分频输电系统研究现状、趋势与展望 被引量：4

1

作者 王锡凡 刘沈全 +3 位作者 王秀丽 赵勃扬 李群 周前 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期6775-6786,I0007,共13页

分频输电又称低频输电,通过降低输电频率减轻线路电感、电容的影响,可以显著提升交流线路的输电容量与距离,是一种兼顾输电容量与工程经济性的新型输电方式,在我国新能源基地加速开发的背景下备受关注。我国“十四五”规划确立了大力开... 分频输电又称低频输电,通过降低输电频率减轻线路电感、电容的影响,可以显著提升交流线路的输电容量与距离,是一种兼顾输电容量与工程经济性的新型输电方式,在我国新能源基地加速开发的背景下备受关注。我国“十四五”规划确立了大力开发“沙戈荒”新能源基地与深水远岸区域海上风电的新能源发展格局。“沙戈荒”新能源基地与负荷中心逆向分布,海上风电可用馈入点资源紧张,新能源大规模综合利用亟需新型高效的输电方式。近年来分频输电系统理论与技术迅速发展,该文旨在总结分频输电领域的研究成果,从基本原理与系统构建方法、系列关键装备、高电压大功率变频器与系统控制技术、系统分析与安全稳定保护技术4个角度,梳理分频输电系统理论与技术的发展现状与主要成果,并展望未来发展趋势,为分频输电系统研究起到承上启下的作用。 展开更多

关键词 分频输电系统 低频输电系统 系统构建 三倍频变压器 模块化多电平矩阵变换器 继电保护

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分频输电系统模块化多电平矩阵变换器谐波特性分析 被引量：24

2

作者 孙玉巍 常静恬 +3 位作者 付超 郭锋 周靖皓 高本锋 《电力工程技术》 北大核心 2022年第5期21-30,84,共11页

模块化多电平矩阵变换器(M3C)是构建分频输电系统(FFTS)的核心装备,但是M3C在进行交-交变换时,会导致两侧不同频率交流系统电气量在M3C内直接耦合,引起系统复杂的谐波分布。为分析M3C谐波特性,首先基于M3C工作原理推导得到子模块电容纹... 模块化多电平矩阵变换器(M3C)是构建分频输电系统(FFTS)的核心装备,但是M3C在进行交-交变换时,会导致两侧不同频率交流系统电气量在M3C内直接耦合,引起系统复杂的谐波分布。为分析M3C谐波特性,首先基于M3C工作原理推导得到子模块电容纹波电压解析式,在此基础上推导9个桥臂考虑子模块电容电压全部4种频率分量耦合的桥臂谐波电流解析式,进而分析多种频率桥臂谐波电流与系统电流的关系以及影响纹波电压/谐波电流幅值的关键因素。结果表明,在稳态下,分频侧频率ω_(1)和工频侧频率ω_(2)的电流分量以正序基波电流性质流入对应系统;频率为3ω_(1)和3ω_(2)的电流分量以零序谐波电流性质流入两侧交流系统;其他频率谐波分量在变换器内部环流。文中针对M3C提出一种零序电流抑制控制策略,并在Matlab/Simulink中进行仿真,验证了谐波理论分析的准确性以及控制策略的有效性。 展开更多

关键词 分频输电系统(ffts) 模块化多电平矩阵变换器(M3C) 谐波分析 频率耦合 电容纹波电压 桥臂电流

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分频输电系统实验初探 被引量：11

3

作者 王秀丽 王锡凡 +1 位作者 王建华 别朝红 《中国电力》 CSCD 1996年第6期33-36,共4页

利用电力系统动态模拟设备构成了一个简单的分频输电系统。将发电机转速降为额定转速的三分之一，发出５０／３Ｈｚ电力，将原升压变压器改接为三倍频变压器，在实验室条件下第一次实现了分频输电系统，初步验证了分频输电系统的可行性。

关键词 分频输电系统 动态模拟 输电线路

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分频输电系统的可行性研究 被引量：34

4

作者 王锡凡 王秀丽 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 1995年第4期5-13,共9页

对分频输电系统的可行性和效率进行了研究，建立了分频输电系统的数学模型，并开发了高效率、高精度的求解算法。数字仿真结果表明分频电力方式可以大幅度提高传输功率，且具有较高的输电效率，是一种很有发展前景的输电方式。

关键词 输电系统 可行性 数字仿真 分频输电系统

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柔性分频输电系统可行性研究 被引量：18

5

作者 胡超凡 王锡凡 +1 位作者 曹成军 罗俊华 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期16-18,21,共4页

提出了柔性分频输电系统的概念,对其构成、原理及系统的一些特性进行了初步探讨,在MATLAB Simulink环境下建立仿真模型进行仿真分析。结果显示柔性分频输电系统是分频输电技术和电力电子技术灵活、高效结合的有经济与技术优势的新型输... 提出了柔性分频输电系统的概念,对其构成、原理及系统的一些特性进行了初步探讨,在MATLAB Simulink环境下建立仿真模型进行仿真分析。结果显示柔性分频输电系统是分频输电技术和电力电子技术灵活、高效结合的有经济与技术优势的新型输电方案,特别在开发水电时有很好的应用前景,值得进一步深入研究。 展开更多

关键词 电力电子技术 柔性分频输电系统 可行性研究

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分频输电系统的实验研究 被引量：17

6

作者 王锡凡 曹成军 周志超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期6-11,共6页

分频输电是一种非常有竞争力的远距离输电方式。该文介绍了分频输电系统实验装置的构成和初步实验结果。该实验首次利用交-交变频器作为倍频器,将50/3Hz电能转换为50Hz电能向工频系统送电,成功地实现了一种新型(FACTS)柔性交流输电装置... 分频输电是一种非常有竞争力的远距离输电方式。该文介绍了分频输电系统实验装置的构成和初步实验结果。该实验首次利用交-交变频器作为倍频器,将50/3Hz电能转换为50Hz电能向工频系统送电,成功地实现了一种新型(FACTS)柔性交流输电装置。文中还介绍了分频系统和工频系统的并网情况,分析了分频输电系统实验的波形、效率、功率因数等相关数据。实验表明:对于一回1200km的500kV输电线路,利用分频输电系统可以使其输送能力达到2000MW,证明了这种新型FACTS装置的巨大应用潜力;分频输电在750kV及以下电压等级的实际工程中应用不存在技术上的困难。 展开更多

关键词 分频输电系统 实验研究 500KV输电线路 FACTS装置 750kV 输电方式 实验装置 电能转换 输电装置 系统实验 相关数据 功率因数 输送能力 应用潜力 电压等级 竞争力 倍频器 变频器 工频 并网

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分频输电系统运行特性与控制策略综述 被引量：4

7

作者 王秀丽 段子越 +4 位作者 孟永庆 赵勃扬 张海涛 宁联辉 丁超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3696-3707,共12页

在中国“碳达峰、碳中和”目标的驱动下,电力系统向着低碳清洁、高效智能的方向发展。当大规模可再生能源接入电力系统后,现有电力网络出现了传输能力不足的问题。分频输电系统采用较低频率输送电能,相比同电压等级的工频系统,其线路输... 在中国“碳达峰、碳中和”目标的驱动下,电力系统向着低碳清洁、高效智能的方向发展。当大规模可再生能源接入电力系统后,现有电力网络出现了传输能力不足的问题。分频输电系统采用较低频率输送电能,相比同电压等级的工频系统,其线路输送能力得到大幅度提升,目前已经在包含中远距离海上风电,“沙戈荒”偏远地区陆上风电、光伏发电和大规模水电输送等在内的可再生能源高效汇集送出领域受到广泛关注。为此,首先介绍了分频输电的基本原理并概述了核心变频设备的运行特性。在高比例可再生能源接入与高比例电力电子设备应用的“双高”背景下,进一步从系统稳态运行和故障穿越两个方面,综合阐述了“点对点”双端和多端互联分频输电系统的运行特性以及控制策略的典型设计方法。最后,就分频输电系统运行控制研究中需要进一步结合的输电频率经济性优选,小/大干扰系统稳定性分析和城市电网扩容改造等问题进行了展望。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平 交交变频器 运行特性 控制策略 多端分频互联系统

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分频输电系统的数字仿真研究 被引量：10

8

作者 王锡凡 王秀丽 《中国电力》 CSCD 1995年第3期8-12,21,共6页

对分频输电系统的稳态运行方式进行了理论分析和数字仿真计算，利用数字计算结果说明了分频输电及倍频变压器的工作机理。此外，还分析了倍频变压器的损耗及效率，确认了参考文献中关于倍频变压器效率可达９５％以上的论断。功角特性的... 对分频输电系统的稳态运行方式进行了理论分析和数字仿真计算，利用数字计算结果说明了分频输电及倍频变压器的工作机理。此外，还分析了倍频变压器的损耗及效率，确认了参考文献中关于倍频变压器效率可达９５％以上的论断。功角特性的仿真计算结果表明，倍频变压器可工作在反向功率情况下，即倍频变压器可用作分频变压器，从而大大扩展了分频输电方式的应用范围。 展开更多

关键词 输电系统 数字仿真 分频输电系统

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基于双级矩阵变频器的柔性分频输电系统中的变频换流技术 被引量：2

9

作者 易灵芝 彭寒梅 +2 位作者 王根平 邓文浪 赵晓昀 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期37-42,共6页

采用双级矩阵变频器作为倍频设备,改进柔性分频输电系统的变频换流站,将水轮发电机发出分频电力,经升压变压器和输电线路,送入双级矩阵变换器进行交-直-交变换,转变为工频电力,并入电网,或者给交流负载供电。通过分析交-直-交双级矩阵... 采用双级矩阵变频器作为倍频设备,改进柔性分频输电系统的变频换流站,将水轮发电机发出分频电力,经升压变压器和输电线路,送入双级矩阵变换器进行交-直-交变换,转变为工频电力,并入电网,或者给交流负载供电。通过分析交-直-交双级矩阵变频器的主电路拓扑结构、双空间矢量调制策略和零电流换流方法等变频换流技术,提出柔性分频输电系统新型变频换流站实现方案,充分利用双级矩阵变换器结构紧凑、能量双向传递、输出频率可控、输入功率因数可调的优点。在Matlab/Simulink环境下的模型仿真结果表明,该方案能明显提高输电系统的传输效率,充分抑制谐波分量以及有效降低系统无功功率,并通过修正逆变级调制系数,可保证在分频电力输入不对称时网侧输出平衡。 展开更多

关键词 分频输电系统 双级矩阵变频器 仿真 双空间矢量调制 零电流换流

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基于FFT和小波变换的交直流并联输电系统间谐波研究 被引量：5

10

作者 余涛 史军 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期44-48,共5页

运用谐波调制理论,结合开关函数的傅里叶分析,研究了在交直流并联输电系统下,交流系统供电电源含有畸变谐波时,直流线路和交流侧都产生间谐波的机理。给出了整流侧直流电压、直流电流以及交流电流产生的间谐波的一般形式。经过小波变换... 运用谐波调制理论,结合开关函数的傅里叶分析,研究了在交直流并联输电系统下,交流系统供电电源含有畸变谐波时,直流线路和交流侧都产生间谐波的机理。给出了整流侧直流电压、直流电流以及交流电流产生的间谐波的一般形式。经过小波变换除去信号中的非稳态分量以后,再使用加窗快速傅里叶变换可以很好地得出其中的稳态分量。通过一个典型交直流并联输电系统数字仿真,同时在供电电源含有畸变谐波的情况下,对交直流系统的电压和电流量进行了间谐波计算。利用傅里叶小波分析综合分析法得到的仿真结果和计算结果相比较,验证了间谐波产生机理的正确性和有效性。 展开更多

关键词 交直流并联输电系统 间谐波 fft 小波变换

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分频输电系统 被引量：20

11

作者 王锡凡 《中国电力》 CSCD 1995年第1期2-6,共5页

提出了一种全新的分频输电系统。该系统利用降低输电频率的方式减小输电系统的电抗，从而成倍地提高输电容量达到减少输电线路的回路数和出线走廊数的目的。文中讨论了分频输电系统的原理、结构，并与常规交流输电及直流输电进行了比较... 提出了一种全新的分频输电系统。该系统利用降低输电频率的方式减小输电系统的电抗，从而成倍地提高输电容量达到减少输电线路的回路数和出线走廊数的目的。文中讨论了分频输电系统的原理、结构，并与常规交流输电及直流输电进行了比较。此外，还提出了与分频输电有关的研究课题。 展开更多

关键词 电力系统 规划 分频输电系统

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含有分频输电线路的电力系统稳态特性研究 被引量：1

12

作者 张靠社 王建华 +1 位作者 姚李孝 王锡凡 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期10-14,共5页

根据分频输电线路的等值电路 ,应用谐波平衡原理 ,建立了含有分频输电线路的电力系统潮流数学模型 ,并应用牛顿 -拉夫逊法进行求解。分析了分频输电系统输送功率与效率、副边无功补偿容量之间的关系 ,以及分频输电线路在各种载荷下的稳... 根据分频输电线路的等值电路 ,应用谐波平衡原理 ,建立了含有分频输电线路的电力系统潮流数学模型 ,并应用牛顿 -拉夫逊法进行求解。分析了分频输电系统输送功率与效率、副边无功补偿容量之间的关系 ,以及分频输电线路在各种载荷下的稳态运行特性和向工频系统注入的谐波电流 ,并和直流输电线路产生的谐波电流进行了比较。仿真表明 ,分频输电系统有很宽的功率运行范围和很好的效率特性及稳态特性 。 展开更多

关键词 电力系统 稳态特性 分频输电线路 数学模型 等效电路

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分频输电系统的研究 被引量：5

13

作者 王锡凡 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 1998年第2期34-38,共5页

总结了对新型输电方式——分频输电系统的研究情况。在理论分析、数字仿真、物理实验、经济效益比较等方面得出了有益的结论。研究表明分频输电系统易于实现，效益显著，是一种很有潜力的远距离大容量输电方式。

关键词 远距离输电 变频 输电线路 分频输电系统

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分频输电系统的综合稳定控制研究 被引量：1

14

作者 张靠社 王建华 王锡凡 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第11期1-4,73,共5页

分频输电是为大规模、远距离输电提出的一种输电方式 ,它可以提高输电线路的输送功率。该文针对分频输电系统非线性的特点 ,基于直接大范围线性化的方法 ,提出了分频输电系统中励磁和倍频变压器原边并联补偿电容协调非线性控制器的设计... 分频输电是为大规模、远距离输电提出的一种输电方式 ,它可以提高输电线路的输送功率。该文针对分频输电系统非线性的特点 ,基于直接大范围线性化的方法 ,提出了分频输电系统中励磁和倍频变压器原边并联补偿电容协调非线性控制器的设计方法。应用该方法设计的非线性控制器不仅可以提高分频输电系统的稳定性 ,而且减小了发电机和倍频变压器原边的电压波动 ,保证了倍频变压器工作点的稳定。计算机仿真表明 ,该种控制器与仅考虑稳定性而设计的非线性励磁控制器相比较 ,不仅有效的提高了分频输电系统的稳定性 ,而且满足了倍频变压器原边电压的控制要求。 展开更多

关键词 分频输电系统 励磁控制 协调控制 电力系统稳定性

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分频输电系统的稳定控制研究

15

作者 张靠社 姚李孝 +1 位作者 王锡凡 雷欢虎 《西安理工大学学报》 CAS 2002年第3期223-227,共5页

针对分频输电系统非线性的特点 ,基于非线性微分几何控制理论 ,提出了分频输电系统的非线性励磁控制器的设计方法 ,应用该方法设计的非线性励磁控制器不仅可以提高分频输电系统的稳定性 ,而且减小了发电机端电压的波动。计算机仿真表明 ... 针对分频输电系统非线性的特点 ,基于非线性微分几何控制理论 ,提出了分频输电系统的非线性励磁控制器的设计方法 ,应用该方法设计的非线性励磁控制器不仅可以提高分频输电系统的稳定性 ,而且减小了发电机端电压的波动。计算机仿真表明 ,该种控制器与仅考虑稳定性而设计的非线性励磁控制器相比较 ,不仅有效地提高了分频输电系统的稳定性 ,而且提高了发电机电压的调节精度。 展开更多

关键词 励磁控制 稳定性 分频输电系统 电压调节

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基于模块化多电平矩阵式换流器的分频输电系统低频侧阻抗建模及稳定性判别 被引量：14

16

作者 宁联辉 吴再驰 +3 位作者 王锡凡 王秀丽 仪力萌 林进钿 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3720-3729,共10页

针对风电机组经分频输电并网系统低频侧稳定性判别的问题,该文采用阻抗分析方法,结合基于阻抗矩阵k-范数的稳定判据,实现了并网系统低频侧稳定性的快速判别。首先,基于模块化多电平矩阵式换流器(modular multilevel matrix converter,M... 针对风电机组经分频输电并网系统低频侧稳定性判别的问题,该文采用阻抗分析方法,结合基于阻抗矩阵k-范数的稳定判据,实现了并网系统低频侧稳定性的快速判别。首先,基于模块化多电平矩阵式换流器(modular multilevel matrix converter,M3C)的数学模型,针对M3C低频侧接风电机组并网这一典型场景设计了相应的无源控制器和对应的滤波电路,并对风电机组的模型进行了简化。其次,推导了M3C低频侧和风电机组的dq轴阻抗模型并利用扫频法验证了该文阻抗建模的正确性。然后,针对该系统低频侧稳定性设计了基于系统阻抗矩阵范数的快速判稳方法。最后,利用MATLAB对风电机组经分频输电并网系统低频侧的稳定性进行了判别并基于PSCAD仿真验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平矩阵式换流器 低频侧阻抗建模 稳定性判别 矩阵范数

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分频海上风电系统的技术经济分析 被引量：56

17

作者 王锡凡 刘沈全 +3 位作者 宋卓彦 宁联辉 王碧阳 路明 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期43-50,共8页

介绍了分频输电系统(FFTS)应用于海上风电的拓扑结构,并通过一个装机容量300 MW、离岸距离250km的算例,比较其与现有高压交流(HVAC)和高压直流(HVDC)并网方式的技术及经济优劣。FFTS通过降低输电频率(如50/3Hz),显著降低交流电缆中的充... 介绍了分频输电系统(FFTS)应用于海上风电的拓扑结构,并通过一个装机容量300 MW、离岸距离250km的算例,比较其与现有高压交流(HVAC)和高压直流(HVDC)并网方式的技术及经济优劣。FFTS通过降低输电频率(如50/3Hz),显著降低交流电缆中的充电电流,提升海底交流输电的效率与性能。结果表明,FFTS能满足算例的并网需求,且风电穿透率大于HVAC。算例中FFTS换流站的投资折算和年维护费用比HVDC少9 126万元,等年值比HVDC低7.28%。在算例的基础上,文中进一步给出了FFTS-HVDC临界经济距离—装机容量曲线,相对而言FFTS更适用于装机容量大、离岸近的风电场,对于300 MW风电场,二者的临界经济距离约为634km,远超已有和规划中的海上风电场的离岸距离。分析结果表明了分频海上风电系统所具有的应用潜力。 展开更多

关键词 海上风电 分频输电系统 风电并网 技术性 经济性 临界经济距离

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适用于海上风电分频输电的模块化多电平矩阵变换器故障穿越控制策略 被引量：22

18

作者 孙玉巍 王童 +2 位作者 付超 郭锋 倪秋龙 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期19-30,共12页

作为海上风电分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)的重要装置,模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)的故障穿越是海上风电并网安全稳定运行的重要问题之一。为研究M3C故障穿越控制,... 作为海上风电分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)的重要装置,模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)的故障穿越是海上风电并网安全稳定运行的重要问题之一。为研究M3C故障穿越控制,首先基于M3C双dq坐标系下的数学模型和稳态控制策略,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模拟电网发生三相对称故障的情况,分析M3C的暂态特性,并提出故障穿越策略。通过改变M3C低频侧交流电压指令,迫使风电场根据自身低电压穿越策略减少输出功率,从而降低M3C传输的有功功率;M3C工频侧采取有功平衡优先、剩余最大无功输出的控制策略以支撑网侧跌落电压;且根据系统对有功无功功率的需求分为有功无功兼顾、有功优先、无功优先3种场景的控制方案。仿真结果表明,所提策略可以根据不同的控制需求提升M3C故障穿越的能力,保证M3C各子模块电容平均电压不超过阈值,无需额外卸荷电路和通信即可实现电网故障期间的安全穿越,同时有利于维持风机持续并网运行和电网电压的恢复。 展开更多

关键词 模块化多电平矩阵变换器 M3C 分频输电系统 ffts 故障穿越控制 海上风电 功率控制

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基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略 被引量：8

19

作者 宋卓彦 王锡凡 +3 位作者 陶伟龙 孟永庆 滕予非 宁联辉 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期27-33,共7页

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省... 海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。 展开更多

关键词 风力发电 分频输电系统 永磁直驱发电机 矢量控制

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直流输电系统暂态谐波分析 被引量：2

20

作者 李庚银 陈志业 杨以涵 《华北电力学院学报》 北大核心 1992年第4期7-12,共6页

本文进一步发展和完善了作者开发的交直流(AC/DC)系统通用数字仿真程序,并在此基础上应用快速傅立叶变换(FFT)方法开发了AC/DC系统谐波分析程序。该程序既可分析稳态谐波,又可分析各种复杂条件下的暂态谐波。针对某一实际直流输电系统... 本文进一步发展和完善了作者开发的交直流(AC/DC)系统通用数字仿真程序,并在此基础上应用快速傅立叶变换(FFT)方法开发了AC/DC系统谐波分析程序。该程序既可分析稳态谐波,又可分析各种复杂条件下的暂态谐波。针对某一实际直流输电系统在交流不对称故障时的暂态谐波特性进行了示例性分析计算. 展开更多

关键词 直流输电 交直流系统 谐波 fft

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