改进型三相V/v牵引变压器及其综合补偿方法

三相V/v变压器在高速铁路中广泛使用。高速电力机车作为单相PWM 负载,在电网产生严重的负序、3 次谐波和频带较宽的高次谐波电流。该文提出由三相三绕组V/v变压器、无源滤波器和三相电压源逆变器(voltage source inverter,VSC)组成的综合补偿系统。三相V/v 变压器带补偿绕组,补偿绕组采用零等值阻抗设计,直接匹配为VSC电压等级,省去两台降压变压器;无源滤波器采用感应滤波技术设计,包括3 次单调谐滤波器和高通滤波器;VSC 仅补偿负序电流,降低了开关频率。详细阐述了系统方案,利用等效电路分析基于感应滤波技术的谐波抑制原理,得出滤波器设计方法,推导负序电流补偿原理,并提出一种新的参考电流检测算法。该算法避免了检测网侧相电压而三相V/v变压器无网侧中性点的矛盾,采用准比例谐振VSC 控制方法,在电网频率波动时仍有良好的电流跟踪效果。仿真与实验结果验证了所提方案和控制方法的正确性。     

新型电气化铁道电能质量综合治理装置

电气化铁路的牵引负荷引起的谐波电流和负序电流会给电力系统带来干扰.针对安装有阻抗匹配平衡变压器的牵引变电所,提出在2个牵引臂安装电能质量综合治理装置的方案解决牵引变电站的谐波、负序和无功补偿问题.该装置由感应滤波变压器和可逆PWM整流器组成,感应滤波变压器滤除3、5、7次主要次谐波并补偿部分无功,可逆的PWM整流装置动...     

节能滤波型变压器及其整流系统关键问题研究

提出了一种基于感应滤波技术的节能滤波型整流变压器及其12脉波整流系统,重点解决现有整流变压器及其系统谐波污染严重、损耗大及效率核算困难等难题。该整流变压器负载绕组采用Y/△结构以抑制5、7次特征谐波,通过滤波绕组及其感应滤波装置对11、13次谐波进行治理与隔离。基于现有的感应滤波技术及其实现条件,新型整流系统谐波抑制效果优良,并可极大降低变压器铁芯的谐波磁通,具有节能的效果。在方案介绍的基础上,重点对新型整流系统的感应滤波技术、效率核算及无功补偿引起的谐波放大等关键技术问题进行分析与研究。仿真结果表明其相关技术问题可以有效解决,且谐波抑制和节能效果良好。     

电气化铁道负序、谐波及无功电流实时检测

电气化铁道牵引机车的单相非线性,导致供电系统含有大量负序、谐波及无功电流。基于有源滤波器补偿的电气化铁道牵引供电系统,关键是补偿电流的检测。检测方法影响补偿的内容及结果的精确性及实时性。根据瞬时无功功率理论,提出一种能综合补偿电气化铁道牵引供电系统负序、谐波和无功电流的检测方法。该方法通过无延时的两相虚拟,不存在相序延迟,能检测出系统中含有的谐波及无功电流,通过平衡变换原理,能检测出负序电流。同时该检测方法的应用不受平衡变压器限制。通过综合补偿理论分析和仿真结果证明,该检测方法具有实时性好、检测精度高的特点。     

采用V/v变压器的高速铁路牵引供电系统负序和谐波综合补偿方法

为解决高速铁路牵引供电系统中的负序、谐波电能质量问题,提出采用铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)进行负序和谐波电流综合治理。RPC包含共用直流侧电容的背靠背形式的两变流器,控制其功率能够实现负序补偿和谐波抑制。分析RPC的基本结构和补偿原理后,提出三相V/v变压器下负序和谐波补偿电流检测方法,为保证RPC直流侧电压稳定和实现负序和谐波补偿,提出RPC直流侧电压和两变流器电流控制策略。最后,进行仿真验证。仿真结果表明,在该文提出的负序和谐波检测方法及控制策略下,RPC具有良好的负序和谐波补偿性能。     

一种新型电气化铁道电能质量综合补偿

针对电气化铁路单相整流方式带来大量负序、谐波和无功的特点,结合多功能平衡变压器具有低压两相端口和低压三相端口的特点,提出一种采用三相电压源变流器(VSC)结合晶闸管投切电容器(TSC)构成的电能质量补偿系统。两套多组TSC补偿绝大部分无功能量,VSC通过电感直接与多功能平衡变压器低压三相端口相连,补偿谐波、负序和剩余的无功分量,降低了VSC容量,有利于工程应用。详细讨论了方案及其特点,设计了无功分配策略,根据理想补偿效果,通过构造虚拟电流,推导了基于磁动势平衡原理的补偿算法,建立了补偿等效电路模型并得到了补偿电流关系式,得出了参考电流实时检测和无功电流分配方法。仿真和实验证明所提方案的正确性。     

基于高频隔离的级联型H桥补偿器的仿真

提出了一种新型的基于高频隔离的级联H桥式补偿装置.与传统应用于三相三线制系统星形联结的级联变换器不同的是,此拓扑引入一个带有高频变压器的三端口双向直流变换器,可以补偿系统中的负序电流,使得能量可以在各相间流动.此电路可用于三相三线或四线制系统,能降低系统直流侧二次脉动.通过适当的控制方法,可以补偿负序、无功以及谐波电流...     

新型自耦感应谐波屏蔽电力变压器的通用模型及谐波模型

针对大功率电力电子变流系统的谐波抑制与无功补偿要求,提出了一类新颖的自耦感应谐波屏蔽变压器及相关的感应滤波技术.分析了由变压器绕组及配套调谐装置所构成的谐波模型,并建立了相应的谐波等效电路模型.在此基础上,通过详细的理论推导阐释了变压器感应滤波技术的工作机理,得出了将谐波屏蔽于变压器二次侧绕组所需要满足的变压器阻抗条件...     

应用感应滤波原理构建的直流供电系统

提出一种由感应滤波原理构建的直流供电系统,该系统主要由相控6脉波大功率整流桥和感应滤波整流变压器组成。基于超导回路磁链守恒原理,从场的角度描述了感应滤波的工作原理;建立了感应滤波的谐波模型与等值解耦电路模型,从路的角度推导了感应滤波的阻抗条件,说明了滤波回路总阻抗对滤波效果的影响。通过对直流415V,22kA样机系统的现场测试,验证了理论分析的正确性,同时表明,整流变压器铁心中谐波磁通大为降低,主要特征谐波电流大部分在整流变压器的二次侧和滤波侧流动,对网侧而言,滤波效果好、功率因数高,在谐波治理的同时提高了系统运行效率。     

不平衡电网下模块化APF分序并联控制策略

针对不平衡电网下大容量谐波补偿,提出一种模块化有源电力滤波器APF分序并联的控制策略。采用两个子模块组成一个大的功率单元,两个子模块一个采用正序电压和电流控制,补偿正序谐波;另一个采用负序电压和电流控制,补偿负序谐波。在谐波的检测上采用指定次谐波多同步旋转坐标检测方法,并对滤波环节加以优化,降低了谐波电流采样延时。搭建了Matlab仿真模型,仿真结果表明不平衡电压下负载电流谐波得到很好地抑制,验证了该控制策略的可行性。     

基于自适应理论的FBD法在有源滤波器中的应用

为了更好地进行谐波、负序和零序电流的补偿与控制,针对有源电力滤波器(APF)中谐波电流检测方法进行深入研究,提出一种基于自适应原理的FBD谐波电流检测新方法。首先分析了传统FBD算法检测谐波电流的原理,该算法因受限于低通滤波器,影响了谐波电流的检测精度与速度;然后分析了FBD算法和自适应谐波电流检测算法的结构,二者结构具有相似性,提出使用自适应补偿调节内核LMS算法取代FBD检测算法中的低通滤波器;最后分别将改进的FBD法与传统的FBD算法应用于APF中进行工程试验测试。试验结果表明所提改进算法在APF应用中具有可行性及有效性。     

基于感应滤波的工业整流系统潜在谐波放大及防治措施

在高耗能企业中采用12脉波感应滤波技术能有效治理谐波、低功率因数等电能质量问题。但在实际工程应用中,由于系统阻抗参数波动以及变压器、感应滤波装置参数匹配、设计不当等原因,产生低次谐波电流放大的现象,导致感应滤波系统的滤波性能受到影响,严重时会威胁整个感应滤波系统的安全运行。本文从理论上分析了谐波放大现象的机理,建立了系统谐波作用的数学模型,给出了在变压器滤波绕组侧采取混合有源滤波或对无源滤波装置优化设计两种防治谐波放大的方案。该方案在某电解铝企业得到了应用,有效解决了低次谐波放大现象,仿真及工程现场运行验证了理论分析的正确性。     

一种高压大容量有源电力滤波器研究

提出一种新型的基于变压器谐波电流补偿的高压大容量有源电力滤波器。变压器采用副方多补偿绕组结构,原方绕组与谐波负载相并联,副方补偿绕组分别与逆变器相联。实时检测变压器原方绕组的谐波电流,通过逆变器产生与原方绕组谐波电流成比例的谐波补偿电流注入变压器副方多补偿绕组中。当原、副方绕组的谐波电流满足谐波电流补偿条件时,变压器原方绕组对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输导高压电力系统中的谐波电流流入变压器支路。仿真结果证明了这种滤波新原理的正确性。     

谐波及有功电流检测的自适应线性神经元方法

为了提高谐波及有功电流检测的灵活性,提出了一种新型的基于自适应线性神经元结构的检测方法.通过线性神经元的自适应预测和滤波结构,对坐标变换后产生的直流量进行提取,直接分离负载电流基波正序、负序、零序及有功分量,并按不同的补偿目标进行多种的组合.通过仿真试验表明:算法能够对有源电力滤波器谐波电流、有功电流和不对称分量的综合...     

适用于高压大容量工况的新型并联有源滤波器

提出一种基于谐波磁通补偿原理的新型并联型高压大容量有源电力滤波器.通过对带气隙的线性并联变压器的电压方程分析可知,当满足谐波磁通补偿条件时,可使变压器支路在有源滤波器投入后对谐波呈近似为0的低阻抗、对基波呈高阻抗,从而疏导电力系统中的谐波电流.新滤波器的谐波电流检测位置位于并联变压器支路上,检测电流与反馈电流共铁心.并联变压器的二次侧采用多个补偿绕组的结构以解决有源滤波器的大容量问题.仿真和实验结果证明了该方案可以取得良好的滤波效果.     

可同时补偿电压不平衡的串联型有源电力滤波器

文章中的串联型有源滤波器是与无源滤波器配合使用的,它除了可以改善无源滤波器的滤波效果之外,还可以同时补偿三相中点接地系统中的电源电压不平衡.提出的检测电流谐波和电压中负序零序分量的方法都基于瞬时无功功率理论,检测算法较为简单并且实时性好.最后仿真结果验证了检测算法的正确性.     

基于瞬时值的SVC无功及负序补偿算法

无功补偿的难点在于如何补偿三相不平衡以及如何有效地滤除低次谐波,尤其是2次谐波。笔者提出了一种基于瞬时值的SVC无功及负序补偿算法,将补偿网络分为正序和负序,分别用于校正功率因数和补偿三相不平衡。不同于传统的利用向量进行推导的方法,该算法利用瞬时值计算补偿电抗,并给出了对比仿真波形图,与向量计算的方法比较,证明该算法比较简单和方便。     

基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波方法研究

针对电力电子装置谐波源,提出基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波新方法。该方法在谐波源前串联变压器,二次侧以基波单调谐环节作为负载,该环节使得基波电流无衰减通过,而对于谐波电流呈现高阻抗,从而使得变压器一次、二次侧只含有基波电流和谐波电压,电源侧基本不含谐波成分,达到滤除谐波的目的。建立了系统模型并利用Matlab仿真对比分析,结果表明,此无源滤波方法不仅滤除谐波电流效果明显,而且能够有效滤除谐波电压。     

高速和重载电气化铁路V型接线牵引变压器负序补偿研究

为解决V形接线形式牵引变电所引起的负序问题,首先分析了V型接线形式负序产生机理。在此基础上提出基于潮流控制器(PFC)的补偿方法,该方法采用2个单相背靠背连接的变流器在变压器次边2个端口进行功率交换和补偿,容易实现异相供电补偿模式和同相供电补偿模式,同时分析了基于PFC装置的负序补偿原理及电流检测方法,其中电流检测方法采用瞬时无功功率理论。最后对补偿方案进行了仿真验证,仿真结果表明所提方法能取得良好的补偿效果。     

集成电抗型电力感应调控滤波系统

为满足电气装备高功率密度的发展趋势,提出一种集成电抗型电力感应调控滤波系统(controllable inductive power filtering system with integrated reactor,CIPF-IR)。感应滤波技术充分发挥变压器电磁潜能,使谐波电流被屏蔽在变压器低压侧;集成滤波电抗通过将特定变压器绕组与供电绕组功率解耦,实现电气设备的小型化设计。介绍了新型变压器,并获得其电感矩阵;建立CIPF-IR系统的等效电路模型和数学模型,探讨集成电抗耦合度、虚拟阻抗与谐波滤除率之间的关系,揭示了互感对滤波性能影响。对新型变压器样机进行测试,结果表明:集成电抗器具有良好的线性度、与其他绕组耦合度低等特点;CIPF-IR系统能加强感应滤波性能,减少谐波对变压器损耗;集成电抗与感应滤波绕组结合具有可行性和有效性。