TWACS出站信号传输特性的仿真与分析

双向工频通信(TWACS)是一种利用电网基波波形的微小畸变来携带信息的通信技术。本文根据其工作原理,建立了工频通信出站信号在配电网中的调制和传输模型,提出了影响信号传输的诸多因素,并进行了理论分析和仿真实验,同时指出了在信号接收端调制信号与电压波形过零点时刻不一致的问题。最后本文利用时频分析的方法来解决此过零点时差对信号解调的干扰。     

带返回信号的工频集控装置

工频集控装置是带返回信号的三遥装置,它利用电力线上电压波形过零点前后制造畸变,并对畸变进行编码来传送信息。本文通过理论分析与试验证明:畸变电流与短路阻抗的倒数成正比,各用户变压器容量虽然小,但短路时的电流增长达1/Z倍(Z为阻抗百分数)。故电流信号强度ΔI/I>5％,能可靠接收。返回信号就是利用这个特征进行传送接收的。它完善了工频集控装置。     

基于工频通信的抽油机电机远程监测系统集中器设计

基于工频通信(TWACS)方式,设计了一套应用于油田的抽油机电机远程监测系统集中器装置。方法为利用电压过零点调制的原理,通过配电网电压和电流分别携带微弱畸变信号来实现双向通信,从而实现集中器对抽油机电机各种电气参数进行远程实时监测和电机故障报警。经过现场试验运行,满足可视化操作要求,达到实际应用所需精度。     

一种永磁同步电机转子位置检测及标定方法

针对永磁电力推进系统转子位置检测应用需求,采用旋转变压器和数字转换芯片AD2S1210作为位置检测的技术方案。对旋转变压器常规信号调理电路进行了改进,降低了信号失真,抑制了高频干扰,提高了检测精度。采用测量绕组电压过零点与旋转变压器检测信号过零点的相位差,实现转子位置初始角的标定。最后,实验验证了位置检测系统中调理电路的有效性和转子位置初始角标定的精确性。     

光伏并网逆变器中工频变压器的磁饱和抑制

受功率开关管不对称动作、死区时间及电流传感器偏置电压采样等因素的影响,并网电流中存在一定的直流分量,导致工频变压器的铁心饱和。此处提出了一种工频变压器的磁饱和抑制方案,并深入分析了其抑制原理以及系统的调节器设计。该抑制方案是通过检测工频变压器的初级电流来作为铁心工作状态的反馈信号,同时在并网电流环外加入一直流偏置修正环,实现对每个低频输出周期并网电流的偏置修正,从而避免了工频变压器的磁饱和,消除了传感器偏置电压采样的影响。实验结果证实了理论分析的正确性和可行性。     

我国低压电网台区噪声特性研究

低压电网载波通信需要克服电网上的噪声。通过实践研究和数学分析发现,我国电压电网的噪声具有工频变化规律;在工频电压过零点附近,噪声最小;在工频电压峰值附近,噪声最大;高频噪声分量小,低频噪声分量大。载波通信应采用较高的载波频率,在电压过零点附近分时通信。     

工频通信信号在配电网中的传播及其组网方案

工频通信技术是一种以中低压配电网络作为信号传输信道的通信技术．其调制信号能穿过工频变压器传输,通信可靠性高。文章分析了输配电网络和配电变压器对信号传输的影响,并探讨了工频通信系统的组网模式,为在配电网中设计高速工频通信产品提供参考。     

电力线双向工频通信信号传输特性的仿真及现场应用研究

为寻找适应复杂信道环境的双向工频通信解调方法,结合系统电压相位分析了工频调制信号的时域特征,进而采用时频分析方法研究工频调制信号的幅度衰减和时延情况;通过仿真分析并结合电网现场测试发现,以本地电压过零为基准进行的传统解调方式存在缺陷,除了电网干扰外,信号收发端电压相位差会导致解调时域出现偏差从而降低通信性能,而电压相位差与线路阻抗、负载、变压器连接方式等多种因素有关,无法事先确定。基于此,提出了改进工频通信性能的解调新方法,发送端增加基于伪随机序列编码的同步信息,接收端根据同步信息中工频调制信号的能量分布情况确定调制信号的实际时域,这样工频通信的解调就能够自适应收发端电压相位差从而提高通信性能,新方法的有效性通过现场规模化试验得到了证明。     

新型双Buck非隔离并网逆变器无功补偿研究

针对单相非隔离光伏并网逆变器在无功补偿时存在着并网电流在电网电压过零点处畸变的问题,提出一种新的调制策略,即工频开关管在正功部分采用有功调制,而在负功部分采用单极性调制,能较好地解决过零点畸变的问题。通过实验验证了该方法的有效件.并能满足VDE-AR-N4105认证要求。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

多复杂系数滤波器在风电并网变流器中的应用

同步信号对风电三相并网变流器的运行起着非常重要的作用,如何在电网电压畸变、频率波动或不平衡条件下快速、精确地提取出基波正序电压分量是同步信号检测面临的挑战。首先介绍了同步信号检测的滤波技术,当电网电压严重畸变和严重不平衡时,这些技术需要在精确度和动态响应之间进行平衡。然后提出了基于MCCF(多复杂系数滤波器)的同步信号检测技术,在非理想电网电压条件下不仅可以精确、快速地提取出正、负序电压分量,而且实现了对谐波分量的精确估算,从而在有源滤波器选择性补偿方面具有很大的应用潜能。另外,MCCF在锁相环、谐波分量提取、电能质量监测和孤岛检测技术中具有结构简单、灵活性强的特点。最后通过在MATLAB中建模仿真,验证了基于MCCF的同步信号检测技术的有效性。     

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。     

基于改进的RBAUKF的电力频率跟踪新算法

将电力系统的三相电压信号构造成一复信号,然后利用改进的RBAUKF算法对发生谐波和随机噪声干扰的电力系统电压信号进行动态估计和频率跟踪。针对电力系统中充满谐波畸变和随机噪声干扰,而复数型扩展卡尔曼滤波(ECKF)只是对非线性映射本身做某种线性近似等问题,在基于无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的基础上,提出改进的无迹卡尔曼滤波(RBAUKF)的估计算法,并与复数型扩展卡尔曼滤波做了相应比较。经过对几种暂态电力系号模型的仿真试验表明,改进的RBAUKF在计算复杂度和估计精度上都优于ECKF。     

基于滤波提升的SVG电力无功补偿研究

针对地铁电力系统稳定性要求高的需求,提出一种基于改进SVG的无功补偿装置,其主要由信号处理模块、处理采集单元、变流器以及三相电压输出端组成。在补偿过程中,由电网采集得到的电压信号从信号处理模块通过,信号处理模块中对应设置了自适应形态学滤波器对电流、电压信号进行滤波调理,去除冲击干扰,并获取SVG相位补偿的控制触发信号,进而实现对于变流器的电压补偿和无功功率调节。实验测试了5种不同类型的待无功补偿电能畸变信号,其结果表明,对于不同程度的电能畸变信号,所述装置能够进行有效的无功补偿,使得电压信号的整体畸变程度被控制在0.5%以下,从而使负载性能得到保障。     

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。     

基于改进递归小波的电力系统频率测量

信号复小波变换的相位谱包含了信号变化的丰富信息,利用电压信号的复小波变换相位信息检测电力系统频率,具有不受电压信号畸变影响、抗噪声能力强、精度高等特点.通过电压信号在特定尺度的改进递归小波变换(IRWT)系数的相位变化周期,可得到电压信号的频率.对理想信号和畸变信号的仿真计算结果验证了该算法具有精度高、速度快、鲁棒性强等特点,市电电压的频率实测结果表明该方法可用于实际电力系统频率的测量.     

基于高频交流链接技术的大功率高压直流电源

当前大功率直流电源普遍采用直流链接技术和无源功率因数校正方案,电网侧电流谐波较大、功率因数较低且尺寸较大。基于高频交流链接(HF AC link)技术的变换器具有优异的电网侧性能,且不需要大容量的直流储能环节和滤波电抗器,尤其是在大功率电源中有利于减小尺寸,结合串联谐振电路,还可以减小损耗,以满足移动平台对高功率密度、高效率的要求。采用状态平面图法分析了在三相激励条件下的串联谐振电路断续模式下的电流特性,并得到了精确的控制参数表达式,对串联谐振电路采用脉冲密度调制(PDM)的方式调节和稳定直流电源的输出。在对单脉冲电流特性分析基础上给出了基于电网相位进行前馈的控制策略,并构建了前馈和反馈控制相结合的控制系统并对其进行仿真和实验。实验结果与仿真结果一致,表明在负载电阻560Ω上产生28.6k W,即4k V的条件下,电压纹波低于1%,输入侧功率因数为1,各相电流总谐波含量低于5.5%。     

高压交流系统谐波限值研究

为了研究110kV以上电压等级谐波限值,提出了相邻各电压等级的总谐波畸变率限值的计算式。结合我国高压电网实际情况,补充了典型网络的参数,搭建了一个具有完备电压等级的网络。并且分析了谐波从低电压等级到高压交流系统的传递规律,得到了220kV和500kV电压等级总谐波畸变率和谐波电流的限值;500kV侧引入了UHVDC作为谐波电流源,考察了谐波从高压电网传递到低电压等级的传递规律,给出了500kV和220kV电压等级总谐波畸变率的建议值。     

混合动力系统电能质量扰动分析及治理

基于并联有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)和动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR),首先,搭建了包含光伏和风机的混合动力系统,用以模拟分布式电源接入配电网中产生的电能质量(power quality,PQ)扰动。其次,利用模糊逻辑、神经网络和自适应神经模糊推理系统控制算法对SAPF的动态性能进行优化,对电能质量扰动进行治理,使用人工智能技术进行管理,使光伏和风能系统均实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)。最后,在搭建的仿真系统中进行验证,线性负载和非线性负载输出侧谐波畸变率分别降至0.20%和2.05%,满足配电系统对于电能质量的要求。     

模块化并联型低压有源电力滤波装置的设计与工程应用

为滤除低压电网非线性负载产生的谐波,设计了模块化并联型低压有源滤波装置。在设计方案中,主电路采用三相3桥臂结构的3电平二极管箝位变流器,并设有软启动、直流侧稳压控制以及二级过压过流保护功能,控制电路采用数字模拟混合电路技术。针对国内工业用户的特点,在电容器回路中串接了特定电抗率的电感,给出了电容与有源滤波装置混合补偿结构。实验结果表明,该装置不但可有效抑制未被放大的谐波,且可使母线电流总畸变率从原来的39.4%降至6%以下,使母线电压畸变率从投运前的10.1%降至3.0%以下,使功率因数从0.58升至0.92以上,验证了该装置的有效性和应用价值。