漠北油田生产中的高次谐波危害分析与解决

在实际应用中,人们往往只注意到变频调速(VVVF)的节能效果,而忽视了由变频器引起的谐波危害。针对漠北油田转油站外输泵变频调速系统中的高次谐波危害,分析了高次谐波产生的原因,通过对电压、电流波形的观测和数据的记录比较,确认了故障是由变频器带来的高次谐波引起,提出了合理的解决方案,成功地消除了谐波危害,确保了漠北油田的安全生产并指出了使用变频调速技术的注意事项,具有较高的工程指导价值。     

采用二重化技术实现的谐波电压源研制

提出了一种新型的适用于大功率高性能可编程谐波电压源的实现方案，该方案采用串联型的主电路结构，利用输出电压闭环和滤波电容电流内环的控制策略，结合单相全桥的二重化技术，使谐波源有高品质的输出电压波形。分析了该谐波电压源的特性。实验表明，该系统具有良好的静态性能和动态性能。按该控制方案完成了一台300kVA实验装置的研制．该装置输出的电压波形能够满足相关设备测试需求，同时能够模拟电网中的电压跌落、电压波动等现象，为相关的大功率电力设备提供了较全面的电压测试。     

交-直-交变频装置产生的谐波对电力系统的影响

结合引黄工程的实际情况,分析了引黄工程中拟采用的交直交电流型负载换相同步电动机变频调速装置整流侧产生的高次谐波电流。计算了供电网各级母线谐波电压畸变水平和谐波电流分布,说明变频装置必须装设相应滤波器,才能达到国家对电能质量谐波标准的要求。     

有源滤波器在不同网络中的应用分析

介绍了并联型有源滤波器对谐波抑制的作用。基于电压检测控制的并联型有源电力滤波器相当于一个有源阻尼,对谐波分量呈现出阻抗特性,除了具有抑制谐波进入电网的能力之外,还能阻尼谐波共振。将并联型有源电力滤波器应用于两种不同类型的电力线网络,然后评估其在不同类型网络结构中的滤波和阻尼共振的性能。第一种电力网为220 V配电网,第二种电力网为简化的150 k V太阳能发电网络,容量为444.4 MVA。并且使用谐波共振模态分析和计算参与因数的方法来确定有源滤波器的最佳安置位置,使有源滤波器滤波和抑制共振的效果最优。     

基于电压补偿的低速永磁电机谐波抑制控制策略研究

扭矩扳子自动化检定装置用低速永磁同步电机通常工作于300 r/min以下,由于电机本体气隙磁场畸变、逆变器死区时间、开关管压降等非线性因素,电机在运行过程中会产生高次谐波,引起转矩脉动,导致加载过程中输出扭矩波动,影响检定过程。针对上述问题,提出了一种针对低速永磁电机的谐波抑制控制策略,建立了低速永磁电机的谐波数学模型,采用电压补偿的方法,根据谐波数学模型计算谐波电压补偿量,并采用PI控制,对电机运行过程中的相电流谐波进行抑制,从而减小扭矩扳子自动化检定装置的转矩脉动。通过仿真表明,该方法可以显著降低谐波,从而减小电机输出转矩脉动。     

现代交直流调速装置对电网的污染及装置容量与电网短路容量关系的分析

随着电力电子技术的迅速发展,先进的、性能优越的交直流调速装置得到了广泛的应用,但它却向电网注入高次谐波电流,引起电网电压、电流波形发生畸变,影响了其它设备的运行。本文以6脉波、12脉波晶闸管整流装置为例,分析了装置的控制角与换相角之间的关系,并给出了电压畸变率与短路容量比 S·C·R 之间的关系曲线,阐述了满足“规定”要求时,系统短路容量和调速装置容量的配合问题。     

电动汽车充电站入网谐波分析

为了研究电动汽车充电站产生的谐波电流对电网的影响,建立了单台三相不可控整流充电机模型,分析了多台充电机的谐波特征。分析结果表明,谐波治理装置对电动汽车充电站产生的25次及以上的谐波的治理效果并不明显,这些谐波电流流入电网后会产生谐波放大现象。因此,通过建立配电网谐波潮流模型和输电线路谐波阻抗精确模型,给出谐波电流放大倍数计算公式。利用理论分析结果和谐波电流放大倍数计算公式,分析电动汽车充电站对系统各节点的电流和电压的影响。对IEEE 14节点系统进行算例分析,结果表明:节点与谐波源的电气距离越近,节点电压变化越大;电动汽车充电机产生的高次谐波流入电网后,存在明显的放大现象,应予以重视。     

背景谐波电压影响公共连接点谐波电流的研究

用户装设交流滤波装置后,背景谐波电压也会影响用户公共连接点(简称PCC)谐波电流.首先建立这类供电系统简化模型,结合各种工况的谐波潮流分析,研究PCC谐波电压和谐波电流的实质、背景谐波电压的影响,并提出用户PCC实际注人系统的谐波电流的工程计算方法.通过典型工程实例各种工况下测试结果,分析验证背景谐波电压对用户PCC谐波电流的影响.理论分析和实践结果表明分析方法的有效性和可行性,在工程应用中可分析、解决相关问题.     

配电网电压无功和谐波综合控制研究

为避免谐波问题造成电气设备的损坏,根据谐振阻抗型混合有源滤波器(RITHAF)的滤波能力,把RITHAF加入电压无功控制装置(VQC),提出了一种具有电压调节,无功补偿和谐波抑制功能的配电网电能质量治理装置。分析了系统谐波放大产生的原因及抑制策略,建立了电压无功谐波的综合控制模型和基于改进人工鱼群优化控制算法。通过Matlab仿真分析,验证了该装置及控制策略的有效性,在调整电压和无功功率的同时有效地抑制了谐波放大,有效地保护了电力设备。     

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

考虑牵引网谐波耦合的动车组辅助变流器启动特性分析

动车组辅助变流器运行在谐波含量较高的线路时频繁出现启动失败故障,线路试验结果表明牵引网高次谐波含量与启动失败存在相关性。为研究牵引网谐波电压对交直交型辅助变流器启动过程的影响,首先建立了车载单相变压器谐波模型,分析了牵引网谐波对车载牵引变压器辅助绕组的渗透特性。建立辅助变流器滤波电路谐波模型,对其串联谐振进行理论分析。建立单相不控桥式整流电路的数学模型,理论分析了交流侧谐波对不控整流电路的影响。对发生辅助变流器启动故障的CRH某型动车组的进行测试,对电压进行了谐波分析。根据实测数据对交直交型辅助变流器预充电过程进行仿真分析,与理论分析结果进行了对比。研究结果表明,牵引网谐波会明显渗透到车载牵引变压器辅助绕组,当滤波电路参数与牵引网谐波不匹配时,将激发滤波电路串联谐振,使滤波电容电压严重畸变,会使变流器不控整流阶段的直流侧电压升高,导致辅助变流器出现预充电启动失败故障。对深入研究谐波环境下动车组辅助变流器特性及滤波电路元件参数选取具有一定的指导意义。     

基于ATmega128的VVVF中频电源设计

基于ATmega128单片机的智能化特点,设计了一种新型变压变频中频电源.该电源采用斩波调压和逆变调频相结合的方法实现变压变频功能,具有电压、频率独立调节的优点.与传统SPWM方式相比,利用面积中心等效法原理产生SPWM信号,输出波形具有更好的对称度,显著减小了高次谐波分量.为验证理论分析,设计了一台1kW/2kHz的实验样机.实验结果表明,该电源电压幅值和频率可实现独立调节而互不干涉,结构简单,在内圆磨床和电动工具等应用中频电源的领域具有很好的实用价值.     

基于阻抗分压原理的牵引网谐波谐振研究

为了研究牵引网谐波谐振特性,建立了基于戴维南谐波电压源模型的牵引供电系统车网互联谐波电路模型,采用阻抗分压原理分析了牵引网谐振过电压的产生机理。利用Matlab/Simulink仿真软件研究了牵引网谐波谐振特性及谐振过电压现象。仿真结果表明:当机车变流器交流侧电压谐波含量较大的频率与牵引网谐振点频率重合时,将导致车顶网压谐波含量较大从而造成牵引网谐振过电压的出现,通过改变机车变流器斩波频率或供电臂长度可以抑制牵引网谐振过电压。     

基于谐波状态空间建模的变换器交直流谐波耦合特性分析

基于谐波状态空间(HSS)理论对变换器进行建模,深入分析了变换器交直流谐波耦合特性。首先,通过数学推导,采用HSS理论对三相AC/DC变换器拓扑进行建模。HSS模型将交直流侧的各次谐波包括在内,反映了各频次谐波变量的作用关系。其次,通过该模型推导变换器的谐波传递函数,建立耦合阻抗图,分析交直流谐波耦合特性。该模型根据微电网中常用的电压源型三相AC/DC变换器建立,给出了变换器交直流谐波耦合阻抗的全局关系,可探究变换器两侧各个频次的谐波特性,并用于变换器并联、级联等结构的谐波分析。最后,在PLECS平台中搭建电压源型三相AC/DC变换器模型,与HSS模型计算结果进行对比,并通过实验验证了所提模型与谐波耦合特性分析的准确性。     

VVVF变频器驱动高功率密度异步电机的电源谐波研究

为了探讨电源谐波对VVVF变频器驱动高功率密度异步电机运行性能的影响，采用异步电机的谐波等效电路法分析了谐波对电机损耗和转矩的影响，建立了变频器驱动高功率密度异步电机的系统模型，给出了不同电源下电机损耗和转矩的仿真结果及电机和变频电源最佳匹配的方法。仿真结果表明，电源谐波加剧电机发热，降低电机的带栽能力和功率密度。     

一种基于Boost电路的新型矩阵变换器及其谐波分析

在交-直-交矩阵变换器的中间直流环节上串联-工作在高频脉冲状态下的Boost升压电路,形成了一种基于Boost电路的交-直-交矩阵变换器Boost MC(boost matrix converter).利用其在高频脉冲状态的升压能力,达到提高矩阵变换器的电压传输比的目的.推导了相关的数学模型,讨论了Boost电路的不连续导通(DCM)工作模式,分析了电路拓扑结构,重点讨论了Boost MC的升压原理并对输入电流和输出电压进行了谐波分析.仿真试验结果验证了该方案的有效性和正确性,电压传输比可达到1.0以上,输出电压波形非常接近正弦波,谐波含量增加不多,且主要为开关频率附近的高次谐波.     

变频调速异步电机模型研究

目前，对ＶＶＶＦ调速系统的研究大多放在降低电压畸变率上，本文给出了计算电机谐波电流、谐波转矩模型，后面二个数据将更有效地描述变频系统性能，最后给出了计算与实验结果。     

基于能量控制策略的直-交变换器的研究

介绍了采用能量控制策略的Buck—Boost直-交变换器,对该变换器的拓扑电路、工作原理以及控制策略进行分析和仿真。仿真结果显示：在相同的开关频率下,采用能量控制策略比SPWM的输出电压的谐波分量小,对电网电压波动和负载扰动无明显动态调整过程。该控制策略可应用于高性能正弦交流电压源和变频变压系统中。     

High‐order harmonic resonance phenomena of a voltage‐sourced converter in cable system

This paper presents high‐order harmonic resonance phenomena of voltage‐sourced converters (VSC). When a voltage‐sourced converter is connected to a power system with cables, there is a possibility that minute high‐order harmonic voltages of a voltage‐sourced converter are magnified by a series resonance and a parallel resonance, and high‐order harmonic resonance phenomena are determined by this study. The cause of high‐order harmonic resonance phenomena is investigated and elucidated by the analysis using EMTP. In addition, it is verified that high‐order harmonic resonance phenomena occur as a practical matter. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(3): 26–35, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20054