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中国电机工程学报 2007年第13期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志电力系统

高压直流换流站污秽水平预测方法研究1-5

摘要：对换流站站址周边地区气象、工业污染源和输变电设备运行的相关资料进行收集，根据风洞试验得出的绝缘子表面积污模式，利用污染源扩散模式计算站址及周边地区交流盘形绝缘子积污水平。在此基础上，根据国内已有换流站和自然积污站的直、交流积污数据并结合具体情况，选择合适的直交流积污比，由计算出的交流盘形绝缘子污秽水平估算出换流站直流场设备的污秽水平。根据该污秽水平，计算出换流站直流场支柱绝缘子以及不同管径的套管表面的污秽度。根据标准直流支柱绝缘子的人工污秽试验数据和预估算的污秽度，确定直流支柱绝缘子和各类套管的爬电比距。文中提出的方法可用于±500kV、±800kV高压直流换流站污秽水平预测及外绝缘配置。

基于时差法的Y／△接线变压器和应涌流鉴别新方法6-11

摘要：近年来，出现了多起和应涌流引起变压器差动保护误动的事件，但目前还没有有效的方法对和应涌流进行识别。该文以常见的2台Y/△接线方式变压器并联情况为主，根据变压器产生和应涌流一侧的线电流突变与差流出现时刻有一定时差的特点，提出利用时差法鉴别和应涌流并闭锁差动保护的方案。在TA饱和情况下，可利用数学形态学方法对小时差情况进行判定。将另一侧线电流的变化情况作为辅助判据后，该方法能正确区分变压器和应涌流及和应涌流产生过程中发生内、外部故障的情况。Matlab／Simulink仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。

基于k／n（G）模型的STATCOM装置可靠性分析12-17

摘要：提出了STATCOM装置的k／n（G）可靠性模型及其基本分析方法。利用k／n（G）可靠性模型定量描述了主电路拓扑结构的多重化冗余设计所取得的可靠性效益。采用文献提供的IGCT、GTO和IGBT器件可靠性参数，定量计算了某实际应用的50MVA STATCOM装置可靠性指标，并对STATCOM装置结构的优化设计进行了分析；探讨了考虑元件故障率变化的STATCOM动态k／n（G）可靠性模型的基本分析方法。

一种饱和电力系统稳定器控制效果的判断方法18-23

摘要：针对饱和线性系统，借助二次型Lyapunov函数，估计稳定域的一个严格子集。同时为了减少保守性，利用矩阵的Schur补性质，将如何选取该二次型Lyapunov函数的问题转化为标准的LMI凸优化问题。将该方法应用于电力系统，提出一种判断饱和PSS控制是否有效的方法。其主要思路是估计出饱和系统的稳定域，通过分析预想扰动的状态量是否位于估计的稳定域内，从而为判断此饱和PSS控制是否能有效镇定预想的扰动提供判据，利用算例验证了方法的有效性。

复杂电力系统的元件结构化模型分析与应用24-28

摘要：通过元件结构化模型中接口方程的分解、接口变量的分解以及接口变量的内在约束关系分析，给出了复杂电力大系统中元件结构化模型的多种表达形式，模型分析结果及多种表达形式的给出有助于深刻揭示电力系统元件的各种特征，同时也可方便元件结构化模型的灵活使用；总结了元件结构化模型建立的一般步骤，并通过给出电力系统中一些典型元件（包括同步发电机组、HVDC系统、TCSC和UPFC）的结构化模型说明了元件结构化模型的普遍适用性。

3区域互联电力系统动态等值的辨识方法29-34

摘要：对大型电力系统采用动态等值可以显著降低计算量，并能突出主要特征。动态等值的同调等值法和模式等值法大都用于离线分析，在线动态安全分析常需要对外部系统作在线的动态等值，这时需要采用辨识等值方法：先确定系统等值模型，模型参数通过辨识获得。现代电力系统中越来越多的区域形成互联，对多区域互联电力系统的动态等值研究变得尤为重要，但以往的文献都是针对2区域系统。文中给出了3区域互联电力系统的动态等值模型，分析了模型的可辨识性，从理论上证明了：充分利用扰动前、后的稳态条件和动态过程，等值模型中所有参数均是可以辨识的。在可辨识性分析的基础上，运用进化策略法进行模型的参数辨识，最后通过系统仿真加以验证，算例结果表明了等值模型的有效性和其参数辨识的可行性。

波形库控制及其在AC／DC／AC系统中的应用35-40

摘要：提出了基于典型波形采集的变流器控制方法——波形库控制方法。它不需要系统数学模型，通过对采集的系统典型阶跃响应输出数据进行处理实现系统控制。波形库是变流器典型波形响应数据库，根据需要可以构成系统单波形库与多波形库。分析了典型波形信息与系统控制期望之间的关系，系统控制量可以由波形库与期望值直接合成，并根据内模原理应用波形库补偿一个控制增量，实现波形库控制。该控制思想在三相AC／DC／AC系统中进行了实验验证。阐述了实验中波形采集方法、典型波形的预处理以及波形控制算法。实验结果验证了波形库控制的可行性。

多导体电力电缆载波通信中的频谱优化方法41-47

摘要：使用多导体电力电缆的高速数据传输面临严重的信号串扰问题。该文通过测量实际的电力电缆的串扰参数，分析了多导体电缆的串扰规律。为了提高数据传输速率，深入研究了多导体电缆数据传输的频谱优化问题。首先，讨论了采用拉格朗日乘子求解带串扰项的频谱优化方法。然后，针对该方法的局限性，提出通过对传输信号进行线性变换，实现信道解耦，进而将复杂的优化问题分解为多个简单的优化问题。在信号功率限制的条件下，对算法的应用范围进行了推广。仿真分析表明，结合信道解耦的频谱优化方法显著提高了多导体电缆的数据传输率，有效地克服了信号串扰对高速电力线通信系统的影响。

基于混和箝位技术的四桥臂多电平变换器的研究48-52

摘要：二极管箝位型多电平变换器由于电容电压的平衡问题而在五电平以上很难在工业中推广应用，混和箝位技术为解决此问题提供了新的思路。该文在分析现有的基于混和箝位技术变换器的背景下提出了基于混和箝位技术的四桥臂多电平变换器。文中对四桥臂逆变器的电容电压平衡机理和PWM控制方法做了详细的阐述，从分析中可以看出混和箝位四桥臂多电平变换器不仅使得电容电压的平衡变得更加简单，箝位开关的工作频率可以高于主开关而使得系统的损耗减小，而且系统成本由于少用很多有源开关和电容而大大降低，是一种成本和性能兼得的好拓扑。最后，通过仿真和实验证明了该拓扑的有效性。

采用零矢量补偿的矩阵变换器电流控制策略53-57

摘要：在矩阵变换器普通滞环电流控制的基础上，针对采用18静止矢量控制会造成输入电流高频正负振荡和区间恒值为零的现象，提出一种新型电流复合控制策略。该方法不使用旋转矢量调制，将矩阵变换器等效为虚拟整流器和逆变器串接的形式，其虚拟逆变部分采用零矢量补偿的控制策略，消除了输入电流的高频正负振荡；其虚拟整流部分采用空间矢量调制以消除区间恒值为零，两者复合控制改善了输入和输出电流的品质。仿真和实验结果证明了该控制方法的可行性和正确性。

基于驱动脉冲自校准的全桥电路共模抑制技术58-63

摘要：基于全桥变换器共模噪声电流产生机理的分析，指出双极性PWM调制下两桥臂具有共模噪声互补效应，但实际装置中由于驱动脉冲传输延时的不一致使这一优势不能完全体现出来。据此提出一种基于驱动脉冲沿自动校准的全桥电路共模抑制技术。该方法利用DSP实时检测共模噪声并计算其能量，然后采用智能搜索算法对居于对角线位置的功率开关的驱动脉冲沿进行自动校准，以降低共模噪声水平。实验证实该方法能在500kHz到5MHz频段有效降低共模噪声电流，降低幅度可达10dB。该方法主要依赖软件实现，硬件开销很小。由于共模噪声能量的计算相对其FFT简单得多，且控制过程对实时性要求不高，因而控制软件可以与变换器控制系统合用同一片DSP，具有较高的性价比。

改进平均电流自动均流法及其在Boost变换器并联系统中的应用64-69

摘要：改进了基于平均电流模式的自动均流法，并应用于并联Boost变换器均流控制中，理论分析表明在低于右半平面零点的低频域内将Boost变换器外部环路的二阶系统降为一阶系统，使得控制回路易于设计，并保证了并联Boost变换器的动态响应。该文给出基于平均电流模式的自动均流控制系统分析方法，提出其控制回路的设计原则，并指出该控制方法同样适合于多并联模块，原则上并联模块数量不限。论文还建立了2台40W120W4．2A的Boost变换器并联实验系统，实验证明理论分析的正确性。

Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究70-75

摘要：分析了Boost变换器带恒功率负载的特性，推导出系统传递函数并得到系统稳定运行条件。采用状态反馈精确线性化技术对系统进行控制。根据Boost变换器带恒功率负载的特点，将最优跟踪技术应用于精确线性化控制中，得到系统非线性控制律。用SABER软件对得到的控制律进行了仿真。仿真结果表明：精确反馈线性化结合最优跟踪可以对Boost变换器带恒功率负载系统进行有效的控制，使系统具有理想的稳态特性和动态响应，在电源及负载大范围变化时，保证系统的稳定运行，满足不同类型负载的要求，具有大信号稳定特性。

基于PWM整流器的SVPWM谐波分析新算法76-80

摘要：根据SVPWM的工作机理并结合数字实现的特点，给出了一种基于PWM整流器的SVPWM新型谐波分析算法。该算法通过傅里叶分析给出输出相电压各次谐波的解析表达式，为设计PWM整流器的网侧滤波电感提供依据和指导。由于PWM整流器交流侧相电压的谐波频谱不仅与脉冲调制方式有关，还受到闭环调节器参数的影响，因此该文搭建了以TMS320F2812为控制核心的三相电压型逆变器系统以得到单纯由SVPWM产生的谐波频谱，并对该算法进行验证。相电压谐波频谱由功率分析仪PZ4000测量得到，分析结果与计算结果吻合得很好，证明了该算法的准确性。

双向DC／DC变换器的拓扑研究81-86

摘要：首先分类介绍了几种典型的隔离式双向DC／DC变换器电路，并对其主要特点和应用领域进行了比较和分析。在此基础上，提出了一种新颖的隔离式双向DC／DC变换器拓扑，该拓扑结构简洁，并可应用同步整流技术，使得整个设计具有高效率、高控制性能、低成本等特点。该文介绍了电路结构、详细分析了工作原理和设计要点，最后给出了实验波形，验证了这种电路拓扑的优越性。

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的初值问题研究87-92

摘要：特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）方法，通过开关时刻的优化选择，消除选定的低频次谐波，具有波形质量、效率、直流电压利用率都高、直流侧滤波器尺寸小等一系列优点，所以受到人们的普遍关注。该文提出一种基于面积相等和注入零序谐波相结合的非线性方程组的初值求取的方法，简化了多电平逆变器SHEPWM非线性方程组初值的求取方法，显著提高了初值的有效性，根据一个调制度数值和谐波消除目标确定的初值，往往适用于同样谐波消除目标下、调制度在该值附近的一个范围内的所有SHEPWM非线性方程组，并且较大加快了求解非线性方程组的迭代过程的收敛速度；以五电平电压源逆变器为例，采用电力电子专用仿真软件POWERSIM6，对非线性方程组的数值解进行了仿真研究，结果证实了所提初值求取方法的有效性和实用性。

基于自适应逆控制的有源滤波器合成阻性负载93-97

摘要：电力系统电网电压总存在畸变和不平衡，有源电力滤波器（Active power filter，APF）对谐波和无功进行补偿时，采用传统的正弦电流合成（Sinusoidal Current Synthesis，SCS）方法，公共连接点处的电压畸变会导致谐波传输的问题。而采用阻性负载合成（resistive load synthesis，RLS）方法，补偿后的主电流与实际的电网电压具有相同的波形，系统特征表现为阻性，可以有效的阻尼系统中的谐波传输。文中将自适应逆控制的方法应用于APF的控制来合成阻性负载，在补偿谐波和无功的同时，阻尼系统的谐波传输，将系统的功率因数校正为1。采用自适应逆控制方法，不需要知道广义有源滤波器的确切参数，逆控制器系统可以自动跟踪电路参数而实时建模。仿真和实验结果证实所提出的算法的有效性。

电流滞环控制半桥双降压式逆变器输出滤波器设计98-103

摘要：电流滞环控制具有易于实现、快速的动态响应和无条件稳定等优点，但该控制方法使逆变器的开关频率不固定，造成逆变器输出滤波器设计困难，因此很少有文献提及此种滤波器的设计方法。该文研究了一种基于电流滞环控制的半桥双降压式逆变器输出滤波器的设计方法。该方法从短路特性和稳压精度两方面阐述了如何最优选取滤波电感，从谐振频率和无功补偿两方面阐述了如何最优选取滤波电容。研制了一台500W的原理样机，通过实验验证了该设计方法设计的滤波器具有良好的滤波性能，使逆变器取得了精确的稳压精度和较高的效率。