线路谐波损耗分析模型,提出谐波电阻的参数辨识算法;然后采用线路不同含量谐波下的实测运行数据,完成谐波电阻参数辨识,得出线路谐波电阻模型;最后基于电阻负载和智能电子负载下配电线路各次谐波叠加运行工况的实验数据,验证了文中模型的有效性。实验结果表明,该模型相比传统简化模型和不考虑集肤效应模型计算配电线路谐波损耗的精度更高。

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势。但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题。为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡。同时,在并联逆变器间实现谐波电流的合理均分。建立逆变器的输出阻抗模型,依据模型分析发现虚拟谐波电阻会引起谐振并放大高次电压谐波,为此采用有源阻尼控制抑制谐振产生。仿真及实验结果表明所提控制方法可以有效的改善电压波形质量并实现逆变器间谐波电流的合理均分。

基于扫频电阻法的变压器绕组材质辨识方法及实验验证

变压器生产中“以铝代铜”现象危害电力系统运行安全,为了简单有效地辨别变压器绕组材质,提出了一种基于扫频电阻法的辨识方法和实验方案,并根据该方案搭建了一套变压器绕组材质检测系统。首先对基于扫频电阻法的辨识方法进行了相关理论推导和证明,之后对基于该方法的检测系统性能进行了测试,最后对不同类型变压器进行了实验验证。实验结果表明该方法能够快速高效地辨别变压器绕组材质,具有较高的工程实用价值。

基于光伏逆变器的电网谐波阻抗测量新技术

针对新型电力系统背景下电网谐波阻抗的测量需求,提出了一种基于光伏逆变器的新型电网谐波阻抗测量方法。所提方法不会对电网产生扰动,无需安装额外的测量设备,并且还能在阻抗测量过程中治理电网谐波。该方法在基波下控制光伏逆变器实现正常发电功能,在谐波下控制其等效为虚拟电阻。通过改变逆变器的等效虚拟谐波电阻值,测量并网点谐波电压的幅值,并结合最小二乘法来估算系统的谐波阻抗幅值。利用硬件在环实时仿真试验平台进行阻抗测量试验,测量结果与设定值相符,系统5次谐波阻抗的测量精度达99%,7次谐波阻抗的测量精度达97%,验证了所提方法不仅可测量系统多次谐波阻抗幅值,且能保证较高的测量精度。

基于谐波效应的变压器绕组材质鉴别方法与实验验证

为实现配电变压器绕组材质的快速准确辨识,在已有研究的基础上提出了一种基于谐波效应的变压器绕组材质无损鉴别方法并进行了实验验证。首先研究了谐波效应下的理论机理,根据变压器绕组谐波电阻的计算公式分析了基于谐波效应法进行变压器绕组材质辨识的可行性。之后针对配电变压器常用联结组别的特征给出了对应的测试模型和等效电路,并对实验设备的误差影响进行了分析,最后利用不同绕组材质的配电变压器进行了实验验证并对该方法的工程实用性进行了说明。实验结果表明所述方法测试速度快、辨识准确度高,能够快速有效地进行配电变压器的绕组材质鉴别,具有广阔的工程应用前景。

基于谐波模型的变压器绕组材质辨别方法与实验验证

变压器生产中“以铝代铜”的现象危害电力系统安全运行,现有的辨别方法存在对检测环境要求高、检测设备复杂、对变压器具有破坏性等问题。为了能够简单有效地辨别变压器绕组材质,提出了一种基于变压器谐波短路电阻测量的无损辨别方法,该方法采用串联电容补偿变压器漏抗的实验方案准确测量高频谐波下变压器的短路电阻。首先利用长直导线的仿真说明了此方法的可行性,然后通过铜铝变压器短路实验进行了验证,实验结果表明相同铭牌参数的铜铝变压器其谐波电阻不同,测量谐波电阻可准确辨别其绕组材质,该方法所需设备简单、成本较低、对检测环境要求低,具备较高的工程实用价值。

新能源并网输电电缆谐波谐振分析及抑制方法

光伏发电或风力发电的选址距配电网一般较远,往往需要通过电缆进行连接。由于电缆的寄生电容较大,使得配电网中的谐波电压在长电缆中出现谐波谐振的问题。在电缆线路终端加入电阻可以有效阻尼电缆上的谐波谐振,且最优的电阻值为电缆的特征阻抗。利用分布式能源并网逆变器,在输出基波有功能量的同时,通过有源谐波电阻的控制策略在连续的谐波频率上模拟纯电阻的特性,可以实现阻尼宽频域谐波谐振的功能。文中首先建立了电缆线路的分布参数模型,并且分析了由于新能源并网接入点电压谐波而引起的电缆线路谐波谐振问题。然后,基于有源谐波电阻的思想,提出一种新的谐波电流指令生成方法,可以实现新能源并网逆变器在连续的谐波频率上呈现纯电阻特性。最后,利用仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提出谐波电流控制方式的有效性。

有源电力滤波器的最大谐波功率控制

传统有源电力滤波器(active power filter,APF)通过检测负载谐波电流进行谐波补偿,补偿对象固定单一,针对这个问题,提出一种新型的APF控制策略,只需检测并网点(point of common coupling,PCC)电压,就能对所有接入到电网的非线性负载进行补偿。首先对APF进行数学建模,接着介绍虚拟谐波电阻的基本原理及最大谐波功率点跟踪控制算法,通过该算法使APF吸收的谐波功率达到最大,并对直流电压外环和电流内环的比例-积分(PI)控制器参数进行设计,最后通过搭建PSCAD仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。

谐波环境下配电线路损耗的计算方法与实验研究

谐波流过配电线路会产生额外的谐波损耗,引起电能损失等经济性问题。为了准确计算线路的谐波损耗,需要明确线路谐波电阻的计算方法。首先总结了线路谐波电阻的理论计算方法,基于此对谐波作用下导体内的电流密度分布函数进行分析,推导出导体表面谐波电阻的计算公式。然后基于导体内谐波电流密度分布情况提出了加入修正系数计算多芯绞线谐波电阻的方法,仿真验证了贝塞尔函数计算导体表面谐波电阻的正确性,明确了经验公式的适用范围,并确定了计算铝绞线谐波电阻的修正系数。最后通过实验测量验证了修正系数法计算多芯绞线谐波电阻的可行性。该方法所需参数少,计算简单,适用于工程上快速计算线路的谐波损耗,对配电网节能降损具有重要意义。

柔性直流输电系统的谐振问题及主动抑制方法

电网不对称故障会产生电压负序和零序分量,并激发换流变压器注入更大的低次谐波,增大功率器件承受的电气应力,且基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统的交流阻抗在变压器特征谐波频段大部分呈容性,使系统在该频段易发生谐振,导致换流站热过载和波形质量问题凸显。因此,讨论换流站交、直流侧谐波相互作用的机理,建立从交流侧看入换流站的正负序交流低频阻抗模型,提出等效增大换流站输出阻抗支路谐波电阻的方法,全面扼制换流站输出阻抗支路谐波电流,且不影响系统基波电阻。利用电力系统仿真软件EMTDC建立了VSC-HVDC模型,对柔性直流输电系统中的谐振问题以及主动抑制方法进行仿真研究。仿真结果表明,所提出控制策略能有效抑制谐振过电压,因此,提高了柔性直流输电系统不对称故障下运行的安全性。

有限阻抗型混合有源电力滤波器的新检测方案

有限阻抗型混合有源电力滤波器中应用电压谐波前馈控制 ,能加强对网侧电压的谐波抑制。然而 ,当电压与电流信号共用一个 d— q滤波器时 ,较高幅度的电压信号会降低电流通道的谐波提取质量。文中采用 LC滤波器在 d—q滤波器前对电压信号进行预处理 ,能够有效衰减其基波成分 ,而对谐波则没有明显改变。分析与实验结果表明 ,该方法能在保证电流谐波提取质量和基本不增加控制系统复杂性的条件下 ,满足网侧电压谐波的提取要求。

建筑低压配电线路干线断线故障检测方法仿真

针对传统低压配电线路干线断线故障检测方法存在检测效率低、误差大问题,提出新的建筑低压配电线路干线断线故障检测方法。利用串联阻抗的并联连接来构架等效电路,通过可控硅整流器增加激励电压来获得瞬态响应电流,从而得到每个频率下的谐波阻抗,根据已知线路参数、补偿电容以及故障电阻,推算出电感、电容与频率之间的反比例函数关系,并以此作为干线断线故障的检测依据,实现干线断线故障检测。仿真结果表明,新方法可有效检测断线故障,具有更高的检测效率,且检测精度高,为调度人员及时作出检修参考,提高建筑中低压配电线路的可靠性。

基于电流趋肤效应的变压器绕组材质辨识方法

变压器生产中存在没有注明情况下“以铝代铜”的现象,严重威胁了电力系统的安全运行。为了有效辨识变压器绕组的材质,首先分析了谐波作用下导体内谐波电流密度分布情况,推导出导体谐波电阻的计算公式,同时总结了经验公式。然后分析了绕组材质对变压器绕组结构尺寸的影响,基于此提出了变压器绕组材质的无损辨识方法,最后通过仿真验证了其可行性。仿真结果表明:谐波电阻系数取决于半径与趋肤深度的比值,相同铭牌参数的铜铝变压器在谐波作用下其短路电阻不同,通过测量变压器谐波电阻可辨识其绕组材质。可见,谐波电阻测量法简单有效,具有较高的工程应用价值。

多逆变器并网运行耦合谐振分析及抑制策略

多逆变器并网运行的谐振问题与单台逆变器相比较为复杂。本文建立的多逆变器并网运行的诺顿等效数学模型,按谐振产生机理的差异将谐振划分为:自身谐振、并联谐振、串联谐振,并分析了各类谐振的特点;电流控制环节引入谐波电流补偿的有源阻尼环节,以衰减耦合谐振峰值。通过与未采用谐波电流补偿的控制策略的对比研究,验证该方案抑制谐振的有效性。

射频收发系统中VCO的分析与设计

针对目前通讯系统中数据高传输率和低误码率对于系统中各部分的较高要求,设计了一种采用谐波滤除电阻技术降低相位噪声和功耗的交叉耦合互补结构的VCO(压控振荡器)。采用Chartered 0.35μm CMOS工艺在Mentor Graphics Eldo-RF环境下对电路进行仿真设计,仿真结果表明此振荡器在1 mA工作电流下,在4.0 GHz处达到-118.4 dBc/Hz@1 MHz的相位噪声,功耗仅为1.83 mW,其性能满足当今射频通讯系统的基本要求。