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三相四线制有源电力滤波器建模与仿真

三相四线制有源电力滤波器建模与仿真

作者：曹天植华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

本文以三相四线制并联有源电力滤波器(APF)为研究对象,对其几种主电路常用拓扑结构的补偿能力进行了量化分析,并指出四桥臂拓扑结构相对于其他结构的优点。对四桥臂拓扑结构APF输出电压进行空间矢量分析,提出可将其分解为对称分量和零... 详细信息

本文以三相四线制并联有源电力滤波器(APF)为研究对象,对其几种主电路常用拓扑结构的补偿能力进行了量化分析,并指出四桥臂拓扑结构相对于其他结构的优点。对四桥臂拓扑结构APF输出电压进行空间矢量分析,提出可将其分解为对称分量和零序性分量的数学模型对其分别控制的思想,指出了对称分量和零序性分量相互间影响的机理。进而将应用于三相三线制并联APF的定频滞环控制策略应用于APF输出电压的对称分量控制中,并改进了该策略中某些参数的设计方法。在上述结论的基础上提出了设计APF主电路参数的方法,该方法具有一定实用价值。应用PSCAD/EMTDC以及RTDS建立APF仿真模型,仿真结果验证上述理论的正确性和有效性。

关键词：三相四线制有源电力滤波器四桥臂拓扑结构定频滞环控制

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VSC阻抗频率特性检测技术研究

太阳能学报 2019年第9期40卷 2495-2501页

作者：徐鹏谢欢曹天植吴涛王海龙国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045 金风科技股份有限公司北京100053

以'变流器-电网'系统的模型为基础,在控制模型及参数未知和假设条件下,基于硬件在环仿真提出用于检测直驱风电机组阻抗频率特性的方法。首先利用现场直驱风电机组控制器和实时数字仿真(real-time digital simulation,RTDS)系统搭建仿真... 详细信息

以'变流器-电网'系统的模型为基础,在控制模型及参数未知和假设条件下,基于硬件在环仿真提出用于检测直驱风电机组阻抗频率特性的方法。首先利用现场直驱风电机组控制器和实时数字仿真(real-time digital simulation,RTDS)系统搭建仿真平台,并对其参数指标进行校核;其次在电磁暂态仿真中采用扫频法和离散傅利叶变换(discrete fourier transform,DFT)得到直驱风电机组的阻抗频率特性;然后通过分析控制参数调整和运行方式变化对阻抗频谱的影响揭示风电汇集地区电网发生网络谐振的机理,并给出相应的预防控制策略;最后,通过时域仿真对本文所提方法进行有效性的验证。

关键词：风电并网网络谐振硬件在环电磁暂态仿直驱风电机组频率阻抗特性

开绕组电机驱动用双三电平逆变器的共模电压差抑制

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电工技术学报 2016年第15期31卷 178-186页

作者：尹靖元金新民杨捷李金科曹天植中国科学院电工研究所北京100190 北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 华北电力科学研究院有限责任公司北京100086

开绕组电机驱动用双三电平逆变器拓扑在中压大功率变频驱动领域具有较好的优势。针对共直流源的开绕组拓扑共模电压差抑制的问题,提出了一种基于零序注入的SPWM调制策略,将两组逆变器的调制矢量互差120°后分别注入幅值相同的三次零序电... 详细信息

开绕组电机驱动用双三电平逆变器拓扑在中压大功率变频驱动领域具有较好的优势。针对共直流源的开绕组拓扑共模电压差抑制的问题,提出了一种基于零序注入的SPWM调制策略,将两组逆变器的调制矢量互差120°后分别注入幅值相同的三次零序电压,保证系统任意时刻的低频和高频共模电压差均为零。在此基础上为了解决中点电压脉动问题,需要进一步的零序电压注入,同时不影响系统共模电压差抑制。文中通过仿真和实验证明了该调制策略的可行性和有效性。

关键词：开绕组电机双三电平逆变器共模电压差零序注入中点平衡

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二重化两电平与三电平整流器等效关系的证明

铁道学报 2019年第1期41卷 59-64页

作者：王鹏展李华伟曹天植王昕徐建忠北京交通大学电气工程学院北京100044 中铁电气化局集团有限公司设计研究院北京100166 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045 国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川750011

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... 详细信息

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。

关键词：三电平整流器二重化两电平开关函数谐波分析直流侧电压

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面向配电网可靠性评估的输电网等值方法

电力系统保护与控制 2016年第22期44卷 71-76页

作者：秦砺寒陈丹李顺昕赵国梁曹天植黄江倩国网冀北电力有限公司经济技术研究院北京100045 华北电力科学研究院有限责任公司北京100045 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

随着主动式配电网的发展和分布式能源的大量接入,输电网与配电网间的联系日益复杂紧密,在对配电网进行可靠性评估时应充分考虑输电网可靠程度。提出了一种量化输电网可靠程度的输电网等值方法,用以提高配电网可靠性评估的实用性。首先,... 详细信息

随着主动式配电网的发展和分布式能源的大量接入,输电网与配电网间的联系日益复杂紧密,在对配电网进行可靠性评估时应充分考虑输电网可靠程度。提出了一种量化输电网可靠程度的输电网等值方法,用以提高配电网可靠性评估的实用性。首先,提出了节点最大负载能力的概念,用以表征输电网向下游配电网的最大供电能力,进而将输电网等值成配电网的电源节点。其次,采用蒙特卡洛模拟法和最优化技术相结合的方法,建立了输电网节点最大负载能力计算评估模型。最后,采用RBTS输电系统进行测试,验证了所提出的输电网可靠性量化等值方法的有效性。

关键词：可靠性评估最大负载能力蒙特卡洛模拟法最优化技术

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改进的静态阻塞滤波器LC失谐故障保护原理

电力自动化设备 2015年第4期35卷 162-166,172页

作者：张琦雪徐保利曹天植黄天啸李烜张晓宇牛朋飞南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102 冀北电力有限公司电力科学研究院北京100053 内蒙古大唐国际托克托发电有限公司内蒙古呼和浩特010206

静态阻塞滤波器（SBF）LC失谐保护采用计算电抗器与电容器电流比率（CR）作为判据,当电流中包含非周期性分量或次同步振荡分量时,CR的计算结果会出现波动。对波动原因进行了分析,分析结果表明由于电抗器与电容器电流幅值波动的程度不同... 详细信息

静态阻塞滤波器（SBF）LC失谐保护采用计算电抗器与电容器电流比率（CR）作为判据,当电流中包含非周期性分量或次同步振荡分量时,CR的计算结果会出现波动。对波动原因进行了分析,分析结果表明由于电抗器与电容器电流幅值波动的程度不同,导致电流比率波动。提出电流比率的改进算法,通过差分运算将电抗器电流折算成等效的电容器电流代入电流比率计算公式。仿真结果表明,采用改进算法计算的电流比率受次同步振荡电流和非周期分量的影响较小,这提高了LC失谐保护的灵敏度,使得保护的延时定值可以由10-20 s缩短至0.5-2.0 s范围内。

关键词：汽轮发电机次同步振荡静态阻塞滤波器失谐保护继电保护电流比率差分算法

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电力电子变压器优化运行控制策略

全球能源互联网 2019年第1期2卷 78-84页

作者：檀政王晓斐张怀天曹天植湛耀陈瑞国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京市西城区100053 北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京市海淀区100044

针对应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer, PET),分析了输入级MMC子模块电容电压波动的机理,结合电力电子变压器的特殊结构,提出了一种优化运行控制策略,通过在DC/DC变换器的控制环节上增加电流修正量,以... 详细信息

针对应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer, PET),分析了输入级MMC子模块电容电压波动的机理,结合电力电子变压器的特殊结构,提出了一种优化运行控制策略,通过在DC/DC变换器的控制环节上增加电流修正量,以减小输入级MMC子模块电容电压波动。利用Matlab建立了电力电子变压器的仿真模型,通过仿真验证了控制策略的有效性。

关键词：交直流配电网电力电子变压器 MMC子模块电容电压优化运行

基于比例谐振调节器的PWM整流器不平衡控制

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电力电子技术 2015年第1期49卷 6-8,13页

作者：苑晓垚荆龙梁建钢曹天植北京交通大学电气工程学院北京100044 华北电力科学研究院有限责任公司北京100086

这里介绍了一种基于比例谐振(PR)调节器可对交流信号进行无差控制的特性。提出一种控制方法,在电网电压不平衡条件下,可直接在两相静止坐标系中对交流电流进行控制,无需对电流进行正负序双旋转坐标系中的正负序分量分解。通过仿真和实... 详细信息

这里介绍了一种基于比例谐振(PR)调节器可对交流信号进行无差控制的特性。提出一种控制方法,在电网电压不平衡条件下,可直接在两相静止坐标系中对交流电流进行控制,无需对电流进行正负序双旋转坐标系中的正负序分量分解。通过仿真和实验验证采用PR调节器对不平衡电流控制的可行性,结果表明基于PR调节器的不平衡控制方案具有良好的稳态性能,能够提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。

关键词：整流器脉冲宽度调制比例谐振调节器

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三相四线制有源滤波器定频滞环电流控制方法

电力安全技术 2008年第4期10卷 36-38页

作者：王军宗晓茜曹天植北京市电力公司北京100031 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种新型的谐波抑制和无功补偿装置,采用大功率、高开关频率的开关器件,具有功率换流器的高度可控性和快速响应性,其最大特点是能迅速动态跟踪、补偿随机的谐波电流。

关键词：四桥臂输出电压滞环电流控制方法定频 APF 三相四线制系统