电力系统谐波分析与监测

本文对电力系统谐波产生原因进行分析,并进行仿真。并用DSP系统测试数控机床在运行中产生电压总谐波畸变率、电抗器输出端A相电压和电流有效值变化、电抗器A相、B相电压波形及谐波的幅频特性、相频特性,测试结果表明,电力电子设备在运行中会对电能质量产生污染,测试数据为电力工作者改善电能质量提供电力参数,因此对电力系统谐波进行分析与监测显得非常重要。     

基于LLC与交错并联结构的PFC电路研究

针对高频开关电源,设计一种基于Boost结构的功率因数校正(PFC)电路.前级采用交错并联的Boost结构,利用平均电流控制策略,实现输入侧的功率因数校正;后级采用半桥LLC谐振变换电路进行功率级变换,以实现电力电子器件软开关控制,从而降低系统开关损耗.通过电路系统建模仿真,表明输入电流能较好的跟随输入电压,半桥LLC谐振变换电路在原边实现了零电压开通(ZVS)、副边实现了零电流关断(ZCS),达到了优化电能质量及降低电能损耗的设计目标.     

电压扰动下单相光伏并网系统建模和逆变输出分析

为了研究电压扰动现象对光伏发电系统逆变输出电能质量的影响,文中提出了在光伏系统中直流侧电压扰动的定义,并基于状态空间平均法建立了单相电压型脉宽调制(PWM)逆变器的数学模型,在Matlab/Simulink环境下进行了直流侧电压扰动仿真测试。仿真结果表明:在考虑电压扰动这一因素的情况下,系统输出电压总谐波失真和输出电流总谐波失真最大值分别为4.52%和2.15%,并通过曲线拟合得出谐波失真与电压扰动的数学关系式,可为寻求有效的波形控制策略提供仿真实验依据和数据支撑。     

基于FSK的LCLP型ICPT系统信号传输方法研究

针对传统感应耦合电能传输(Inductive CouplingPower Transfer, ICPT)系统存在的开关管损耗较大和变换器工作时产生电压或电流谐波等问题,基于LCLP型谐振拓扑结构,提出了一种以ICPT系统作为主电路的电能与频移键控调制(FSK)信号同步传输方法.通过LCLP型ICPT系统原理分析和信号调制解调策略研究建立了电能与信号同步传输数学模型;以电能传输能力最大化为前提分析计算了系统参数,搭建了仿真模型,进行验证分析.仿真结果表明,非噪声环境下的误码率为零;噪声环境下,信噪比(Signal Noise Ratio, SNR)-4时,误码率随SNR的增大而减小,直至SNR≥-4时,误码率为零.在信号传输电路引入前后,谐振输出电压幅值基本不变,BODE图曲线变化趋势以及衰减值不变,负载处谐波畸变率降为13.24%.系统在保证低误码率信号传输的同时没有对电能传输造成明显影响.     

基于谐波提取技术的风机频率自适应研究

为解决风机受谐波干扰引起电压畸变和频率波动从而影响风机并网稳定运行的问题,提出频率自适应锁相方法,以谐波提取电路为基础,设计具有滤除风机谐波功能的NSOGI (new second-order generalized integrator)锁相环。首先,在谐波提取电路中加入基波谐振电路,验证谐波提取前后锁相环的锁频精度;其次,在传统锁相环基础上加入直流抑制器,对输入信号的频率进行跟踪;最后,进行理论和仿真分析,对比DSOGI-FLL谐波提取前后电路中的频率偏差,验证2种锁相环的锁频精度。结果表明：在谐波提取电路中加入基波谐振电路,减少了谐波对基波源的影响,提升了谐波提取的效果;在抑制风机电压畸变和直流谐波方面,NSOGI 锁相环效果较好,锁频精度较高,验证了方法的可行性和正确性。采用NSOGI对电压和频率进行控制,能够提升供电可靠性,改善并网电能质量,为风机并网稳定运行提供了理论参考。     

基于 VB 的电能质量分析系统的研究和开发

电能质量对电网的安全、经济运行及用户设备的正常工作有着重要的意义。以电力系统的三相电压及三相电流作为数据源,对电能质量指标计算及标准进行了研究,并采用Visual Basic对电能质量分析系统进行了设计和开发。该软件平台可以计算出不同周期电能质量各项指标值,其中包括相电压、线电压、相电流、线电流、电压偏差、电压不平衡度、畸变率、谐波、频率偏差、功率等,通过与国家标准指标比较来评价电能质量状况。同时,以仿真数据及现场试验数据对本软件的有效性进行了验证。     

基于VB的电能质量分析系统的研究和开发

电能质量对电网的安全、经济运行及用户设备的正常工作有着重要的意义.以电力系统的三相电压及三相电流作为数据源,对电能质量指标计算及标准进行了研究,并采用Visual Basic对电能质量分析系统进行了设计和开发.该软件平台可以计算出不同周期电能质量各项指标值,其中包括相电压、线电压、相电流、线电流、电压偏差、电压不平衡度、畸变率、谐波、频率偏差、功率等,通过与国家标准指标比较来评价电能质量状况.同时,以仿真数据及现场试验数据对本软件的有效性进行了验证.     

直流偏磁对换相失败的影响机理及定量分析方法

针对直流输电系统故障恢复过程中出现的异常换相失败现象,理论分析了换流变压器直流偏磁、换相电压波形畸变、异常换相失败三者之间的关系。以换相电压波形畸变为桥梁,提出了直流偏磁对换相失败影响的定量分析方法。根据采用某特高压直流输电系统实际工程参数建立的PSCAD/EMTDC仿真模型,应用所提方法分析了其故障恢复过程中异常换相失败,揭示了直流偏磁、电压畸变以及换相失败之间的内在联系并且量化了直流偏磁造成的换相电压谐波畸变对换相失败的影响,论证了方法的工程实用性。     

基于谐波注入法的差分式非接触电压测量

当前基于电容耦合的传感器尚无有效、便捷的耦合电容动态校准方法,影响测量精度。因此,本文提出了基于谐波注入的差分式非接触电压测量方法,首先利用感应探头与跨阻运算放大器将基频信号引入测量系统;其次通过屏蔽罩,减小外界杂散电容变化带来的干扰,改进探头并引入差分式电路结构,消除运放输入电容的影响;接着对测量电路注入谐波,并利用DFT实现对响应信号中基波信号与谐波信号的提取,通过谐波源与谐波响应信号的比值,求解出耦合电容参数,实现其动态校准;然后将校准的电容参数代入基波方程,实现基波电压信号的测量;最后,通过仿真结果表明,文章所提的测量方法可在10kV的应用场景中满足对变化的耦合电容校正要求,且最大的电压测量误差小于0.4%     

基于SPWM的电能质量调节器仿真

电能质量调节器是一种电能质量综合调节装置．它以SPWM技术为基础,实现畸变波形的补偿、动态电压恢复,实现向用户灵活供电,属于用户电力电子技术的重要内容之一．该文针对三相四线制的电力电路,采用系统电流和电压整体补偿控制方式,并用PSIM和MATLAB进行联合仿真,分析系统的功率因数、谐波等性能指标,得到较好的结果,可为实际电路的实现提供参考依据．     

感应电能传输系统参数辨识与恒流控制

针对感应电能传输系统中激磁电流(谐振电流)的控制问题,本文提出一种基于参数动态辨识的恒流控制策略。该方法从能量分析的角度,建立了系统谐振回路中能量存储、供给与耗散函数,通过分别建立系统周期内与周期间的能量平衡关系,得到了系统反射阻抗的辨识函数。该方法提出了采用Buck变换器控制系统输入电压以实现谐振电流恒流的控制方案。基于系统输入电压与谐振电流峰值包络的函数关系,结合Buck变换器的输入输出函数关系,建立了系统的恒流控制律。通过实验验证了该控制方法的可行性。该方法的参数辨识环节仅需采样原边部分的谐振电流和电压过零采样数据,简化了系统的采样系统设计。而基于参数辨识的恒流控制律不需要复杂的算法计算,易于实现。     

基于DSP谐波与无功电流同步检测方法

针对传统同步检测算法在三相电压不对称或畸变时存在的缺陷,提出了利用PARK变换提取基波正序电压代替相电压的改进算法.考虑到系统实时性和稳定性,采用TMS320VC5402数字信号处理器实现该算法,可完成对三相不对称系统中不对称、无功和高次谐波电流的检测与补偿.理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性.     

感应电能传输系统环流抑制方法

感应电能传输技术是一种利用磁场耦合来实现电能以无接触的方式进行传输的技术。在系统中,由于开关管在谐振电容电压非零点切换会导致环流的出现。环流使谐振电容电压波形发生畸变,EMI增强,开关管损耗增大,严重影响系统的稳定性和传输效率 ［6］。通过分析指出谐振频率变化是环流产生的原因。通过分析开关管在谐振电压过零点之前和过零点之后切换时环流的特点以及开关频率与谐振频率之间的关系,提出一种通过实时检测环流方向,动态调节开关频率与谐振频率一致,以保证开关管在谐振电容电压过零点切换,从而抑制环流。给出了以FPGA芯片为载体的环流抑制系统的设计方案。通过搭建硬件电路验证了该控制方法的有效性。     

大型办公楼配电系统的谐波评估与抑制

为评估大型办公楼配电系统的谐波水平，寻求抑制谐波的方法，对该系统的特点进行了分析．应用公用电网谐波国家标准，确定了两层公共连接点（ＰＣＣ）上的谐波限值．在香港的１４ 座办公楼中对各ＰＣＣ的谐波水平进行了评估．发现有些情况下电压和电流的谐波畸变水平都超出了限定值，租户供电电路的谐波畸变尤其严重，有些直立干线上的电压总谐波畸变率甚至超过１５％ ．对照明、小功率用电和空调电路等分支电路中的谐波情况也进行了调查，总结了其谐波特点．基于对谐波评估结果的分析，提出了控制谐波源，减小直立干线阻抗，均衡布置非线性负荷，利用谐波的集合效应等谐波抑制措施．     

Boost型APFC电路的控制实现方案

为了提高较大功率交流-直流电力变换电路的功率因数、减少谐波总畸变率,通过功率因数校正原理及方法的分析,利用双闭环控制原理设计了一种有源功率因数校正方案。实验结果表明前级APFC环节输出电压纹波大大降低,输入电流交越失真大为改善,功率因数达到0 99以上。     

基于LabVIEW的电能质量实时监测与分析系统的设计

改善电能质量的前提是获得电能质量准确的实时信息。为了实现更准确地实时监测电能质量各项指标,本文以Lab VIEW图形化软件为开发平台,设计了电能质量实时监测与分析系统,采用广义S变换和分类规则树相结合的方法实现暂态电能质量扰动信号时间定位和自动识别。该系统主要包括参数设置、数据采集与分析、录波存储和数据传输4个功能模块,具有实时监测稳态电能质量的各项指标和记录暂态扰动的发生时刻和分析识别功能。通过三相可编程交流电源模拟各项电能质量信号,对该系统测量功能进行实验验证,结果表明:电压有效值误差小于0.5%,频率误差小于0.01 Hz,各次谐波电压误差小于5%,电压中断和暂态振荡扰动信号的检测值存在误差,但误差都在1 ms之内,验证了该系统的正确性和有效性。该系统在功能上能完全满足电能质量监测分析的应用要求,可为改善电能质量和制定有关电能质量治理措施提供必要的数据支持,具有良好的实际应用意义。     

Excel和Matlab在简单电力系统谐波分析中的应用

介绍了一种分析和解决简单电力系统中谐波问题的简单方法.首先在Excel电子表格环境中,输入电力系统的原始数据,然后利用Excel内置函数和VBA编程可以计算出系统不同地点、不同元件的谐波阻抗值,并计算出各次谐波的系统阻抗和时域中各次谐波的电压和电流,从而计算出系统的总谐波畸变率;利用Mat-lab绘出系统阻抗扫描图,可以检测系统的谐振点.利用Excel自动计算的强大功能,可以方便的进行多方案设计计算,研究多种实际因素对总谐波畸变率的影响.     

三相SVPWM逆变电源输出波形优化控制策略

为了提高三相逆变电源的电压输出波形质量,减少输出电压的谐波分量和总畸变率,提出模糊神经元PID控制策略。以DSP芯片为控制系统核心,对输出电压进行Clarke和Park矢量变换,采用人工神经网络方法与PID控制理论构成神经元PID控制器,对PID控制器参数进行在线调整,将模糊控制理论引入神经元PID控制器形成模糊神经元PID控制策略,并将基于60°坐标系的SVPWM算法用于逆变电源控制系统中,对系统稳态负载、动态负载、不对称负载情况下分别进行仿真实验。仿真结果表明:采用模糊神经元PID控制策略控制下的三相SVPWM逆变电源,在不同负载情况下的输出电压谐波分量小,总畸变率少,达到电压输出波形质量性能要求。     

基于粒子群优化SVM的电能质量复合扰动分类的研究

针对暂态电能质量复合扰动的问题,提出了基于希尔伯特-黄变换和粒子群优化多分类支持向量机的暂态电能质量复合扰动检测分类的方法。利用希尔伯特-黄变换提取分类所需的特征向量作为训练数据输入粒子群参数优化的支持向量机,实现了对多种复合的暂态电能质量扰动问题分类。从仿真结果可以看出,该方法可以对常见的复合暂态电能质量扰动信号进行检测和分类,且结果精确。     

含风电场电网电能质量小波检测方法

研究了利用小波变换方法检测含风电场电网电能质量扰动的原理,并对谐波、电压波动及电磁暂态等电能质量扰动进行了MATLAB仿真．仿真结果表明,该方法能够实现对电能质量扰动快速又准确的检测,为研究含风电场电网中电能质量扰动的评估和治理提供了依据．