宽频域谐波在多端口网络中的劣化机理与治理方法

作     者：王世伟 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：帅智康

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：宽频域谐波谐振 奇异值分析 谐波源交互 有源滤波器 模态分析 谐波抑制 

摘      要：电力电子技术的快速进步促使电力系统朝智能化的方向迈进,进而涌现出了大批诸如电动汽车等新型用电负荷以及新能源发电等新型发电技术,电网中的谐波随之具有间歇性与不确定性,其频带逐渐向高频率延伸,呈现出宽频域的趋势。在长距离输电中,输电线路的对地电容不容忽略,导致线路在较高频率处会发生谐振,因此当电网中含有满足谐振条件的谐波时,会在输电线路的谐振作用下发生谐波放大,导致系统保护误动、器件烧毁等现象。本文针对电网中存在的宽频域谐波谐振现象,利用电力系统中各元件的谐波域模型建立了多端口网络的谐波模型,通过对谐波在多端口网络中传播规律的分析,提出了适用于多端口网络中谐波谐振的抑制策略。本文内容主要分为四个部分。第一部分介绍了电力系统中输电线路、变压器等常见元件的谐波模型,同时总结了电流型变流器与电压型变流器的诺顿等效模型,在电力系统二端口网络模型的基础上,推导了电力系统的多端口模型。第二部分利用奇异值分解理论对电力系统多端口网络进行了研究,分析了宽频域谐波在其中的传播规律,同时分析了各个节点对其他节点的影响以及各节点的受影响程度。结合前一部分的内容在实际工程问题层面进行了分析计算,并且提出了一种简化的分析方法。第三部分就现有的滤波技术分别介绍了注入型有源滤波器与虚拟阻抗型有源滤波器各自的优缺点,提出了适用于宽频域谐波谐振背景的谐波抑制措施,同时利用模态分析的方法对多端口网络的谐波模型进行分析研究,提出了基于影响因子的谐波治理点选择方案,最后通过仿真验证了在不同节点处治理方案效果的差别。第四部分介绍了有源滤波器中数字低通滤波器的设计,同时借助RT-LAB平台,通过半实物仿真的方式验证了虚拟阻抗型有源滤波器在远离谐波源、网络中有多个谐波源时具有一定的谐波治理效果。