一种基于多电压源型变流器组网的配电网谐波溯源方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多电压源型变流器组网的配电网谐波溯源方法，通过分析电压源型变流器的控制特性，建立了电压源型变流器的谐波源等效模型，并基于此构建了多台电压源型变流器组网的配电网谐波等效电路，由构建的配电网谐波等效电路，可实现配电中任意次谐波分布的分析。该方法能够有效实现多台电压型变流器组网系统中各节点处任意次谐波的分析，可为新型配电网中谐波的溯源提供有效参考。本发明专利技术将线路阻抗考虑入分析模型，该方法可实现更精准的谐波分布分析，提高谐波计算的准确性，同时，可对配电网的有源滤波装置安装具有较好的指导意义，在配电网电能质量改善及稳定性提高方面具有较好的应用前景。面具有较好的应用前景。面具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多电压源型变流器组网的配电网谐波溯源方法


[0001]本专利技术属于电能质量控制
，尤其涉及一种基于多电压源模式变流器组网的新型配电网谐波溯源方法。

技术介绍

[0002]随着我国新型智能电网建设进程的推进，电网中电设备的数量与复杂程度不断增加，使得电力系统中的谐波污染问题日益严重，而由谐波导致的各类电力事故也层出不穷，因此，有效的治理电力谐波是构建新型智能电网的重要组成环节。其中，谐波污染溯源作为研究治理谐波问题的出发点和主要依据，已成为谐波研究中的一个关键前提。
[0003]由于新型配电网的用户负荷性质具有复杂多变的特征，使得配电网系统的谐波溯源难以实现。而在电动汽车及新能源发电设备等大量电力电子装置接入电网后，其非线性工作特性将进一步增加系统中的谐波频次与构成，同时，不同电力电子装置的各次谐波将会出现耦合与叠加，增大了配电网谐波的复杂性与不确定性，导致新型配电网的谐波溯源问题难以实现。
[0004]目前，常用谐波源溯源方法主要可分为功率流向法与谐波阻抗法两大类。传统的功率流向方法主要通过谐波功率的符号来区分谐波电流的来源，但当谐波电压与谐波电流之间的相位差达到一定范围时，该方法将不再适用。为提高谐波溯源方法的适应性，一些文献提出通过比较公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)两侧谐波阻抗和消除由电网谐波产生的无功功率所需阻抗的比值来确定电网中的主要谐波污染源的位置，但该方法仅适用于系统谐波阻抗分布相当均匀且线路电阻忽略不计的情况。谐波阻抗法主要通过系统谐波阻抗来对系统谐波源进行辨识，在实现策略上又可细分为微分方程辨识、最小二乘辨识及分离畸变负荷等几种形式，该类方法可以较好地解决电网中畸变和非畸变负荷的识别划分问题，但大多只能定性说明负荷中是否含谐波源，不能定量得出谐波含量的大小，无法为谐波溯源后的责任划分及后续治理提供较多的参考。
[0005]综合目前的现有技术，现有的谐波溯源方法多以配电网系统中的谐波测量为基础进行计算与分析。然而此类方法是以配电网中谐波源有限或可视为同一整体前提，当配电网中存在较多的电源式谐波源时(如电动汽车或新能源发电装置)，谐波源间将产生谐波叠加、抵消等现象，进而导致无法实现谐波精确溯源。鉴于此，本专利技术提出了一种基于多电压源模式变流器系统系统阻抗特性分析的新型配电网谐波溯源方法，该方法考虑到目前型配电网系统中新增的谐波源多为电压源工作模式变流器，故而从电压源模式变流器的谐波模型等效出发，建立了新型配电网系统的等效电路，并提供一套多谐波源配电网谐波分布的系统计算方法，可为新型配电网系统的谐波溯源提供有效的参考。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提出基于电压源模式变流器构成的配电网系统等效电路，并提出多电压源模式变流器构成的配电网中谐波分布计算方法。该方法能够对不同控制方式电压
源型变流器构成的配电网进行谐波分析，同时，该方法将线路阻抗作为计算的重要组成部分，具有更好的适应性与推广性。基于该方法可实现对电压源型变流器所构成配电网谐波分布的准确描述，并为配电网中的谐波溯源与谐波治理提供有效参考。本专利技术具体采用如下技术方案：
[0007]一种基于多谐波源系统阻抗特性分析的新型配电网谐波溯源方法包括以下步骤：
[0008]1)基于电压源型变流器对称特性的谐波源建模
[0009]根据叠加定理，电压源模式变流器的输出电压表示为：
[0010][0011]式中，u代表电压源模式变流器的PWM输出电压、u
f
代表PWM输出电压基波正序分量、u
h
(h＝1,2,
…
,n)代表PWM输出电压h次谐波分量；
[0012]2)单台电压源模式变流器谐波分布计算
[0013]①
当线路阻抗值近似为0时，得到变流器的h次谐波电流：
[0014][0015]式中，ω
h
为h次谐波的角频率，i
h
为电压源模式变流器的单相h次谐波电流，根据叠加定理可得到PCC点的单相谐波电压及电压源模式变流器的单相谐波电压、电流表示如下：
[0016][0017]式中，u
Th
代表PCC点的单相谐波电压，i
Th
代表电压源模式变流器的单相谐波电流；
[0018]②
当线路阻抗具有一定长度时，设其取值为Z
g
，得到电压源模式变流器的h次谐波电流：
[0019][0020]式中，Z
f
代表电压源模式变流器滤波电路阻抗，计算得到PCC点的h次谐波电压表示如下：
[0021][0022]由叠加定理可得到PCC点的总谐波电流、谐波电压表示如下：
[0023][0024]3)多台电压源型变流器组网系统的谐波分布计算
[0025]①
当各电压源模式变流器至PCC点的线路长度可忽略时，计算电压源模式变流器i输出的h次谐波电流表示如下：
[0026][0027]式中，G
fi
代表变流器i的滤波电感对应的导纳值，G
g
代表PCC至公共母线的线路阻抗对应的导纳值。根据叠加定理可得到PCC处的h次谐波电压、谐波电流表示如下：
[0028][0029]得到PCC点的总谐波电流、谐波电压表示如下：
[0030][0031]②
当各电压源模式变流器至PCC点的线路长度不可忽略时，计算电压源模式变流器i输出的h次谐波电流表示如下：
[0032][0033]本专利技术具有如下有益的技术效果：
[0034]本专利技术提供了一种多电压源型变流器组网的配电网系统谐波溯源方法，通过分析电压源型变流器的控制特性，建立了电压源型变流器的谐波源等效模型，并基于此构建了多台电压源型变流器组网的配电网谐波等效电路，由构建的配电网谐波等效电路，可实现配电中任意次谐波分布的分析。该计算方法能够有效实现多台电压型变流器组网系统中各节点处任意次谐波的分析，可为新型配电网中谐波的溯源提供有效参考。由于将线路阻抗考虑入分析模型，因此，该方法可实现更精准的谐波分布分析，提高谐波计算的准确性，同时，可对配电网的有源滤波装置安装具有较好的指导意义，在配电网电能质量改善及稳定
性提高方面具有较好的应用前景。
附图说明
[0035]图1电压源工作模式分布式电源拓扑结图。
[0036]图2配电网变流器h次单相谐波等效电路图。
[0037]图3多分布式电源接入的配电网拓扑结构图。
[0038]图4多台电压源模式变流器接入的h次谐波单相等效电路图I。
[0039]图5多台电压源模式变流器接入的h次谐波单相等效电路图II。
[0040]图6任意动配电网变流器接入的h次谐波单相等效电路。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明：
[0042]下面结合附图对本专利技术的实施例具体说明。一种考虑线路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多电压源型变流器组网的配电网谐波溯源方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)基于电压源型变流器对称特性的谐波源建模根据叠加定理，电压源模式变流器的输出电压表示为：式中，u代表电压源模式变流器的PWM输出电压、u
f
代表PWM输出电压基波正序分量、u
h
(h＝1,2,
…
,n)代表PWM输出电压h次谐波分量；2)单台电压源模式变流器谐波分布计算
①
当线路阻抗值近似为0时，得到变流器的h次谐波电流：式中，ω
h
为h次谐波的角频率，i
h
为电压源模式变流器的单相h次谐波电流，根据叠加定理可得到PCC点的单相谐波电压及电压源模式变流器的单相谐波电压、电流表示如下：式中，u
Th
代表PCC点的单相谐波电压，i
Th
代表电压源模式变流器的单相谐波电流；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马添翼，杜艳平，高振清，张媛，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：