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基于多次谐波协同注入的碳化硅模块化多电平换流器子模块电容电压波动抑制方法

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南方电网技术 2025年

作者：杨柳谭令其周月宾马凯熊紫胭殷天翔林磊直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院) 广东省电力装备可靠性企业重点实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院) 华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室

碳化硅(Silicon carbide, SiC)器件开关频率高、开关损耗低，采用SiC代替传统硅(Silicon, Si)模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)可实现更高频次谐波注入，故而具备进一步减小子模块电压波动的潜力。本文探究SiC MM... 详细信息

碳化硅(Silicon carbide, SiC)器件开关频率高、开关损耗低，采用SiC代替传统硅(Silicon, Si)模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)可实现更高频次谐波注入，故而具备进一步减小子模块电压波动的潜力。本文探究SiC MMC的谐波注入边界，进而提出了一种多次谐波协同注入的子模块电容电压波动抑制的方法。首先基于传统MMC模型，探明了MMC注入谐波的频次边界；接着，建立了多次谐波协同注入的子模块电容电压波动优化模型，通过2+3+4+8次谐波协同注入，实现子模块电压波动的进一步抑制。通过综合对比表明，所提策略相比于环流抑制和典型2次环流注入方案，其电容电压波动分别降低了71.12%和54.17%，进一步实现了MMC轻量化设计。

关键词：谐波注入电容电压波动碳化硅模块化多电平换流器

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谐波注入式多相SVPWM及其矢量意义

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第11期40卷 119-124页

作者：李涛张晓锋乔鸣忠海军工程大学电气工程系湖北武汉430033

从载波角度对多相空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了研究,提出了谐波注入式多相SVPWM算法.建立了零序空间矢量基本函数的一般形式,确定了载波调制中对应于多相SVPWM的零序谐波注入量,通过载波调制的形式等效实现了多相SVPWM.以五相两电平... 详细信息

从载波角度对多相空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了研究,提出了谐波注入式多相SVPWM算法.建立了零序空间矢量基本函数的一般形式,确定了载波调制中对应于多相SVPWM的零序谐波注入量,通过载波调制的形式等效实现了多相SVPWM.以五相两电平逆变器结构为例,提出了SVPWM中矢量有效的充要条件.论述了多相SVPWM中有效矢量的构成、作用顺序和作用时间的一般性规律.在矢量空间中设定了调制比,得出了相数与线性调制范围的关系.通过实验证明了算法的正确性和有效性.

关键词：空间矢量脉宽调制五相逆变器谐波注入开关顺序调制比

基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

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电力系统自动化 2021年第21期45卷 112-119页

作者：武文强贾科陈金锋秦继朔毕天姝宣振文新能源电力系统国家重点实验室华北电力大学北京市102206 国网北京市电力公司电力科学研究院北京市100075

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力。然而,风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下,很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定。因此,提出基于谐波注入信息传递的海上风电... 详细信息

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力。然而,风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下,很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定。因此,提出基于谐波注入信息传递的海上风电柔直送出系统故障穿越协调控制方法。在故障期间,风电场侧换流器检测到直流电压超过阈值后降低风电场交流电压幅值,并向系统注入谐波,使得风电机组换流器根据不同谐波阈值协同限制注入电网的功率,实现无通信条件下系统多换流设备协同的故障穿越。通过与常规的只由风电场侧换流器单独降功率的方法进行比较,在电网的各种故障类型下,所提方法可以更快速地将柔直直流电压限定在允许范围之内,系统可实现安全、可靠的故障穿越。

关键词：海上风电协调控制谐波注入故障穿越降压控制模块化多电平换流器

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改进Z源逆变器的三次谐波注入控制策略

电工技术学报 2009年第11期24卷 114-119,126页

作者：张超华汤雨谢少军南京航空航天大学自动化学院南京210016

改进Z源逆变器与传统Z源逆变器相比具有Z源网络电容电压低、有内在的抑制启动冲击的能力等优点。但基于简单升压控制的改进Z源逆变器存在功率器件电压应力大以及Z源网络电感电流纹波大的缺陷。本文将三次谐波注入调制策略应用于改进Z源... 详细信息

改进Z源逆变器与传统Z源逆变器相比具有Z源网络电容电压低、有内在的抑制启动冲击的能力等优点。但基于简单升压控制的改进Z源逆变器存在功率器件电压应力大以及Z源网络电感电流纹波大的缺陷。本文将三次谐波注入调制策略应用于改进Z源逆变器,与简单升压控制相比,能有效减小功率器件电压应力和Z网络电感电流脉动。对这两种调制策略应用于改进Z源逆变的综合性能进行了对比分析。在理论研究的基础上,通过仿真和实验验证了三次谐波注入调制策略的优点。

关键词： Z源逆变器谐波注入电流纹波

基于谐波注入的柔性直流系统接地极线路故障测距方法

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电网技术 2020年第12期44卷 4773-4782页

作者：李斌孙强何佳伟李晔智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)的直流输电系统,文中利用其灵活可控性,提出了一种基于谐波主动注入的接地极线路测距方法:通过对某一极换流站投入子模块数量的主动控制,改变对应极线直流电压,从而在接地... 详细信息

针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)的直流输电系统,文中利用其灵活可控性,提出了一种基于谐波主动注入的接地极线路测距方法:通过对某一极换流站投入子模块数量的主动控制,改变对应极线直流电压,从而在接地极线路上产生不平衡谐波电流和电压分量;在此基础上,即可实现可靠的故障测距。仿真结果表明,所提出的谐波注入方法能够产生所需的谐波分量,且对系统正常运行影响较小;此外,接地极线路上直流不平衡电流大小对该方法的测距精度影响较小;在高阻接地、近端接地、噪声影响等工况下仍能保持较高的测距精度,最大误差小于1.5%,能够满足接地极线路的测距精度要求。

关键词：模块化多电平换流器谐波注入接地极线路故障测距

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基于谐波注入法的高功率因数三相整流器

中国电机工程学报 2008年第18期28卷 30-35页

作者：邓甫华谢少军南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

三相整流器广泛应用于各种电力电子设备,其谐波治理问题日益被人们所重视。谐波注入法是利用谐波电流注入整流器输入端,整形输入电流波形以减小电网污染的有效方法。该文提出了一种新型基于三次谐波注入法的高功率因数三相整流器,该整... 详细信息

三相整流器广泛应用于各种电力电子设备,其谐波治理问题日益被人们所重视。谐波注入法是利用谐波电流注入整流器输入端,整形输入电流波形以减小电网污染的有效方法。该文提出了一种新型基于三次谐波注入法的高功率因数三相整流器,该整流器利用二极管的电流单向特性限制注入谐波电流的大小,采用电容分流的方式调节注入谐波电流与负载的比例关系,以获得最佳谐波抑制效果。电路结构简单,且谐波注入电路损耗小。文章分析了该整流器的工作原理、特性及参数设计方法,并通过仿真和实验表明该整流器具有很好的谐波抑制效果,选取合适参数能使整流器获得接近于1的功率因数。

关键词：整流器谐波注入无源滤波功率因数校正

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基于谐波注入的串联电抗器的减振研究

电工技术学报 2020年第16期35卷 3445-3452页

作者：闫荣格赵文月陈俊杰张晓杰省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

减振降噪是电抗器在制作和应用过程中需要考虑的重要因素,但目前的减振方法多集中在被动减振方面,无法从根源上减小电磁振动。该文针对串联电抗器提出一种基于谐波注入的主动减振方法。首先,根据串联电抗器的振动加速度与其输入功率变... 详细信息

减振降噪是电抗器在制作和应用过程中需要考虑的重要因素,但目前的减振方法多集中在被动减振方面,无法从根源上减小电磁振动。该文针对串联电抗器提出一种基于谐波注入的主动减振方法。首先,根据串联电抗器的振动加速度与其输入功率变化率的正比例关系推导出功率变化率与输入电流的关系,由于电抗器中注入谐波会改变其输入电流的波形,所以提出通过增加反向奇数次谐波激励来降低电抗器的功率变化率,从而抑制电抗器的振动,并利用遗传算法计算出最优的谐波注入量。然后,建立串联电抗器的电磁-机械耦合模型,基于有限元法计算电抗器铁心的电磁振动,对比分析得到注入谐波后串联电抗器的平均减振效果为12.90%。最后,搭建串联电抗器振动实验平台,得到注入谐波后电抗器的振动加速度平均幅值减小为12.75%,验证了仿真结果的正确性。通过仿真与实验证明了该方法对电抗器有很好的减振效果。

关键词：串联电抗器电磁振动功率变化率谐波注入减振

电流谐波注入的车用永磁同步驱动电机振动噪声抑制

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电机与控制学报 2022年第7期26卷 115-124页

作者：钱喆刘同鑫邓文哲王群京魏家明唐光华程义安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽安凯汽车股份有限公司安徽合肥230051

针对0阶空间径向电磁力波对整数槽永磁同步电机电磁振动噪声影响较大的问题,本文以电动大巴车用72槽12极内置式永磁同步电动机为研究对象,应用麦克斯韦张量和磁势乘磁导法,推导了径向电磁力波的径向解析式。分析了该永磁同步电动机中0... 详细信息

针对0阶空间径向电磁力波对整数槽永磁同步电机电磁振动噪声影响较大的问题,本文以电动大巴车用72槽12极内置式永磁同步电动机为研究对象,应用麦克斯韦张量和磁势乘磁导法,推导了径向电磁力波的径向解析式。分析了该永磁同步电动机中0阶径向电磁力波的主要来源和特征参数(频率和幅值),并对0阶电磁力波中对电磁振动噪声影响较大的频率分量进行了研究。采用定子绕组注入13次谐波电流的方法,削弱0阶径向电磁力波中12f_(0)引起的振动噪声,研究了该方法削弱振动噪声的机理。通过多物理场耦合仿真对比分析了谐波电流注入前后电机电磁振动噪声特性,结果表明注入13次谐波后2000 r/min的振动加速度削弱了51.7%,72阶噪声削弱了20.94%。最后通过实验验证了所提方法的有效性。

关键词：整数槽永磁同步电机电磁振动噪声径向电磁力波谐波注入多物理场耦合

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谐波注入式九相永磁同步电机矢量控制策略

电测与仪表 2020年第18期57卷 110-114,121页

作者：梅柏杉许望上海电力学院电气工程学院上海200090

对多相永磁同步电机绕组磁势波的谐波构成进行分析,证明了注入适当的谐波电流可以提高输出转矩、降低铁芯磁饱和度。在旋转坐标系下建立了九相永磁同步电机数学模型,根据电磁转矩的构成,定量地分析了谐波电流在提升电磁转矩中的作用。... 详细信息

对多相永磁同步电机绕组磁势波的谐波构成进行分析,证明了注入适当的谐波电流可以提高输出转矩、降低铁芯磁饱和度。在旋转坐标系下建立了九相永磁同步电机数学模型,根据电磁转矩的构成,定量地分析了谐波电流在提升电磁转矩中的作用。推导出了基于最大逆变器功率约束的最优谐波注入比。最后,在Simulink下搭建了九相矢量控制系统的仿真模型,对比了注入谐波前后电机输出转矩及电流波形的变化,并验证了注入谐波时电机的动态特性。仿真验证了理论方法的正确性和谐波电流注入的可行性。

关键词：九相永磁同步电机矢量控制非正弦供电谐波注入