基于谐波状态空间的车网耦合系统小信号阻抗建模和稳定性分析

随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加。高密度运行的动车组可能会引发车网耦合系统的低频振荡(low-frequency oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行。该文针对具有复杂电力电子结构特性的单相车网耦合系统,尝试将谐波状态空间方法(harmonic state-space,HSS)应用于车网耦合系统的小信号阻抗建模。首先推导了车网耦合系统的基于谐波状态空间HSS的小信号阻抗模型,分别通过Matlab/Simulink仿真平台与StarSim半实物平台验证了此模型的精确性;基于所搭建的模型,采用阻抗稳定性分析方法,成功地分析了多车并网引起车网耦合系统低频振荡的机理;最后分别定量研究了电力机车接入的数目和网侧感抗值对车网耦合系统稳定性的影响规律。理论分析和半实物结果表明,该建模方法可以实现简单且精确的车网耦合系统稳定性分析。     

基于谐波线性化的单相变换器改进镜像频率阻抗建模与稳定性分析

高铁动车组内部电力电子装置呈现出强耦合性与时变非线性特征,与牵引网阻抗的复杂交互使得牵引网侧电压电流出现低频振荡的不稳定现象。传统dq阻抗分析方法存在物理意义不明显、测量与建模较为复杂的缺点;而基于谐波线性化的传统镜像频率阻抗分析方法存在低频处建模不准确的缺点。针对这些问题,该文以CRH5型车为研究对象,提出一种单相变换器的改进镜像频率阻抗模型,分析了谐波在单相变换器中的产生机理与传递规律,阐述了系统参数对于低频振荡的影响机理。基于MatlabSimulink仿真平台,将该模型与传统3种镜像频率阻抗进行了对比,验证了该模型的准确性;最后,基于StarsimHIL半实物平台,对理论分析的结果进行了验证,进一步证明了该模型对于研究单相系统低频稳定性的有效性。     

弱电网下VSC的多维度建模及稳定性分析

为研究弱电网下电压源型变换器(voltage source converter,VSC)的稳定性,建立了 3个维度下的小信号阻抗模型,具体为从交流侧维度建立的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)模型、从直流侧维度建立的单输入单输出(single input single...     

车网耦合系统谐波谐振特性研究

交直交机车产生的高次谐波容易在牵引网上引起谐波谐振,导致牵引网上电压升高,影响到电力机车的正常运行.文章利用实测谐波电流数据推导机车谐波电流源,在 MATLAB/SIMULINK平台上搭建车网耦合系统模型,基于阻抗分析车网耦合系统谐振机理及放大特性,进一步研究了不同因素对车网耦合系统谐波谐振的影响规律.结果表明, 短路容量、机车位置、供电臂长度等因素改变对车网耦合系统谐波谐振特性影响显著,可为谐波谐振抑制提供参考。     

牵引供电系统车网高次谐波耦合的研究

基于对交-直型机车与交-直-交型机车谐波特性的分析,对车网系统之间的耦合作用机理进行了阐述,研究了网侧电压谐波对交-直-交型机车变流器的作用机理,并以单线直供牵引网为例绘制了系统谐波阻抗波形图.建立了高次谐波车网系统仿真模型,利用仿真手段对车网耦合作用机理进行了深入研究和验证.得出的结论对今后研究及治理车网高次谐波耦合现象可起到重要的参考作用.     

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。     

基于谐波传递函数矩阵的单相并网系统建模研究

弱电网下,电压源型并网逆变器锁相控制环节引入的频率耦合作用会恶化并网系统稳定性,传统基于阻抗的数学模型尚不能准确反映弱电网下级联系统在低频段的谐振特性及稳定性。文中针对单相并网系统无穷、链式的频率耦合特点,建立考虑偶次频率耦合的多输入多输出谐波传递函数矩阵数学模型,据此提出具有明确物理意义的单输入单输出阻抗模型,讨论该阻抗模型的简化降阶方法及其在基波频率处阻抗特性,指出仅考虑正负两倍基波频率搬移的频率耦合作用已较好地保证了模型的准确度。进一步,基于所提阻抗模型研究电网阻抗及几种常见正交信号发生器对单相并网系统稳定性的影响,表明电网阻抗会影响逆变器输出阻抗,锁相环环路中等效滤波环节会改善弱电网下系统的稳定性。仿真和实验测量验证了所提单相并网系统阻抗模型正确性及其应用于弱电网下并网系统谐波稳定性分析的有效性。     

基于谐波传递矩阵的MMC换流站频率耦合特性建模与分析

模块化多电平换流器(MMC)应用于柔性直流输电系统可有效降低输出谐波和开关损耗,同时也带来突出的系统稳定性问题。阻抗稳定性分析方法可用来分析MMC系统运行时产生的稳定问题。现有文献建立的MMC阻抗模型均为正序阻抗和负序阻抗相互解耦的序阻抗模型,并通过单入单出的阻抗稳定判据分析系统稳定性。然而,MMC在低频段呈现较为显著的频率耦合特性,此时正负序阻抗不再解耦,仍使用单入单出的稳定判据无法精确判定系统稳定性。文中通过分析扰动分量与稳态谐波的交互作用,研究了MMC频率耦合产生机理,进一步采用谐波传递矩阵建立了定交流电压控制下MMC频率耦合模型,并分析了频率耦合特性的主要影响因素和对稳定性的影响。最后,基于MATLAB/Simulink搭建的仿真系统结果验证了所建立频率耦合模型精度和系统稳定性分析结果的正确性。     

三相LCL型逆变器序阻抗简化建模方法及并网稳定性分析

随着分布式电源大量接入电网,配电网呈现明显的电力电子化趋势。作为功率变换接口的逆变器,其与电网的交互稳定性问题不可忽视。对三相并网逆变器进行合理的阻抗建模是分析并网系统稳定性和谐振特性的前提,谐波线性化方法作为物理意义明确的阻抗建模方法受到广泛关注。以三相LCL型逆变器为研究对象,建立了典型锁相环的谐波线性化模型,获得了表征频率耦合效应的阻抗矩阵。基于此,提出一种谐波线性化简化建模方法,对采用典型电容电流反馈控制策略的三相LCL型逆变器进行了阻抗建模。进一步,计及电网阻抗与逆变器阻抗矩阵的交互作用,对多输入多输出系统模型进行变换,获得了适用于稳定性判据的单输入单输出正负序阻抗模型。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提谐波线性化简化建模方法及相应阻抗模型的准确性和其用于稳定性分析的有效性。     

弱受端场景下角型链式STATCOM接入HVDC系统的阻抗建模及稳定性分析

为抑制电网换相换流器型高压直流输电(line-commutated converter based high-voltage direct-current,LCC-HVDC)换相失败的发生,静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)在受端系统得到应用。然而随着LCC-HVDC系统的发展及新型电力系统的构建,受端电网呈现弱电网的特征。在弱电网条件下,LCC-HVDC系统、STATCOM与弱受端电网交互作用容易引发谐波振荡。该文采用阻抗分析法分析了含角型链式STATCOM的LCC-HVDC系统与受端电网的交互稳定性问题。首先提出一种改进的LCC交流电流和直流电压计算方式,以避免LCC复杂的换相开关函数的线性化。然后基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,分别推导了LCC-HVDC系统以及角型链式STATCOM的多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)阻抗模型。此外,为了便于阻抗测量和稳定性分析,将MIMO阻抗模型等效转化为单输入单输出(single-input singl...     

考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分

提出了一种考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分方法。首先,利用主导波动量法估算出系统侧谐波阻抗,然后根据背景谐波电压的波动情况,采用均值漂移算法对背景谐波电压数据进行聚类处理,按照电压值分为不同的数据段。最后,利用偏最小二乘法计算各个数据段谐波责任,加权求和得到关注时间段的谐波责任。为验证方法的有效性,分别在实验电路和IEEE 13节点测试系统上进行仿真分析,结果表明,所提方法提高了谐波责任划分的准确度,能有效克服背景谐波电压变化对责任划分的影响。     

SPWM的谐波及抑制

本文对SPWM的谐波及其分布规律进行了分析,讨论了SPWM逆变器的主要参数对谐波频谱变化的影响,归纳了工程实际中采用的几种谐波抑制方法。     

唐山供电公司对谐波源用户的谐波测试及治理

唐山供电公司本着"谁干扰、谁污染,谁治理"的原则,有计划、有步骤地对谐波源用户开展谐波测试工作。对谐波超标的单位下达整改通知书,令其整改,效果明显。为唐山电网的安全、稳定、经济运行发挥了一定的作用。     

背景谐波波动情况下的谐波责任定量计算

谐波污染给电力系统带来多方面的危害,对污染责任进行定量划分已经成为电能质量管理中刻不容缓的问题。已有文献主要针对背景谐波不变的情况,而实际中背景谐波是随时间发生变化的。文章提出了细分复数域极大似然估计方法,实现了在背景谐波波动情况下等效谐波阻抗的准确计算,并进而定量确定关注谐波源对特定母线的谐波污染责任。通过将波动的背景谐波细分成变化分量和近似不变分量,推导得到了以矩阵语言表达的细分复数域极大似然估计方法。对IEEE 14节点系统进行仿真,结果表明所提方法在背景谐波波动情况下计算关注谐波源对特定母线的谐波污染责任是有效的。     

谐波抑制中的滤波器及其拓扑

在现今的电网运行系统中,为保证电能质量以及电网中精密设备的安全,需要对谐波进行抑制。通过使用有源电力滤波器和无源滤波器来对谐波进行抑制,以使得电网能够正常的输送良好的电能。     

唐山供电公司对谐波源用户的谐波测试及治理

唐山供电公司本着"谁干扰、谁污染,谁治理"的原则,有计划、有步骤地对谐波源用户开展谐波测试工作。对谐波超标的单位下达整改通知书,令其整改,效果明显。为唐山电网的安全、稳定、经济运行发挥了一定的作用。     

Harmonic convergence

This paper deals with the IEEE 519-1992 standard for understanding harmonics and applying harmonic limits in power systems. The general intent of IEEE 519 is to limit harmonic current from individual customers and to limit distortion of the system voltage provided by utilities. This article discusses some of those areas of confusion as well as related issues that are helpful in working with harmonic limits     

电网环境中谐波的危害及其治理

介绍了电网谐波的产生以及它在相关行业中的危害。详细阐述了采用HPD进行谐波治理的方法,并采用3个案例进行辅助说明。实践证明,HPD谐波治理方法能有效治理电网中的谐波。     

计及谐波视在功率的谐波源识别方法

为正确识别电力系统公共连接点处的主要谐波源,基于IEEE 1459功率标准定义的谐波视在功率,提出了一种基于该功率指标进行判断的主谐波源识别的新方法。根据叠加定理分别定义系统侧和用户侧等值谐波源单独作用时引起的谐波视在功率,通过直接对比二者的大小,判断出主谐波源的位置是系统侧或用户侧。提出的方法可以考虑各次谐波电压、谐波电流的综合影响,进而识别出公共连接点处综合主要谐波源。最后通过IEEE 13节点系统仿真和某钢铁企业实测数据均验证了所述方法的合理性。