地铁供电系统APF谐波抑制研究

随着电力电子变频器装置以及各种非线性负载的大量使用,地铁供电系统的谐波也随之增多。地铁牵引变电所采用24脉波整流机组进行整流极大地降低了牵引供电系统的低次谐波。但这主动式谐波治理方案并不能有效减少地铁低压供配电系统谐波含量。为进一步减少供电系统的谐波,提出在降压变电所0.4 k V侧安装有源电力滤波器(active power filter,APF)以对低压侧谐波进行有效治理。阐述了24脉波整流机组以及APF的工作原理;在基于瞬时无功功率理论的ip-iq法的基础上引入平均电流控制器和PI调节器替代低通滤波器,提出一种改进型的谐波电流检测方法并在此基础上对APF的控制策略进行分析;最后在Matlab/Simulink平台构建仿真模型进行验证,仿真结果表明所提出的基于谐波电流检测算法改进型的地铁供电系统APF对谐波抑制的有效性。     

非理想电压下有源电力滤波器的电流检测

分析了有源电力滤波器（APF）电流（ip-iq）检测法中影响检测精度的因素，包括低通滤波器和锁相环的频率及相位检测误差．为消除电流检测中非理想电压带来的锁相环检测误差，提出改进的电流（ip-iq）检测法．在该方法中，将APF直流侧电压的调整部分单独考虑，调整量加入到经过低通滤波器滤波并经反变换环节得到的基波电流信息中．这样，未经过反变换的直流侧电压调整值不受锁相环误差的影响．仿真验证了改进方案能有效降低非理想电压对电流检测精度的影响，提高APF性能．     

电力有源滤波器的关联指令分区控制研究

对电力有源滤波器(APF)采用关联指令分区(CRS)控制方法进行了研究．研究了APF中电流补偿关联指令的构成和计算方法，并对采用CRS控制的APF进行了实验研究．结果表明，APF中的控制关联指令由补偿指令电流和电网电压构成；关联指令控制方法用于APF中，能取得满意的补偿效果．     

基于三电平电压源变流器的同相牵引供电方案研究

提出了基于二极管箝位型三电平电压源变流器的同相供电综合潮流控制器方案.综合潮流控制器(CPFC)装置主要由两个背靠背的单相二极管箝住型三电平电压源变流器构成,主要用于传递有功功率、补偿无功功率及谐波,使得牵引供电系统相对电力系统而言,是一个三相对称纯阻性网络.分析了三电平电压源变流器的主电路结构,提出了三电平载波PWM电流控制和电容中点电压平衡控制策略.Matlab/Simulink仿真结果,验证了该方案的正确性.     

配电网低压无功补偿的应用现状及发展趋势

电力系统补偿与无功功率平衡是保证电压质量的基本条件,有效地控制和合理地进行无功补偿,不仅能保证电压质量,而且提高了电力系统运行的稳定性与安全性,降低电能损耗,充分发挥经济效益。为此,本文就低压配电网无功补偿装置的应用进行探讨。     

同相牵引供电系统平衡补偿的最优模型

为消除同相牵引供电系统中的三相不平衡、滤除谐波、补偿无功,讨论了平衡变换的两种最优补偿模型:以波形质量最优为目标的波形畸变最小模型和以获得最佳负载为目标的最佳负载模型.通过仿真分析了系统电压畸变时两种补偿模型的补偿效果.结果表明,波形畸变最小模型使系统只提供负载所需要的基波有功电流,最佳负载模型将不对称的单相负载变成三相(或两相或四相)对称纯阻性负载.在三相系统电压对称无谐波时,两者补偿特性一致;当三相系统电压不对称有谐波时,两者补偿特性有区别.     

级联H桥APF的CPS-TPWM调制策略及应用初探

电气化铁路牵引负荷的非线性、不对称和波动性所引起的谐波、三相不对称等,会显著影响牵引供电系统的供电质量,并联电容器组无源补偿或带有复杂降压变压器混合补偿的工程措施,其动态补偿性能较差,且系统构造复杂.基于此,提出将级联H桥多电平单相有源电力滤波器(APF)直接接入牵引供电网,并引入载波相移梯形波脉宽调制(CPS-TPWM)策略,实现系统的补偿控制.通过Matlab/Simulink环境下搭建的27个单元的单相级联H桥APF主电路和控制系统模型,仿真验证了补偿控制方案的可行性和有效性.     

单相UPS输出电压的一种新型复合控制方案(英文)

为了提高UPS输出电压波形质量,根据PID控制器的快速响应性和重复控制器的无静差跟踪特性,提出了一种新型的单相UPS输出电压复合控制的方案.改进型重复控制器只需检测UPS输出电压,结构简单,易于实现.试制了10 kVA单相UPS样机,实验结果表明了在线性和非线性负载下系统均具有良好的稳态和动态特性.输出电压总谐波畸变(THD)较小.     

配电网谐波的产生及治理措施

分析了配电网谐波产生的原因,指出随着现代工业的发展,大量换流设备不对称负荷等非线性用电设备在配电中的应用,这些负荷产生大量谐波注入电网,造成电压波形畸变,电能质量下降。此外当配网无功补偿电容器选择不当时,还会引起谐波放大,造成更严重的后果,因此应采取措施治理。     

单相SAPF系统谐波电压检测与控制的仿真

为了改善用户侧电压质量与谐波问题,通过分析单相串联型有源电力滤波器（SAPF）的结构、原理及特点,提出了单相SAPF系统谐波检测的方法;同时借鉴单相SVPWM技术原理,将开关模式优化的SVPWM技术应用于单相SAPF系统中,提高了系统波形控制精度;利用Matlab软件,建立了基于上述谐波检测和系统波形控制的单相SAPF系统的仿真模型,并利用该模型对动态电压跌落与闪变等电压故障状态进行了动态补偿的仿真.仿真结果显示：本文提出的SAPF滤波系统不但具有良好的滤波性能,而且可以保障负载不受系统电压故障的影响,具有良好的工程应用前景.     

考虑电源谐波的无源补偿网络设计方法

目前三相负载不对称系统无源补偿的研究极少考虑电源背景谐波的影响,这与系统实际状态不符.在分析电源背景谐波对无源补偿效果的影响时发现,当电源含有谐波时,补偿网络的电容元件会放大电容支路的谐波电流,进而导致电源的电流畸变率远大于其电压畸变率.针对此问题,提出了一种考虑电源背景谐波的无源补偿网络设计方法,通过在电容支路串联电抗器实现补偿网络电容支路的参数修正,使电容支路在基波下表现为容性,在各次谐波下表现为感性,进而达到抑制电源电流谐波的放大,且不影响补偿性能指标.仿真和实验验证了无源补偿方法的正确性以及参数修正的有效性和可行性.     

基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器控制研究

为改善微电网系统中的输出电能质量,针对并网逆变器输出电流中存在的谐波问题,设计了一种附加谐波补偿器的QPR控制器.首先,建立三相并网逆变器系统的数学模型;然后针对QPR控制方法无法消除逆变器输出电流中谐波的问题,构造了QPR调节器与谐波补偿器并联的电流控制器,以实现对逆变器输出电流中谐波的抑制;最后建立基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器仿真模型.仿真结果表明,所构建的电流控制器系统具有谐波补偿能力,采用该控制策略的并网逆变器系统具有高质量的输出电流和较小的功率及频率波动.     

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

一种新的电容器组投切方式

对目前常用的无功补偿电容器投切控制方式所存在的不足进行了详细的分析,给出了一种新的补偿电容器的投切控制方式,并在MATLAB电力仿真环境下进行了仿真试验.结果表明,采用优化方案之后,投切的平稳性与晶闸管方案基本相同,同时在无功补偿装置运行过程中的损耗与断路器方案相当.     

基于有源滤波器和斯科特变压器的同相牵引供电系统

提出了一种采用斯科特变压器和平衡变换装置的铁道牵引供电系统同相供电方案。平衡变换装置由两个电压型单相有源滤波器构成，用以补偿负载的无功和谐波电流，以及变压器两副边绕组的不平衡电流。无论负载实际的特性如何，经过变换之后在变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载。文中分析了系统的结构和工作过程，提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法。以一列满载运行的机车为对象，进行了供电系统的软件仿真研究，仿真结果证实了该系统的正确性。     

基于电容电压平衡的三相四开关整流器FCS-MPPC策略

针对三相四开关整流器电容电压不平衡,进而影响系统稳定性的问题,提出了电容电压平衡的三相四开关整流器有限控制集模型预测功率控制策略.在控制系统的价值函数中,引入抑制电容电压波动目标项,以保持直流侧电容电压平衡,既兼顾有功/无功功率脉动最小且能有效地平衡电容电压,最终实现网侧电流谐波含量低、波形质量好、系统稳定性高.仿真测试结果验证了所提方法的有效性.     

SPWM矩阵变换器补偿控制及仿真研究

矩阵变换器是一种直接能量转换装置,由于无中间贮能环节,输入侧的任何扰动将会降低输出特性和可靠性.针对SPWM矩阵变换器提出了反馈补偿和前馈补偿2种补偿方式.分析了基本补偿原理,并针对各种不同的输入条件(对称、不对称和突变),通过Matlab/Simulink建立仿真模型,对2种方案进行了仿真比较,验证了2种控制策略的正确性和有效性.     

并联电容器与电网谐波研究

研究并联电容与电网谐波之间的相互影响，指出在采用并联电容进行无功补偿时，必须考虑电容对电网谐波的放大和谐波对电容的严重危害。     

额定功率下高速机车谐波特性的仿真分析

通过综合分析高速机车脉宽调制(PWM)整流器谐波电压产生的过程和牵引供电系统的谐波阻抗特性,对高速机车以额定功率运行时谐波的动态特性进行了计算和分析.采用双傅立叶级数和Bessel函数推导出PWM整流器谐波电压的计算式;基于分布参数模型导出了接触网谐波阻抗的表达式,进而对串联、并联谐振进行了分析.在此基础上,对机车在额定功率下的谐波电压和谐波电流进行了仿真计算和频谱分析.结果表明:谐波电压和谐波电流的频谱特性均与机车位置有关,尤其是谐波电流的变化更大;特定次谐波在特定线路位置发生串联谐振,且谐振位置随机车位置变化;谐波电流含量很小,主要集中在3～9次低次谐波和发生串联谐振的频带.     

动车组牵引传动控制策略对网侧谐波特性的影响

为了改善网侧电流谐波性能、降低某些特征频段谐波含量,CRH2型列车采用了多重化控制技术.本文分析了多重化控制策略对网侧电流谐波的影响,通过分析和实测表明：使用载波移相多重化控制技术能有效地抑制某些频段特征谐波,显著降低了网侧特定频段的谐波含量,改善了列车网侧电流质量.