基于数据分析的多谐波源定位方法

谐波源准确定位是谐波治理的关键前提,电网复杂度的增加使基于模型的谐波源定位方法不再适用;随着电能质量监测装置的广泛配置,为基于数据驱动的谐波源定位方法提供了可能。现从大数据分析的角度出发,提出基于数据分析的多谐波源定位方法。首先,利用有功功率方向法筛选出主要的谐波源支路;然后,利用最大互信息值(maximal information coefficient,MIC)作为谐波电压超标节点谐波电压与可疑支路谐波电流间相关度评价指标,设定相关度阈值,当相关度超过该阈值时判断该支路为主要谐波源支路。所提方法不需要网络拓扑,利用电能质量监测数据进行分析便可实现主谐波源定位。仿真和实测数据验证说明了所提方法的有效性和工程实用性。     

基波磁势自平衡串并联混合有源电力滤波器

研究了基波磁势自平衡串并联混合有源电力滤波器.其串联在系统和谐波负载之间的零磁通变流器可自动实现对基波呈现低阻抗,对谐波呈现高阻抗,并可实时方便地检测出剩余谐波电流流过变流器时产生的谐波电压降.通过逆变器产生一个与检测到的谐波电压成正比的谐波电压源,并通过耦合变压器与无源滤波器串联之后再并联接入电网,从而更好地减少流入系统的谐波电流.实验结果证明了结论的正确性.     

风电场谐波分析与计算

基于面向对象技术的Visual C++语言为开发环境,开发了电力系统谐波潮流计算程序,利用该程序对某地区的风电机组接入电网后所产生的谐波进行评估,计算并网点电压、电流的总畸变率,确定山西某地区的风电场接入系统公共连接点PCC(point of common coupling)处的谐波畸变情况.由于公共连接点处的谐波畸变值超过了国家标准(GB/T14549-93)规定的允许值,因此,必须在公共连接点处加装滤波器进行谐波抑制.     

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。     

基于自适应虚拟电阻的广域有源阻尼器

并网逆变器是分布式发电系统与电网之间的电能变换接口,然而,随着分布式电源的广泛分布,并网的公共耦合点(pointofcommoncoupling,PCC)和电网之间含有较长的输电线路、较多的隔离变压器,导致电网和发电系统之间联络变弱,电网等效阻抗增加,电网呈现弱电网特性.并网逆变器与电网弱联络时,并网逆变器的锁相环(phase-locked loop,PLL)、电流控制环的控制作用会在较广的频域内引入负阻尼,可能导致系统在广域范围内失稳.为了解决这一问题,本文建立了考虑PLL影响的并网逆变器广域阻抗模型,提出了基于阻抗分析的广域稳定性判据,并在此基础上通过在PCC点并联有源阻尼来稳定系统的方法设计了一个广域有源阻尼器,将其并联连接到PCC点,使其在PCC点合成一个并联阻尼电阻以抑制系统产生的谐振.当系统工况发生变化时,通过提取PCC点谐振电压并利用谐波含量限制的方法来自适应调节虚拟电阻值,实现广域范围内镇定系统的效果.最后在MATLAB/Simulink中搭建了并网逆变器等值系统模型,通过时域仿真验证了该广域有源阻尼器的正确性和有效性.仿真结果表明,并网逆变器与电网弱联络时,PLL、电...     

孤岛微电网的电压不平衡二次控制策略

为了解决微网公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压不平衡问题,提出基于二次控制的电压不平衡补偿方法.该方法依据分层控制理论,建立二次控制层,通过二次控制层中的微电网中央控制器对每个分布式电源的本地控制器产生的偏差进行二次控制与调节,并采用低带宽通信网络实现控制层之间的信息交换.而本地控制层则采用改进的下垂控制方法,并加入虚拟阻抗环来控制逆变型微源的等效输出阻抗特性;电压电流环则采用准比例谐振控制实现电流、电压的无静差控制.该方法不仅从全局的角度补偿PCC点的电压偏差,而且实现无功功率的精确分配.最后仿真验证了所提控制策略的有效性.     

计及保护的电力系统暂态稳定性评价

在电力系统暂态稳定性分析和评估中计及保护系统的动作特性，使系统暂态稳定性评价的结果更为实际有效．为此，提出了一种利用投影法求解计及保护的电力系统暂态稳定性评价的临界能量新方法，此临界能量为关键线路上相应保护（关键保护）动作面上的最小势能．该方法采用势能梯度在关键保护面上的投影作为搜索方向，通过控制变量——发电机角度求解相应的网络节点电压及角度，使潮流方程得到满足，当沿着这个方向搜索到的点的相应势能值最小时，即为临界能量．以4机11节点系统（WCSS）和10机39节点新英格兰系统为算例进行了验证．结果表明，所提出的基于梯度投影的求解计及保护的电力系统暂态稳定性临界能量新方法在收敛性及准确性上均优于两阶段法．     

超高压线路潜供电弧电压的频率特性分析

针对潜供电孤状态对超高压线路单相自动重合闸的影响问题，提出了一种基于故障相电压谐波情况的电孤状态判断方法．该方法在分析了一次及二次电孤的特性及不同补偿度下电孤熄灭后系统振荡特性的基础上，通过引入总谐波畸变（THD）来反映故障相电压谐波含量的变化．通过对不同补偿度的系统运用EMTP进行仿真，表明电孤熄灭后，故障点电压的THD值将显著降低，为利用故障点电压的谐波情况来判断电孤状态提供了依据．     

小型屋顶光伏发电系统的谐波分析

以昆明市的小型屋顶光伏发电系统为研究对象,通过对该系统的谐波数据进行分析,将测试的谐波电压含有率、谐波电流与国家标准进行比较,并计算出系统的电压总谐波畸变率(THDV)和电流总谐波畸变率(THDi).     

非线性负载下并联型APF谐波电流控制方法

随着电力电子装置中电压源型非线性负载的使用越来越多,并联型APF的谐波补偿特性受到了严重影响。通过理论分析并联型APF不适合补偿电压源型非线性负载的原因,提出一种基于VR控制器的选择性谐波电流控制方法,对指定次谐波分别控制,在提高系统稳态性能的同时,抑制谐波电流放大效应,使在这类非线性负载下并联型APF的谐波补偿特性得到了有效改善。通过仿真以及实验验证了该控制方法的有效性。     

基于改进的稳态法测量电力系统谐波阻抗

在实际电力系统运行过程中,三相系统不对称且各相间存在耦合阻抗,应用稳态法不能准确获取系统谐波阻抗,利用相模变换改进的稳态法来测量谐波阻抗。首先求取相模变换矩阵改进稳态法,将三相电力系统的三组可测数据解耦为单变量数据,简化计算过程。其次,在Matlab/Simulink中分别建立单相仿真模型和存在耦合阻抗且不对称运行的三相仿真模型,对比研究稳态法与改进的稳态法计算系统侧谐波阻抗。实验表明改进后的稳态法测量三相系统谐波阻抗,提高了测量准确率,并简化了计算过程。     

逆变器驱动电机的共模电压和轴电压的抑制

为了抑制逆变器驱动电机的共模电压和轴电压,改进了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方式。利用共模谐波性能因子,求出SHEPWM的开关角度。在40～45Hz采用消除三次谐波的改进SHEPWM方式,消除低次谐波分量;在45～50Hz采用不消除三次谐波的常规SHEPWM方式。这两种方式在45Hz处实现了平滑切换。该SHEPWM方法结合无源共模滤波器方案,在一个三电平中点箝位式逆变器上得到实现,在电机端获得较低的共模电压和轴电压。     

动密封转子动力特性谐波激励实验测试方法

针对动密封性能实验研究需求,设计搭建了基于谐波激励机械阻抗法的动密封转子动力特性实验台。实验台包括供气系统、驱动系统、润滑系统、激振系统以及测量系统5个部分。实验测试原理：利用电磁激振器对密封静子件分别施加x和y两个正交方向的单频/多频谐波激励,同步测量密封静子件涡动位移、涡动加速度以及所受的激振力等动态信号,通过无压缩气体的基准实验解耦实验台机械阻抗和动密封气流阻抗,求解力-位移线性方程,获得频率相关的动密封转子动力特性系数。该实验台能够开展不同运行工况(压比、转速、预旋比和偏心率)、不同密封结构(迷宫、蜂窝/孔型、袋型密封等非接触式动密封)和不同密封间隙下的频率相关转子动力特性系数实验测量。利用搭建的实验台对典型迷宫密封开展了泄漏与转子动力特性测量,验证了实验台的可靠性与准确性。     

有源配电网阻抗特性分析与测量

并网逆变器的接入改变了配电网的阻抗特性,以含L型和LCL型并网逆变器的有源配电网为研究对象,研究含并网逆变器的有源配电网阻抗特性.通过逆变器的小信号控制框图分别建立L型并网逆变器和LCL型并网逆变器的诺顿等效模型,并通过电路变换得到含有多种逆变器的有源配电网的戴维南等效模型.在此基础上,分析不同逆变器的主电路参数和控制参数对有源配电网等效阻抗幅值和相角的影响.为便于工程实际中获取有源配电网阻抗及验证模型的正确性,采用一种基于串联谐波电压源扰动的方法进行有源配电网阻抗进行了测量.最后基于MATLAB/Simulink搭建了仿真模型.仿真结果验证了有源配电网阻抗模型的正确性.     

遗传算法改进神经网络的电力系统谐波检测法

提出了将遗传算法与神经网络结合起来用于电力系统谐波幅值与相位测量的方法。根据电力系统谐波的特点,构造了用于谐波检测的神经网络模型,阐述了网络训练样本的形成方法。借助Matlab提供的遗传算法与神经网络算法工具箱,先用遗传算法对前馈神经网络进行全局训练,再用BP(back-propagation)算法进行精确训练。仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性。通过与传统BP算法测量谐波的方法相比较,该方法具有训练速度快,不易陷入局部极值,测量精度高的优点。最后用未训练的样本检测训练好的神经网络,验证了该网络同时也具有较好的泛化能力。     

逆变器驱动电机的共模电压和轴电压的抑制

为了抑制逆变器驱动电机的共模电压和轴电压,改进了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方式。利用共模谐波性能因子,求出SHEPWM的开关角度。在40～45Hz采用消除三次谐波的改进SHEPWM方式,消除低次谐波分量;在45～50Hz采用不消除三次谐波的常规SHEPWM方式。这两种方式在45Hz处实现了平滑切换。该SHEPWM方法结合无源共模滤波器方案,在一个三电平中点箝位式逆变器上得到实现,在电机端获得较低的共模电压和轴电压。     

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.     

一种基于改进独立分量分析算法的谐波源分离与定位方法

针对配电网谐波阻抗未知情况下,用独立分量分析算法提取谐波电流的顺序对谐波电流的分离性能有较大影响的问题,提出一种通过改进独立分量分析算法的谐波电流提取,进而进行谐波源分离与定位的方法.将信号处理中的抽气技术用于独立分量分析算法中,得到改进的独立分量分析算法;以谐波电压为量测量,采用改进独立分量分析算法按负熵大小降序提取谐波电流,通过计算分离得到的谐波电流与各量测节点谐波电压之间的互信息,对谐波源进行准确定位.在IEEE14节点配电系统中进行仿真测试,以归一化偏移误差和相关系数为评价指标,将其与独立分量分析算法分离得到的谐波电流进行对比,结果表明所提出的方法能实现谐波源的准确估计和定位.     

一种采用交流激励的微弱非线性电流-电压关系测试方法

为解决射频及微波接触部件无源互调机理研究中直流模式无法在强线性背景中测量到微弱的非线性电流电压关系这一问题,提出了一种新的基于交流激励的测试方法。首先通过理论推导得到了具有微弱非线性特性的部件在交流电压激励下的电流电压关系表达式;然后根据该方法对由同一个二极管并联不同电阻组成的样品进行了测试,通过测量各阶谐波的信号幅度并进行相关计算,得到了强的线性项和非线性项的系数,进一步根据推导出的公式计算得到了样品的电流电压曲线和来自于二极管的电流电压曲线的非线性部分。测试和计算结果表明:该方法能够获得比线性部分低3~4个数量级的非线性部分电流,这是传统的直流方法无法测量到的;对不同样件计算所得的来自同一二极管的电流电压曲线的非线性部分是相等的,证实了该方法测量强线性背景中弱的非线性电流电压关系的可行性。该方法可为无源互调非线性机理的研究提供新的测量手段。     

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．