节能及电能质量综合治理装置的研制

晶闸管控制电抗器(TCR)型静止无功补偿装置(SVC)被普遍应用于电力系统中,其具有反应时间快,分相、连续调节无功、节能等优点,但其本身也是一个谐波电流源。本文提出了高压混合型电力滤波器(TCR+FC+APF)的拓扑结构,在国内是首次采用。它创新地改进了传统的TCR型SVC补偿系统,不仅能够连续补偿系统无功功率、不平衡等问题,还能滤除由TCR本身与负载产生的谐波电流,提高系统的功率因数,减少系统的线损,提高变压器的出力,改善电能质量,同时也彻底避免了电容器与系统发生谐振的可能。装置投入运行后,大大减少了电容器开关动作次数。仿真、实验及挂网结果都表明该电能质量综合治理装置能够很好地解决变电站的无功补偿与谐波治理问题,达到节能目的。本文研究成果经国家电网公司评审作为第一批科技成果在全国范围内推广。     

基于新型磁控电抗器的静止无功补偿装置

目前的磁阀式磁控电抗器磁阀的存在使得电抗器绕组匝数大大增加,为了克服这种缺陷,提出一种新型的磁控电抗器的模型,给出了该新型电抗器的电路拓扑结构、磁阀大小的选择原则,由该磁控电抗器的场路耦合方程对其进行了电流谐波分析,得到了其谐波电流表达式,同时通过建立该磁控电抗器的MATLAB仿真模型,并对该磁控电抗器的工作电流波形进行了仿真与验证.最后讨论了利用该新型磁控电抗器实现静止无功补偿的电路结构、相应的控制电路及控制流程.     

基于新型换流变压器的多基频交直流互联系统的谐波特性研究

采用理想化的研究方法,通过理论分析和MATLAB仿真对滤波换相换流器的电流变换关系以及基于新型换流变压器的多基频交直流互联系统的谐波特性进行了系统的研究．理论分析和数字仿真结果均说明了基于新型换流变压器的换相换流器一滤波换相换流器在谐波特性方面的优越性．     

混合型谐波电流补偿系统的原理及特性

分析了一种新型混合型谐波电流补偿系统的原理,它由小容量的串联有源滤波器和并联无源滤波器组成。文中阐述了该系统的结构和谐波补偿原理,并对基于ｄｑｏ坐标系下的谐波电流检测及控制方法进行了研究。理论分析和仿真结果表明,该系统能显著提高无源滤波器的滤波性能,还可抑制无源滤波器与系统之间可能发生的串、并联谐振。     

单相家用电器负载瞬时谐波补偿的仿真研究

首先用PLL电路和信号发生电路产生与电源电压基波同频的单位正、余弦波形,再用4个乘法器、2个LPF、2个加法器实现单相电路负载电流瞬时谐波的检测,并将此方法应用于家用电器负载谐波补偿用有源电力滤波系统中,通过计算机仿真研究其控制性能,仿真结果证明了单相瞬时谐波电流检测法在实际系统中的实用性.     

不对称拓扑的单调谐混合有源滤波器研究

针对非线性负载引起的谐波污染问题，提出一种不对称拓扑的单调谐混合有源滤波器（Hybrid Active Power Filter,HAPF）。该不对称拓扑结构包含一个三相电压型变流器与两相LC式无源滤波器。通过分析新拓扑的工作原理和特点，构建滤波等效电路，利用含无源滤波器的两相电流构造不对称第三相电流的控制量，实现对电网三相谐波电流的有效抑制和滤波器直流电压的控制，直流侧电压采用比例积分（Proportional Integral,PI）控制其稳定。利用仿真和实验对拓扑电路及控制策略进行验证，实验结果验证了所提出的拓扑结构及控制方案的可行性。     

基于特定谐波消除的矩阵变换器性能优化方法

针对矩阵变换器输入LC滤波器容易引起输入电流谐振的问题,选择输入侧谐振点附近的特定谐波作为抑制对象,提出基于特定谐波消除的输入滤波器参数优化与谐振抑制方法,以提升输入性能.分析输入LC滤波器及常规谐振抑制方法的工作原理,采用多个约束条件对滤波参数进行最优设计,以谐振点附近特定谐波的抑制效果作为阻尼电阻的选择依据,给出具体的优化设计步骤.将特定谐波消除的思想引入主动谐振抑制方法中,提出采用陷波滤波器采集滤波电容中特定谐波量反馈到控制回路的策略.搭建基于Matlab/Simulink的仿真模型,仿真实验表明,利用所提的输入滤波器参数优化方法和主动谐振抑制方法,使得输入电流总谐波畸变率分别下降了98.5%和99.3%.抑制处理后的系统具有良好的稳定性.     

采用三次谐波注入法的多电平级联H桥逆变器

阐述了级联H桥七电平逆变器拓扑结构和工作原理,分析了比较多电平逆变器常用PWM调制技术的优缺点,得出采用三次谐波注入方法控制多电平逆变器具有两个突出优点:电压调制度可以达到1.15;由N个单元组成的H桥逆变器的负载电压等效开关频率是每个单元开关频率的N倍.通过Matlab/Simulink仿真软件和DSP实验装置对三次谐波注入法多电平逆变器进行了仿真和实验研究,结果验证了该方法的正确性和可行性.     

电力系统中谐波电流的快速检测及抑制

在对现有并联型有源滤波器(SAPF)原理分析的基础上,提出了一种谐波电流快速检测方法.利用Matlab中Simulink电力系统模块库对基于此谐波电流快速检测方法的SAPF进行数学建模,仿真结果表明基于此方法的SAPF可以起到很好的动态抑制谐波作用.     

双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗,电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数,影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能,对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响.为实现电网阻抗的在线检测以进一步优化逆变器控制策略,以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其控制系统进行建模与分析基础上,研究基于谐波电流注入的电网阻抗在线检测方法.首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析;进而从仿真角度对两种方法在检测精度、逆变器并网电流THD值影响方面进行验证;最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法,该方法周期性地向电网注入两种不同频率的谐波,利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息,经由傅里叶分析处理后可得电参量中所包含的特定次谐波分量,进一步计算可得电网阻抗的实时值.实验结果表明:双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和电感的准确辨识,与传统单谐波注入法相比,该方法不仅无需计算相角信息,同时具有更高的检测精度.     

基于准Z源逆变器的光伏并网控制策略研究

准Z源逆变器由于采用独特的阻抗网络,可利用桥臂直通实现升压,实现了与两级系统类似的功能.同时传统桥臂的死区设置被省去,可改善输出波形的质量,减小并网电流的谐波.基于单级准Z源逆变器的结构简单、可靠性高等优势,将这种新型逆变器应用于光伏发电系统,分析了准Z源逆变器的拓扑结构及工作原理,论述了基于三次谐波注入的升压控制,并对准Z源逆变器光伏并网控制系统进行设计,从而满足光伏并网的要求.通过仿真验证了系统结构和控制策略的有效性和正确性.     

静止无功发生器的直接电流控制

引进静止无功发生器装置以改善电网中谐波污染和低功率因数等电能质量问题.采用LCL滤波的三相PWM整流器为拓扑结构,采用基于瞬时无功功率理论的直接电流控制方法,即ip-iq控制方法.基于不同补偿目标提出了两种控制方案并进行了分析,对其中的一种方式给出了基于Matlab/Simulink下的仿真.仿真结果验证了该控制方式的可行性和正确性.     

直流输电系统交流侧的有源滤波技术

对高压直流输电系统交流侧产生的谐波进行分析，并针对高压直流输电系统交流侧产生的谐波的特点提出了一种并联有源滤波方案，该有源滤波嚣采用瞬时无功功率理论进行谐波检测，通过PI控制维持电容电压的稳定，采用高频载波PWM脉宽调制技术使实际输出电流信号跟踪指令电流信号，最后对该有源滤波方案进行了动态模拟仿真，仿真结果表明，该有源滤波方案对高压直流输电系统直流侧产生的谐波的滤除是非常有效的，能够得到理想的结果。     

基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测改进方法及其数字低通滤波器的优化设计

针对有源滤波器实际工程的需要,提出一种基于瞬时无功功率理论的改进ip-iq谐波和基波无功电流检测方法,可简化复杂的数学变换,能直接应用于三相三线制、三相四线制和单相系统谐波和基波无功电流的检测．并综合考虑FIR滤波器与IIR滤波器的优缺点,进一步提出均值滤波器与Elliptic滤波器串联滤波的二级滤波新方法．仿真结果表明该方法检测实时性好、精度高、易实现,具有实用价值．     

电力有源滤波系统程序软件设计与仿真

针对现有电力有源滤波系统算法的复杂和局限性问题，采用脉宽调制技术，提出了一种电力有源滤波控制系统方案，并给出了基于DSP微处理器的数字控制算法及相应的软件实现．仿真与实验结果表明，该算法使得谐波电流的补偿更易于实现，可广泛应用于单相与负载不平衡系统中．     

等效24脉波电源在电解中的应用研究

设计了10KV电源的电解直流电源方案,对变压器采用高压绕组星型,低压侧绕组双绕组,且都为三角形联结,整流一次绕组延边三角移相,阀侧采用非同相逆并联结构进入整流柜;使用三相全控桥式逆并联拓扑,以提高输出电压,桥臂并联晶闸管提升输出电流。经过谐波分析,可以减小谐波。最后,建立了系统仿真模型,证明该电路可行,且达到了降低了谐波,有利于系统运行。     

交流励磁发电机输出电力谐波抑制技术研究

针对交流励磁发电机输出的电力谐波特征，研究了谐波抑制所需滤波器拓扑结构和检测控制方法，获得了一种较为理想的混合型滤波器结构形式和混合式检测控制方法，通过采用PWM调控技术和磁势补偿原理，有效地解决了串联APF中低频谐波功率补偿信号的传输问题，仿真和实验证实了该方法滤波效果好，系统稳定性高、对变化的基波频率有很强的自适应能力，是一种适合于复杂供用电系统电力谐波抑制的有效方案。     

基于有源谐波电导法的光伏逆变器 集群谐振抑制策略

为抑制光伏逆变器集群并入电网引起的谐振,提出一种基于有源谐波电导法的光伏逆变器集群谐振抑制策略。首先,基于PI控制器下电容电流内环,电网电流外环的双闭环控制,分析双闭环控制下单台逆变器谐振抑制效果。其次,在保持控制系统不变的情况下,针对多台逆变器谐振问题,在光伏并网系统中加入有源滤波电导,不仅有效抑制逆变器低频谐波电流汇入网侧系统,还提高逆变器抗扰动能力,从而抑制逆变器集群引起的谐振问题。最后,通过Matlab/Simulink软件仿真验证了光伏逆变器集群谐振能被有效抑制,仿真结果表明谐波电导法对多逆变器谐振有抑制效果。     

电机分级变频软启动与谐波滤波一体化

针对电机启动时伴随的大电流、小转矩和不平稳等问题,提出了一种电机分级变频软启动与谐波滤波一体化方法,该方法结合可变电抗技术、分级变频技术和无源谐波滤波技术,介绍了电机分级变频软启动与谐波滤波一体化的原理、拓扑架构和实现方法。在窑磨、煤磨或矿井大型提升设备拖动的电机中应用时,可使该电机在启动过程中的限流和转矩要求得到满足,并在电机软启动过程中及结束后实现动态谐波滤波,在整体上提升高压大功率电机的重载启动性能,节能降耗,保持电网电压稳定,便于工程实现。     

低压大电流DC/DC变换器的研究

在低压大电流DC/DC变换器的各种拓扑结构中,倍流整流结构有着良好的性能.在倍流整流结构中,由于滤波电感电流的相互抵消,而大大减小了输出电流纹波.基于同步整流电路的工作原理,利用闭环负反馈控制技术,采用损耗低的半桥倍流整流拓扑结构以及纹波消除技术设计一种低压大电流半桥倍流整流的DC/DC变换器.通过其工作原理的分析并利用Pspice仿真,验证了文中拓扑结构的高效性.