电动汽车充电机站接入电力系统的谐波分析.pdf

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1、第3 2 卷第5 期北京交通大学学报V 0 1 3 2N o 5至Q Q 篁!Q 笪Q 堑星墼LQ 至曼曼!些垒!垒Q!Q 墼堡坠墅!￥星垦曼!兰Q 堕；2 塑垒文章编号：1 6 7 3 0 2 9 1(2 0 0 8)0 5 0 0 8 5 0 4电动汽车充电机(站)接入电力系统的谐波分析黄梅，黄少芳，姜久春(北京交通大学电气工程学院，北京1 0 0 0 4 4)摘要：在电力系统中电动汽车充电机为非线性负荷，产生的谐波对电网是一种污染在建设充电站前，有必要对充电站接入电力系统的谐波进行仿真预测，以决定是否配置谐波抑制和无功补偿设备首先，利用某型号充电机参数建立充电机(站)的M a t l a

2、 b 仿真模型，然后采用快速傅里叶变换(F F T)对电流进行谐波分析，得出单台充电机产生的5，7 次谐波最大值分别为0 4 4A，0 2 3A，满足国家谐波标准本文的研究方法和仿真模型同样适用于其他类型、规模的充电机(站)接入电力系统的谐波分析关键词：谐波分析；计算机仿真；充电机(站)；M a t l a b中图分类号：T M 7 4 3文献标志码：AH a r m o n i cS t u d yo fE l e c t r i cV e h i c l eC h a r g e r sH U A N GM e i，H U A N GS h a o f a n g，J I A N GJ i

3、 u c h u n(S c h o o lo fE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g，B e i j i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y，B e i j i n g1 0 0 0 4 4，C h i n a)A b s t r a c t：E l e c t r i cv e h i c l e(E V)c h a r g e r sa r en o n l i n e a rl o a di np o w e rs y s t e m s T h e yp r e s e n tap o t e n t

4、 i a lp r o b l e mt op o w e rs y s t e mi nt h ef o r m so fh a r m o n i cc u r r e n t sa n dp o o rp o w e rf a c t o r s T h u si ti si m p o r t a n tt oa n a l y z et h ee f f e c t so fE Vc h a r g e r sonp o w e rs y s t e mh a r m o n i cc u r r e n t sb e f o r eb u i l d i n gac h a r g

5、 i n gs t a t i o n B yu s i n gMa t l a bf i t 8as i m u l a t i o nt o o l，m o d e l sf o rh i g hf r e q u e n c yc h a r g e r sa n df o rac h a r g i n gs t a t i o nh a v eb e e ns e tu pont h eb a s i so fe l e c t r i cb u s e sp a r a m e t e r s，w h i c ha r eu s e f u lt ot h ea n a l y s

6、 i sa n dp r e d i c t i o no fh a r m o n i cp o B u t i o n R e s e a r c hs h o w st h a tw h e nt h ec h a r g i n gs t a t i o nc o n n e c t-e dt ot h ep o w e rs y s t e mi tc a nm e e tt h eh a r m o n i cs t a n d a r da n dt h es i m u l a t i o nm e t h o d scana l s ob ea p p l i e dt ot

7、 h eo t h e rt y p e so fc h a r g i n gs t a t i o n s K e yw o r d s：h a r m o n i ca n a l y s i s；c o m p u t e rs i m u l a t i o n；e l e c t r i cv e h i c l ec h a r g e(E VC h a r g e r)；M a t l a b节能、环保、缓解能源危机、改善人类生存环境和遏制大气状况继续恶化是汽车工业可持续发展面临的首要问题，也是其发展的方向传统汽车消耗了大量优质紧缺的石油天然气，这使电动汽车成为解决我国石油能源

8、短缺的根本出路以电动汽车为代表，大力促进其发展，有助于实现交通能源的多元化并维护国家的能源安全电动汽车需要通过充电机补充电能采用电力电子技术的充电机是一种非线性设备，会产生谐波电流，对公用电网是一种污染因此，在建设充电站前，有必要对充电站注入电力系统的谐波进行仿真预测，判断是否满足国家标准G B T1 4 5 4 9 9 3(电能质量公用电网谐波的要求，决定是否配置相应的谐波抑制和无功功率补偿设备本文作者参与了“电动汽车充电机(站)规范研究”的课题，根据某型号充电机参数，利用M a t l a b 搭建充电机(站)的仿真模型，对充电机(站)接入电力系统的谐波进行了仿真分析和预测，为充电站的工收

9、稿日期：2 0 0 7 1 1-1 6基金项目：国家“8 6 3”计划项日资助(2 0 0 2 A A 5 0 1 6 3 1)作者简介：黄梅(1 9 5 卜)，女，安徽阜阳人，教授啊斓：m h u a n g b j t u e d u c a黄少芳(1 9 8 3 一)，男，福建莆田人，硕士万方数据8 61 1 塞奎望奎兰兰堡竺!堂程建设提供参考1 充电机(站)仿真模型根据某型号充电机搭建单台充电机仿真模型，在此基础上搭建整个充电站的M a t l a b 仿真模型1 1 充电机仿真模型电动汽车充电站采用的大功率高频充电机的一般结构如图l 所示，由三相桥式不控整流电路对三相交流电进行整流，

10、滤波后经过高频D C D C 功率变换电路的直直变换，为蓄电池充电=箱”电“网“图1 高频充电机的一般结构框图F i g 1B l o c kd i a g r a mo fh i g hf r e q u e n c yc h a r g e r为仿真方便，考虑将图1 中的功率变换器进行等效相对于工频周期(0 0 2s)来说，动力蓄电池充电所需时间(4。5h)很长，在一个至几个工频周期内，都可以认为图1 中充电机的输出电流，。和输出电压u。是恒定的直流，即功率变换器工作于恒功率状态，当输入电压u B 升高时，输入电流，I 必须相应降低因此在工频范围内，可以用一个非线性电阻尺c 来近似模拟高频

11、功率变换电路的等效输入阻抗，并且可以取得较好的近似效果【l J l 尺c 可近似表示为。U Bu i叩u 矗，u 台“c 一，I P I P。一U。，。式中，7 为充电机效率，则充电机的等效模型如图2所示图2 中月f 为线路及电感f 等的等效电阻，阻值较小，可忽略不计仿真采用1 5k W 的某型号充电机，它的输出功率P。如图3 所示由式(1)得出R c 的曲线，见图3=霞：网“图2 充电机等效模型F i g 2E q u i v a l e n tm o d e lo fc h a r g e r1 2 充电站仿真模型在本文仿真算例中，充电机(站)公共连接点(P C C)处电压等级为1 0k

12、V，通过1 0 0 4k V 变压器降为0 4k V，给充电机提供电能其中变压器采用(8)P。变化曲线(b)R c 变化曲线图3 充电机输出功率和电阻曲线F i g 3C u r v e so fP oa n dR ci nc h a r g i n gc o u r$。D y n l l 接线组别的配电变压器假设充电机(站)多台充电机处于相同工作状态，在M a t l a b S i m u l i n k 环境下建立充电机(站)的仿真模型，如图4 所示嗣1p o v,e n g u l电源变压器图4 充电机(站)的仿真模型F i g 4S i m u l a t i o nm o d e

13、lf o rE Vc h a r g i n gs t a t i o n仿真采用某城市拟建充电站的设计数据如下1)充电机功率考虑到充电机成本，充电站配置1 5k W 的充电机2)充电机台数拟建充电站充电车辆有8 台大型车辆、2 4 台中型车辆和1 5 台小型车辆每辆大型车需要2 台充电机并联充电，共需1 6 台；每辆中型车需要2 台充电机并联充电，共需4 8 台；每辆小型车需要1 台充电机充电，共需1 5 台如果4 8 辆车都需要充电，并且要充分利用低电价时段，则充电站可采取先充满所有中型车(4 8 台充电机同时工作)、再充小型车和大型车(3 1 台充电机同时工作)的充电顺序这样，整个充电站

14、只需配置4 8 台充电机3)变压器容量充电机(站)配电系统容量应包括动力用电、监控和办公等用电变压器容量s N 应考虑单台运行时，能满足全部用电设备的计算负荷s c，并且留有一定的容量裕度最终单台变压器容量选定为l0 0 0k W，空载损耗为1 7k W，短路损耗为1 0 3k W，短路电压为4 5，空载电流为1 1 2 充电机(站)谐波特点在建立充电机(站)仿真模型的基础上，对充电机(站)的谐波特点进行研究万方数据竺!望望堡!皇苎塑兰壅皇塾!苎!苎仝皇垒墨竺竺堂鎏坌堑墨22 1 充电机谐波特点通过对拟配置的1 5k W 单台充电机的仿真分析，得出充电机其交流侧谐波组成有如下规律1)谐波次数主

15、要为6 k 1 次，k=1，2，3，即5，7，1 1，1 3，谐波次数越高，谐波幅值越小2)单相电流i(t)的基波和各次谐波的有效值与输入单相电压有效值U、滤波电感L f、滤波电容C f 和尺c 都有关3)谐波与基波的关系是不固定的，负载越轻(R。C f 越大)，则谐波越大，基波越小 23；滤波电感越大(叫 L f c f 越大，n 次谐波阻抗z。的绝对值越大)，则谐波越小，而基波越大；其中谐波阻抗为磊=j n o,L f+R e#(1 j n a,C f)4)当u、L f、C f 一定时，输出功率越大，R，越小，则谐波电流有效值越大；由于在一个充电周期内电阻R。是变化的，所以电流的基波和各次

16、谐波有效值也是变化的1 3 3 5)整个充电过程中，单台充电机在变压器高压侧产生的电流总谐波畸变率(T H D i)在2 7 1 3。4 8 2 4 之间2 2 充电站谐波特点按照图5 所示的仿真模型，模拟充电站不同台数充电机同时工作时的情况，得出关于充电站的谐波结论如下莲瓣杠缸媛脚蜊墩g啦图5 各次谐波电流含有率H i l l。F i g 5H a r m o n i cr a t i of o rI n1)充电站谐波次数主要为5，7，I l，1 3，其中5次谐波电流含有率(H R l 5)最大，7 次H R l 7 次之，见图5 图5 为2 4 台充电机同时工作时，整个充电过程中各次谐波电

17、流含有率H R I。的变化曲线图2)变压器高压侧 t 次谐波电流含有率H R I。小于低压侧同次数H R I。3)台数越多，彼此之间发生谐波电流抵消现象，使得总谐波电流虽然数值有所增加，但并不是各个充电机产生的谐波电流的代数和H 4)多台充电机同时工作时，同次谐波相互抵消了一部分，因此同时工作的充电机台数越多，T H D i越接近恒定值 5|5)多台充电机同时工作时，在一个充电周期变压器高压侧T H D。的最大值和最小值如表1 所示表1变压器高压侧T H D f 的最大值、最小值T a b 1T H D io fh i g hs i d eo ft r a n s f o r m e r3 仿

18、真数据分析将各次谐波电流含有率乘以相应的基波有效值(R M S)，求出各次谐波电流大小把整个充电过程中各次谐波电流的最大值，h 与按国标规定换算后的拟建充电机(站)注入公用电网各次谐波电流允许值作比较，看是否满足国标规定比较情况汇总成表2 表2 计算结果1T a b 2R e s u l t so fc a l c u l a t i o n谐波允许值1 台3 1 台4 8 台次数A，h，满足?l b 满足?l b 一满足?8，6 64 0 51 2 6O 8 9O 5 70 4 7从表2 可以看出：1)随着充电机台数的增加，P C C 处即变压器高压侧的各次谐波电流在逐渐增加，因此，当充电机

19、台数增加到一定数量时，是否存在不满足国家标准G B T1 4 5 4 9 9 3 的可能性，需要再进一步深入研究2)对于拟建的充电站，4 8 台全部同时运行时的实际各次谐波电流均在国标规定允许范围之内，因此不需要装设谐波抑制装置若充电机(站)配电变压器距离上级电源较远，需考虑变压器高压侧1 0k V 电源进线的影响，此时采用图6 所示的系统仿真模型将仿真结果与表2汇总对比，如表3 J l 一 互 J Aa I1 4 姗d 一尝睦引I!I 叫卫L i n e3 一刚图6 考虑电源引线的充电站仿真模型F i g 6S i m u l a t i o nm o d e lf o rE Vc h a

20、r g i n gs t a t i o nYYYYYY们叭们舛铝卯73，OO0舛拐他“mmmm 玑m朋艇朋跎拍记M 堰n 钆L 乱57“”坶万方数据墨墨一北京交通大学学报第3 2 卷从表3 可知，充电机(站)配电变压器电源进线长(如1 0k m)时的各次谐波电流，h 比电源进线短时(如0k m)的J h 小分析其原因，是由于电源进线本身有阻抗，在上级电源电压一定时，谐波电流与阻抗成反比但是，电源进线本身有压降，长线时P C C处的电压畸变情况比短线时P C C 处的电压畸变严重，而且谐波电流允许值也减小了所以，建议充电机(站)采用较近的上级电源表3 计算结果2T a b 3R e s u l

21、 t so fc a l c u l a t i o n4 结论电动汽车充电机(站)会产生电流谐波注人供电网，对电网造成污染本文作者根据某一型号充电机参数建立了充电机(站)的M a t l a b 仿真模型，对电动汽车充电机(站)接入电力系统的谐波进行了分析，得出谐波特点仿真表明，按照所述的参数建设充电机(站)时，可以不装设谐波抑制装置充电机台数增加，P C C 处的各次谐波电流随之增加；电源线路加长、其他情况不变时，P C C 处的各次谐波电流减小本仿真模型同样也适用于其他规模充电机(站)产生的谐波电流的分析参考文献：1 L e w i sL R，C h o B I-I，L e e F C，

22、e ta 1 M o d e l i n g，A n a l y s i sa n dD e s i g no fD i s t r i b u t e dP o w e rS y s t e m s C T h e2 0 t hA n n u a lP o w e rE l e c t r o n i c sS p e c i a l i s t sC o n f e r e n c e(P E S C 8 9)M i l w a u k e e，W I 1 9 8 9：1 5 2 1 5 9 2 王兆安，杨君，刘进军谐波抑制和无功功率补偿 M 北京：机械f T 业出版社1 9 9 8 W

23、A N GZ h a o a n，Y A N GJ u n。L I UJ i n j u n H a r m o n i cS u p p r e s s i o na n dR e a c t i v eP o w e rC o m p e n s a t i o n M B e i j i n g：C h i n aM a c h i n eP r e s s，1 9 9 8(i nC h i n e s e)3 C h a nMSW，C h a uKT，C h a nCC M o d e l i n go fE l e c t r i cV e h i c l eC h a r g e

24、r s c I n d u s t r i ME l e c t r o n i c sS o c i e t y，19 9 8 I E C O N 9 8 P r o c e e d i n g so ft h e2 4 t hA n n u a lC o n f e r e n c eo ft h eI E E E，1 9 9 8：4 3 3 4 3 8 4 B a s uM，G a u g h a nK，C o y l eE H a r m o n i cD i s t o r t i o nC a u s e dB yE VB a t t e r yC h a r g e r si n

25、t h eD i s t f i b u t i o nS y s t e r n sN e t w o r ka n dI t sR e m e d v C U n i v e r s i t i e sP o w e rE n g i n e e r i n gC o n f e r e n c e，2 0 0 4 U P E C2 0 0 4 T h e3 9 t hI n t e r n a t i o n a l2 0 0 4：8 6 9 8 7 3 5 牛利勇纯电动公交充电系统天键技术研究 D 北京：北京交通大学，2 0 0 8：2 5 3 8 N I UL i y o n g S

26、 t u d yo nK e yT e c h n i q u e so fC h a r g i n gS y s t e r nf o rE l e c t r i cB u s e s D B e i j i n g：B e i j i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y，2 0 0 8：2 5 3 8(i nC h i n e s e)-d 一m-q。-一-“一一I Ir 一-“一-,I t _-m-I-I“一-I 一-一-I l lJ 一m-4 t 一q h 一-I l l-“m lr I I-l i t-(上接第8 4 页)3 H a g h

27、 m a r a mR，S h o u l m eA T r a n s i e n tM o d e l i n go fM u h i p a r a l l e lT u b u l a rL i n e a rI n d u c t i o nM o t o r s J M a g n e t i c s，I E E ET r a n s a c t i o n s。2 0 0 6，4 2(6)：1 6 8 7 一1 6 9 3 4 P o i t o u tS，B r a n e oPJC T h e o r e t i c a lM o d e l i n ga n dE x p

28、e r i m e n t a lT e s t so fa nE l e c t r o m a g n e t i cF l u i dT r a n s p o r t a t i o nS y s t e mD r i v e nB yAL i n e a rI n d u c t i o nM o t o r J M a g n e t-i c s，I E E ET r a n s，2 0 0 6，4 2(9)：2 1 3 3 2 1 5 1 5 G u b a eK a n g，J u n h aK i m，K w a n g h e eN a m P a r a m e t e

29、rE s-t i m a t i o nS c h e m ef o rL o w S p e e dL i n e a rI n d u c t i o nM o t o r sH a v i n gD i f f e r e n tL e a k a g eI n d u c t a n c e s J I n d u s t r i a lE l e c t r o n i e s，I E E ET r a n s a c t i o n s，2 0 0 6，5 0(4)：7 0 8 7 1 6 6 K i mDK，K w o nBI AN o v e lE q u i v a l e

30、n tC i r c u i tM o d e lo fL i n e a rI n d u c t i o nM o t o rB a s e do nF i n i t eE l e m e n tA n a l y s i sa n dI t sC o u p l i n gw i t hE x t e r n a lC i r c u i t s；M a g n e t i c s J I E E ET r a n s a e t i o n s，2 0 0 3。4 2(1 0)：3 4 0 7 3 4 0 9 7 W A IR o n g j o n g，C H UC h i a c

31、 h i n，R o b u s t P e t r iF u z z y N e u-r a l-N e t w o r kC o n t r o lf o rL i n e a rI n d u c t i o nM o t o rD r i v e；I n d u s t r i a lE l e c t r o n i c s J I E E ET r a n s a c t i o n s，2 0 0 7，5 4(1)：1 7 7 1 8 9 8 L I NF a a j e n g，W A IR o n g j o n g H y b r i dC o n t r o lU s i

32、 n gR e c u r r e n tF u z z yN e u r a lN e t w o r kf o rL i n e a rI n d u c t i o nM o t o rS e r v oD r i v e；F u z z yS y s t e m s J I E E ET r a n s a c t i o n s，2 0 0 1，9(1)：1 0 2 一1 1 5 9 吕刚，焦留成多模自适应模糊控制器及其在精密伺服系统中的应用 J 控制理论与应用，2 0 0 5，2 2(1)：4 7 5 1 L UG a n g，J I A OL i u c h e n g A p

33、p l i c a t i o nt oP r e c i s eS e r v o-S y s t e mU s i n gM u l t i A d a p t i v eF u z z yC o n t r o l l e r s J C o n t r o lT h e o r ya n dA p p l i c a t i o n s，2 0 0 5，2 2(1)：4 7 5 1(i nC h i n e s e)1 0 吕刚直线感应牵引电机的解耦最优控制研究 D 北京：北京交通大学，2 0 0 7：6 1 8 L UG a n g S t u d i e so nb e c o u

34、 p l i n ga n dO p t i m a lC o n t r o lf o rL i n e a rI n d u c t i o nM o t o r D B e i j i n g：B e i j i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y，2 0 0 7：6 1 8(i nC h i n e s e)万方数据电动汽车充电机(站)接入电力系统的谐波分析电动汽车充电机(站)接入电力系统的谐波分析作者：黄梅，黄少芳，姜久春，HUANG Mei，HUANG Shaofang，JIANG Jiuchun作者单位：北京交通大学电气工程学院,北京,10

35、0044刊名：北京交通大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY年，卷(期)：2008，32(5)引用次数：0次 参考文献(5条)参考文献(5条)1.Lewis LR.Cho B H.Lee FC Modeling,Analysis and Design of Distributed Power Systems 19892.王兆安.杨君.刘进军 谐波抑制和无功功率补偿 19983.Chan M S W.Chau K T.Chan C C Modeling of Electric Vehicle Chargers 19984.Ba

36、su M.Gaughart K.Coyle E Harmonic Distortion Caused By EV Battery Chargers in the DistributionSystems Network and Its Remedy 20045.牛利勇 纯电动公交充电系统火键技术研究 2008 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 电力系统谐波分析及仿真研究-计算机仿真2005,22(9)该文主要针对电力系统中采用的谐波测量方法而提出的一种基于锁相倍频采集方法,通过锁相环对电力波形进行实时跟踪,既解决了频谱泄漏对谐波测量精度的影响,又实现了快速、准确、实时性地测量.首

37、先从理论上介绍了关于电力系统检测的几种常用方法及其各自的优缺点,重要介绍其中的通过FFT变换的谐波测量方法,并讨论了该方法易产生的缺点-频谱泄漏问题,为了解决这一问题而引入了锁相倍频采集技术,使得采样与电网同步,随电网的变化而变化.解决了电力系统检测中的频谱泄漏这一难题.硬件上采用电力系统常用的AD73360采集芯片,锁相倍频电路由锁相环CD4046与分频器CD4060一起构成,产生AD73360采集触发信号.并采用Matlab仿真技术进行了分析和验证.2.学位论文 程辉 基于准同步算法的介质损耗因数测量系统的研制 2007 随着国民经济的飞速发展，各部门对电力的需求越来越大，电网不断扩大，如

38、何确保电网的安全运行成为电力系统重中之重的问题。为此，对电网中的设备必须采用合理的检测方法，了解其运行状况，以便对其进行恰当的维护处理。绝缘损坏是电力系统设备的主要事故，因此，对电力设备绝缘的检测具有重大的意义。测量介质损耗因数是电力绝缘试验的一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质及局部放电等缺陷，故对介质损耗因数准确测量具有非常重要的意义。本文研制了一套基于准同步算法的介质损耗因数测量系统。首先，对用谐波分析法进行介质损耗因数测量的技术进行了研究，推导出准同步算法进行介质损耗因数计算的公式，并用计算机仿真分析验证了该方法的有效性；其次，设计了电流、电压信号的信号提

39、取电路，并开发了两路同步数据采集板。最后，根据理论研究结果开发了利用准同步算法进行介质损耗因数测量计算的系统软件，并进行了试验研究。计算机仿真分析表明，用准同步采样谐波分析方法测量介质损耗因数具有高准确度、高抗干扰能力的特点。通过实际测试结果也证实了分析结果的正确性，同时表明了制作的介质损耗因数测量系统的测量准确度可以达到万分之一，完全可以胜任现场介质损耗因数测量的要求。3.学位论文 查丛梅 基于PWM控制技术的新型无功发生器的研究 2002 随着电力谐波治理和无功补偿技术的发展，开发和研制能够对系统无功功率进行双向动态补偿的装置，而装置本身又不会对系统造成谐波污染，已成为现代无功补偿技术研究

40、的热点.该文对基于SPWM的控制思想的新型静止无功发生器的有关特性进行了仿真和实验研究，重点分析了新型静止无功发生器在电流直接控制方式下交流侧电流的谐波含量与系统参数电感、电容、载波比、调制比等的关系，以及系统的稳态和动态特性，并研制一台实验样机验证了上述结论，最后对电流的直接控制方法进行了探讨.4.会议论文 张笑微.李永东 幅相控制变流器系统谐波分析及参数选择 2000 本文从变流器幅相控制的观点出发,用Fourier级数分析方法对变流器的高频模型进行了电流谐波分析.基于分析结果确定了变流器输入端电感和开关频率的选择方法,并用计算机仿真的方法对理论进行了分析验证.5.学位论文 蔡珊珊 可变电

41、抗器建模与仿真 2009 随着现代工业的发展，电力系统的系统稳定，电能质量越来越重要。可变电抗器作为电抗器的一个重要分支，用于电压控制和无功补偿，可以提高系统稳定和改善电能质量。可变电抗器在电机起动等冲击电流场合有抑制电压波动的作用，还可以应用在配电网的静止无功补偿中，其应用范围相当广泛。基于功率变换的可变电抗器是由可变电抗变换器和电力电子功率变换器两部分组成，它在传统电抗器中引入二次线圈，其二次线圈与电力电子功率变换器连接，通过智能控制器控制电力电子功率变换器。当改变可变电抗变换器二次侧的阻抗时，就可改变可变电抗变换器的一次侧阻抗，从而实现可变电抗器的阻抗改变。如何能实现可变电抗的连续可变，

42、需要研究可变电抗器的构成和其拓扑结构，从数学建模的角度分析可变电抗的原理，通过仿真研究得出阻抗变换和谐波分析两方面的仿真数据和仿真曲线，验证可变电抗器原理的正确性和有效性。本文主要介绍了晶闸管式（SCR式）可变电抗器和IGBT式可变电抗器的组成结构，阐述了晶闸管式的可变电抗器和IGBT式可变电抗器的原理，分析了可变电抗器的工作模型，得出了单相及三相可变电抗器的拓扑结构，并推导出晶闸管式可变电抗器和IGBT式可变电抗器的阻抗变化公式。构建了SCR式可变电抗器和IGBT式可变电抗器仿真模型，进行了仿真，并得出了大量的仿真数据和仿真曲线。仿真结果验证了可变电抗器的阻抗变换机理的正确性，同时从仿真曲线

43、可以看出，调节晶闸管导通角和改变IGBT调制比可以实现可变电抗器阻抗值的改变。在可变电抗器的谐波分析仿真中可以看出晶闸管式可变电抗器和IGBT式可变电抗器都存在一定的谐波，而IGBT式可变电抗器的谐波相比而言要小。6.期刊论文 李社君.丰胜成.Li She-jun.FENG Sheng-cheng 基于MATLAB的交-交变频器谐波分析-煤2007,16(3)交-交变频器在运行时会产生大量的无功功率和谐波.通过MATLAB仿真软件SIMULINK环境下建立交-交变频器仿真模型,得到交-交变频器的输入电流、输出电流及输出电压的波形,并进行分析.7.会议论文 喻寿益.郭有贵.朱建林 矩阵变换器双电

44、压控制 2003 本文阐述了矩阵变换器双电压控制的基本原理.重点分析了在一个开关周期内输入线电流的合成情况.根据双电压合成原理进行仿真,验证了理论分析的正确性.具体分四种输入情况,反映这种调制策略在输出线电压上的优良特性以及输入电流的瞬时值与平均值,并分析该电流的谐波成分.由此指出在输出端设计滤波器的必要性.8.学位论文 宿清华 抽水蓄能电站SFC装置谐波分析及抑制措施研究 2002 该文从理论分析、计算机仿真入手研究了抽水蓄能电站SFC装置的谐波问题,并对抑制措施进行了探讨.该文第一章阐述了抽水蓄能电站和SFC装置的工作原理及国内外已经建成或在建的大型抽水蓄能电站工程;讨论了SFC装置谐波问

45、题及其危害;并介绍了五种谐波抑制方案.第二章通过分析国内外谐波限制标准,阐述了国家谐波限制指标的制定原则及推导;针对大型抽水蓄能电站及SFC装置的特殊性,对其谐波限制指标进行讨论,讨论推导出了SFC装置18kV侧和抽水蓄能电站网侧500kV的谐波限制指标.第三章首先针对六脉和十二脉SFC装置进行理论推导,分析了变流器控制角和换相角之间的关系;针对一典型的大型抽水蓄能电站为对象,建立大型抽水蓄能电站的谐波模型,并针对一个典型工程数值进行仿真分析,验证了此仿真模型的可行性;接着针对桐柏抽水蓄能电站工程的几种不同的设计方案,从谐波的角度来分析几种方案的可行性,为项目合作者在工作设计中提供可靠的参考.

46、第四章从谐波抑制措施的角度介绍了几种适合于大型抽水蓄能电站SFC装置的谐波抑制措施;一种是采用低谐波装置,主要从主电路和控制电路原理方面进行探讨,并针对一个典型工程数值进行设计,利用PSPICE仿真程序进行仿真分析,给出了仿真结果;另一种措施是采用混合有源滤波器,介绍了几种混合有源滤波器的拓扑结构,并针对其中一种适合于抽水蓄能电站SFC装置的拓扑方式进行设计,同时也利用PSPICE仿真程序进行仿真分析.第五章对该文做了总结,并讨论了大型抽水蓄能电站SFC装置谐波抑制方面有待解决和提高的问题.9.期刊论文 何光普.蒋毅.古天祥.He Guangpu.Jiang Yi.Gu Tianxiang 理

47、想序列的采样逼近及高精度谐波分析-电子测量与仪器学报2006,20(5)信号的谐波分析一直是信号处理的基本方法之一.本文从傅立叶算法的基本原理出发,提出了傅立叶分析的序列的采样逼近思想;从理论上分析和论证了在单一采样条件下,较大的采样时钟及较多的样点时,累积时偏和频谱泄漏较大;而利用双速率采样的非均匀序列高精度逼近理想序列时,虽然数据具有非均匀性,但也大大减小了频谱泄漏,简单有效地提高了谐波分析的精度.计算机仿真证实了该方法的有效性.10.学位论文 董保香 开关磁阻电动机调速系统交流电源侧电流谐波问题的研究 2007 开关磁阻电动机调速系统(简称SRD-Switched Reluctance

48、Driver)是20世纪80年代中期发展起来的一种新型调速系统，已大量应用于工业调速与伺服、家用电器等领域.SRD采用交流一直流整流电源供电，在运行过程中产生电流谐波，影响电网电能质量.目前对SRD谐波的研究大多集中于谐波对开关磁阻电动机(简称SRM-Switched Reluctance Motor)的影响，缺少对电网影响的研究.针对这个问题，本文构建了SRD的仿真模型，利用该模型分析了SRD交流电源侧电流的谐波成分及各电机、电路参数对谐波含量的影响；最后通过对实际SRD数据分析，验证了数字仿真的结论.在研究SRD基本构成、工作原理以及谐波分析基本方法的基础上，通过将SRD简化成阻容滤波的三

49、相整流电路模型，推导出了SRD交流电源侧的电流表达式，利用傅里叶变换对电源电流的谐波成分进行了理论分析.建立了SRD的仿真模型并进行了仿真及谐波分析.比较了各种计算机仿真建模工具的特点，建立了6/4极SRD的Matlab/simulink仿真模型.在分析SRM构成与工作原理的基础上，提出了将6/4极SRM模型改建为12/8极的SRM模型的方法，并从仿真、实验两方面验证了该方法的正确性.利用仿真模型，对SRD交流电源侧电流谐波进行了数字仿真，分析了谐波成分与电机转速、功率和滤波电容的关系，总结出谐波的变化规律:(1)谐波主要与功率有关，随功率的增大而减小(6/4极60kW的SRD谐波总含量从空载

50、时的153降低到额定状态下的64；12/8极SRD谐波总含量从空载的172降低到37kW的72)；(2)谐波与转速无关；(3)谐波成分随电容变化比较复杂.谐波以电容的某一个值作为界限，之前波动很大，变化频繁，之后随电容的增大而小幅度降低.实际应用中，电容选值较大，一般都遵循曲线后半部分的变化规律，即谐波随电容值的增大而减小.利用SRD仿真模型，在SRD的直流母线上串入平波电抗器，对其滤波效果进行了数字仿真分析.加电抗器后谐波总含量下降幅度较大(对于6/4极SRD，当电容为2000uF时，谐波总含量由不加电抗器时的83.7降为加1000uH的电抗器时的到28.7，降低了55)；谐波次数越低，效果