基于载波移相控制的脉冲整流器直流侧支撑电容电压谐波抑制研究

以电力牵引交流传动系统中两重化脉冲整流器拓扑为研究对象,以实现其直流侧支撑电容电压谐波抑制为目标,首先从理论上分析了直流侧支撑电容容量的设计方法;然后分析了稳态运行时直流侧电压高次谐波的产生机理,并重点分析了两重化脉冲整流器载波移相控制方法对直流侧脉动的影响.理论分析表明直流侧电压高次纹波主要分布在2倍开关频率附近,载波移相控制技术可以有效地抑制直流侧2倍开关频率附近的纹波电压,从而减小直流侧电压纹波系数.因此在传统直流侧支撑电容容量设计方法的基础上,加入载波移相控制可以进一步减小所设计的支撑电容大小.最后对未添加载波移相控制和添加载波移相控制的方法分别进行了计算机仿真和半实物试验测试.Matlab仿真和dSPACE半实物测试结果都验证了理论分析的正确性和有效性.     

具有低次谐波电流抑制能力的网侧牵引变流器算法研究

为了抑制由牵引网谐波电压和直流侧脉动电压引起的单相PWM整流器网侧低次谐波电流,提出陷波器和比例谐振控制相结合的控制算法。电压外环中后置N次陷波器,讨论了陷波器的设计和离散方法,消除直流侧脉动电压的影响。电流内环采用具有抗电网频率波动和相角补偿的比例谐振控制器,通过根轨迹法设计基频比例谐振控制器的参数,根据幅频特性设计谐波谐振控制器,分析电流内环对交流信号的控制能力。仿真验证了该算法正确性和可行性。     

集成谐波阻尼功能的单相光伏发电系统

针对单相LC型并网逆变器与电网阻抗间可能发生的谐振现象进行了研究。为了提高公共连接点电压质量,抑制背景谐波电压在公共连接点的谐振放大,将阻性有源滤波器的功能引入光伏并网逆变器。集成谐波阻尼功能的单相光伏并网系统可有效抑制背景谐波电压的谐振放大,但交直流侧瞬时功率交换会导致直流侧电压出现高频纹波分量脉动。为此,通过引入低通滤波环节和优化电压电流环参数设计,达到了减少直流侧电压纹波对电流环控制影响的目的。理论分析和仿真结果验证该方案的有效性。     

逆变器无拍频控制策略研究

在大功率交流传动电力机车传动系统中,单相脉冲整流器工作时,会在中间直流侧产生2倍于电网频率的脉动分量,该脉动分量传递到逆变器输出侧会在电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和电机过热.针对牵引逆变器的工作特征,提出了应用于同步脉冲调制阶段的无拍频控制算法,在逆变器输出电压可调阶段,根据和直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性.通过计算机仿真和对小功率异步电机系统的试验表明拍频现象得到了较好的抑制.     

二重化两电平与三电平整流器等效关系的证明

针对目前动车组整流器归一化过程中缺少理论证明的问题,提出二重化两电平与三电平整流器的等效证明方法,基于傅里叶级数和贝塞尔函数,推导了二重化两电平整流器的开关函数表达式,证明了二重化两电平和单相三电平整流器在开关函数、交流侧电压及其谐波分布、直流侧电压的等效性,并考虑了死区效应对等效性的影响。计算和仿真结果表明:在调制波信号反相的条件下,二重化两电平与单相三电平整流器的交流侧电压与谐波分布规律相同,直流侧电压在额定工况、轻载和重载时亦能与给定电压值保持一致,电压波动在3%之内,死区效应不影响2种整流器的等效关系。通过对2种整流器等效性的理论证明,为2种整流器的选择提供理论支撑。     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

牵引变流器网侧电流低次谐波抑制的研究

分析了二次脉动电压产生的原因及对网侧电流的影响,提出采用陷波器和嵌入式奇次谐波重复控制器相结合的电压电流双闭环控制算法来抑制网侧电流的低次谐波。介绍了电流环嵌入式奇次谐波重复控制器的设计方法,通过提高基波及奇次谐波频率处增益,实现电流环无稳态误差控制来抑制网侧电流的奇次谐波,在电压外环中采用陷波器抑制直流侧的脉动电压对网侧电流的影响。最后通过Matlab仿真验证了该方案的有效性。     

动车组脉冲整流器谐波抑制的研究

文章重点研究动车组脉冲整流器,对其采用预测直接电流控制法进行控制,创造性地采用陷波滤波器法来降低直流侧电压低次谐波,采用比例谐波控制器来降低直流侧电流低次谐波。根据控制原理,运用Matlab建立仿真模型。仿真结果与实际情况相符,该研究工作为动车组脉冲整流器的谐波抑制研究提供了理论参考。     

基于列车传动系统的24脉波整流供电系统仿真研究

建立了基于列车传动系统的24脉波整流供电系统仿真平台,对城轨24脉波供电整流机组移相原理进行分析和建模,将基于SVPWM三电平逆变器供电的矢量控制牵引传动系统作为负载,模拟仿真了在理想电源供电和24脉波供电时电机的运行情况。同时,对列车各种运行状态下电网的谐波和直流侧电压进行了分析。仿真结果表明,24脉波供电性能良好,联合仿真平台能有效地分析交流侧、直流侧及列车运行之间的相互影响。     

基于列车传动系统的24脉波供电系统仿真研究

建立了基于列车传动系统的24脉波整流供电系统仿真平台，对城轨24脉波供电整流机组移相原理进行分析和建模，将基于SVPWM三电平逆变器供电的矢量控制牵引传动系统作为负载，模拟仿真了在理想电源供电和24脉波供电时电机的运行情况：同时，对列车各种运行状态下电网的谐波和直流侧电压进行了分析：仿真结果表明．24脉波供电性能良好，联合仿真平台能有效地分析交流侧、直流侧及列车运行之间的相互影响。     

星形链式SVG负序补偿特性及控制策略

阐述了星形链式SVG进行无功和负序综合补偿的工作原理,对补偿器零序电压分量进行了数学推导,发现该分量受输出电流无功分量与负序分量比值的影响。补偿器负序补偿能力受到链节输出电压的限制,为此提出一种改进的电压电流双闭环控制策略:1、限制指令电流负序分量;2、在电压调制信号中注入零序分量。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。     

载波移相控制级联十一电平变频器的仿真研究

级联多电平高压大容量变流器已广泛应用于大型变频传动和电力系统,其各种拓扑结构和控制策略是研究的热点。文章对级联十一电平的电路结构和工作原理进行了介绍,用Matlab／Simulink软件在载波水平移相控制方式下进行系统仿真,并分析了输出电压波形和谐波成分。     

单相组合式同相供电技术及工程应用方案研究

针对电气化铁路对电力系统负序的影响而自身不得不设置很多分相的问题,研究一种单相组合式同相供电技术方案,采用单相牵引变压器为基础,配以适量的同相补偿装置的方法,在牵引负荷较小时,能够实现由单相牵引负荷到三相电力系统的平衡变换;在牵引负荷较大时,在满足国标要求的前提下兼顾同相补偿装置的经济性。同时以工程设计案例的形式加以分析,结果表明:单相组合式同相供电技术在充分发挥同相供电自身技术优势的前提下,能够有效减少主变压器的安装容量,随着大功率电力电子元器件产品国产化后质量提升及造价逐年下降,其在提高电气化铁路运能方面的性价比将大幅提升。     

京津城际轨道交通工程外部电源方案的建议

结合京津客运专线沿线220/110kV电力系统的实际情况,从牵引变电所接入地点选择、电压三相不平衡度、负序影响、已有的经验教训、国外高速电气化铁道外部电源分析、京津唐地区电力系统网架结构发展趋势和220kV电源的优越性等方面,对京津客运专线外部电源的方案进行了分析,提出了京津客运专线采用220kV外部电源的必要性。     

背靠背四象限变流器控制方法的研究

在背靠背三相四象限变流器数学模型的基础上,为两侧VSC分别设计了快速稳定的直流电压和有功功率、无功功率控制器。针对多重化的背靠背四象限变流器,采用了载波移相控制与改进的SPWM调制相结合的方法,减小了电流谐波,提高了功率交换能力。直流融冰装置的柔性高压直流输电（HVDC）试验证明了该控制方法的正确性和有效性。     

城市轨道交通再生制动逆变回馈装置锁相技术研究

以PWM(脉宽调制)整流器为核心的逆变回馈型吸收装置,已逐渐成为城市轨道交通车辆再生制动能量吸收装置的主流。提出的基于双同步坐标系变换的软件锁相环(DDSRF-SPLL)相比传统的单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL),更能快速有效地提取三相电压在三相不对称、三相畸变、单相或两相电压接地等情况下的电压相位、基波频率和正负序分量的大小,为逆变回馈型吸收装置提供有力的相位保障。仿真结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

基于二极管箝位级联拓扑变流器的直驱风电用变流技术

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器作为与电网的接口，多电平变流器的应用得到了广泛关注。二极管箝位五电平级联H桥拓扑，结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势，只需较少的箝位二极管和独立直流电源，即可进一步提高输出电压等级；使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路.可以方便地应用在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法，能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制，可以进一步提高等效载波频率，减小器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

MSVC抑制电铁牵引负荷不平衡研究

电气化铁道的负荷具有不对称性,会产生快速波动的负序电流,并流入电力系统各处,对系统发电、供电设备安全、可靠运行产生严重影响。本文分析负序电流产生的原理以及负序电流的抑制方法、存在问题,提出采用MSVC,即磁控电抗器与固定电容器组配合使用来减少或消除负序电流,并通过仿真试验验证了该方法的可行性和有效性。     

兼具柔性直流输电功能的移动式直流融冰装置的研制

介绍了兼具背靠背柔性直流输电(VSC-HVDC)功能的移动式直流融冰装置的设计和试验情况,讨论了该装置的主电路结构,设计了多重化VSC的载波移相控制、PWM整流控制和恒流斩波控制,分析了串联型背靠背VSC-HVDC的控制方法,并介绍了装置的保护策略和试验方案。试验结果表明,所设计的控制方法是正确、有效的,装置完全能满足电网融冰抗灾的要求,并可进行中小功率的柔性直流输电。