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电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法
被引量：
4
1
作者
杨向阳
胡海涛
+3 位作者
肖冬华
陶海东
宋依桐
何正友
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第13期5109-5121,I0008,共14页
精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC...
精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。
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关键词
电气化铁路“车-网”系统
串/并联双模式
宽频谐波扰动产生装置
并联LC谐振电路
反串联IGBT模块
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职称材料
高占比换流器电网的电压-功率小扰动谐波潮流稳定分析理论:数学模型
2
作者
季柯
韩民晓
+1 位作者
刘崇茹
朱永强
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第11期4430-4446,I0026,共18页
随着双碳目标的迅速推进,电力系统中的换流器占比显著提升并导致系统对扰动的灵敏度增加。该特性一方面使电力系统具备更强的扰动处理和控制能力,另一方面也意味着如果系统的控制设计不当更加容易被扰动所影响并诱发谐振失稳的问题。目...
随着双碳目标的迅速推进,电力系统中的换流器占比显著提升并导致系统对扰动的灵敏度增加。该特性一方面使电力系统具备更强的扰动处理和控制能力,另一方面也意味着如果系统的控制设计不当更加容易被扰动所影响并诱发谐振失稳的问题。目前,研究电力系统抗(小)扰动能力的主流方法是阻抗网络/节点导纳矩阵法,通过系统节点导纳矩阵的特征根即可辨识系统的谐振模式。然而,换流器引入的非线性频率耦合效应导致系统电压/电流在扰动激励下出现非同频分量,使得传统基于同频电压-电流关系的阻抗/导纳矩阵难以完整揭示系统的动态特性。通过进一步研究发现,换流器端口电压幅值/相位和有功/无功功率的扰动始终为同频关系。该文从电压-功率关系的视角出发,首先类比工频潮流给出电网电压-功率小扰动谐波潮流的定义和概念;接着,分别给出集总电路元件(电阻、电感、电容)和典型电力电子换流器的电压-功率谐波模型构建方法;然后,推导并构建高占比换流器电网电压-功率小扰动谐波潮流模型,用以揭示系统电压-功率之间的小扰动动力学作用关系;其次,给出电网电压-功率谐波潮流模型的电磁仿真测量方法,并以IEEE 9节点系统为例,在Matlab/Simulink仿真软件中对所提模型进行仿真验证。
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关键词
换流器型电网
电压-
谐波
潮流
小
扰动
分析
谐振稳定性
宽
频
振荡
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职称材料
题名
电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法
被引量：
4
1
作者
杨向阳
胡海涛
肖冬华
陶海东
宋依桐
何正友
机构
西南交通大学电气工程学院
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第13期5109-5121,I0008,共14页
基金
国家电网有限公司科技项目(5100-202126359A-0-0-00)。
文摘
精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。
关键词
电气化铁路“车-网”系统
串/并联双模式
宽频谐波扰动产生装置
并联LC谐振电路
反串联IGBT模块
Keywords
electrified railway‘train-grid’traction power system
series/parallel dual mode
wideband harmonic disturbance generator
parallel LC resonant circuit
anti-series IGBT module disturbance generator
parallel LC resonant circuit
anti-series IGBTmodule
分类号
TM922 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
高占比换流器电网的电压-功率小扰动谐波潮流稳定分析理论:数学模型
2
作者
季柯
韩民晓
刘崇茹
朱永强
机构
新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)
出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第11期4430-4446,I0026,共18页
基金
国家自然科学基金项目(青年科学基金)(52207099)。
文摘
随着双碳目标的迅速推进,电力系统中的换流器占比显著提升并导致系统对扰动的灵敏度增加。该特性一方面使电力系统具备更强的扰动处理和控制能力,另一方面也意味着如果系统的控制设计不当更加容易被扰动所影响并诱发谐振失稳的问题。目前,研究电力系统抗(小)扰动能力的主流方法是阻抗网络/节点导纳矩阵法,通过系统节点导纳矩阵的特征根即可辨识系统的谐振模式。然而,换流器引入的非线性频率耦合效应导致系统电压/电流在扰动激励下出现非同频分量,使得传统基于同频电压-电流关系的阻抗/导纳矩阵难以完整揭示系统的动态特性。通过进一步研究发现,换流器端口电压幅值/相位和有功/无功功率的扰动始终为同频关系。该文从电压-功率关系的视角出发,首先类比工频潮流给出电网电压-功率小扰动谐波潮流的定义和概念;接着,分别给出集总电路元件(电阻、电感、电容)和典型电力电子换流器的电压-功率谐波模型构建方法;然后,推导并构建高占比换流器电网电压-功率小扰动谐波潮流模型,用以揭示系统电压-功率之间的小扰动动力学作用关系;其次,给出电网电压-功率谐波潮流模型的电磁仿真测量方法,并以IEEE 9节点系统为例,在Matlab/Simulink仿真软件中对所提模型进行仿真验证。
关键词
换流器型电网
电压-
谐波
潮流
小
扰动
分析
谐振稳定性
宽
频
振荡
Keywords
converter-based grid
harmonic power flow
small-signal analysis
harmonic resonance stability
wide-band oscillation
分类号
TM72 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法
杨向阳
胡海涛
肖冬华
陶海东
宋依桐
何正友
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
高占比换流器电网的电压-功率小扰动谐波潮流稳定分析理论:数学模型
季柯
韩民晓
刘崇茹
朱永强
《中国电机工程学报》
北大核心
2025
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职称材料
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