配電系統非線性電容激發的諧波諧振機理研究

《配電系統非線性電容激發的諧波諧振機理研究》是依託重慶大學，由雍靜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：配電系統非線性電容激發的諧波諧振機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：雍靜
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

配電系統非線性諧振一直都是備受關注的問題，目前針對鐵磁諧振的研究較多。鐵磁諧振是帶鐵心電感的飽和效應與線性電容間激發的非線性諧振。本項目提出另一種值得重視的非線性諧振，即系統中非線性電容元件與線性電感構成的非線性電容諧波諧振，並針對該諧振現象展開研究，揭示非線性電容元件的動態特性，通過線性化方法建立其描述模型，引入非線性系統研究方法和理論，研究諧振模式、激發諧振的電路參數域及各電路參數對諧振強度的敏感性，研究非線性電容諧波諧振對配電系統電能質量的影響及消諧減振原理。項目研究擬基於前期研究成果，採取理論分析、仿真研究和實驗相結合的方法展開。本項目提出並研究配電系統中一種新的非線性諧振現象，並初步建立配電系統非線性電容諧振研究的知識體系，具有重要的理論意義；同時，本項目涉及的也是一個具有前瞻性的配電系統電能質量問題，研究成果對有效預防日趨嚴重的配電系統非線性電容諧振具有較高的套用價值。

結題摘要

項目主要工作和成果有：①含不可控整流電路非線性負載的容性特性研究。通過分析和研究含不可控整流電路非線性負載的等值電路，獲得其等值頻域導納表達式，對其研究表明：含不可控整流電路負載的諧波特性由負載參數及電壓諧波分量共同決定；該類負載在基波電壓下的基波感、容特性由負載參數決定，理論上該電路可能呈現出感性或容性特徵，但在實際的負載參數範圍內，則總是呈現容性特徵；在含單次諧波電壓下，該類非線性負載等值電抗的感、容特性由負載參數和電壓參數共同決定。其主要原因是，不同的諧波幅值，尤其是相位會直接導致電壓波形的波峰畸變，進而改變整流電路二極體的導通角和截止角。整流電路導通和截止角的改變即可改變該類非線性負載等值電抗的感、容特性。當負載諧波等值電納呈現容性特性時，若在某次諧波處，與系統等值電納（感性）相等，可能達成諧振。②非線性容性負載的諧波諧振模式和諧波諧振條件研究。若系統與負載的等值電抗在某次諧波頻率時大小相等且符號相反，則可認為串聯諧振，表現為該次諧波電壓和電流相位相同。研究表明，這種情況是存在的，只是該條件達成時，負載的等值電阻變得比正常情況下大，從而諧波電流與正常情況相比，並無特別的放大。原因一是負荷非線性特性決定了其在不同運行條件下負載呈現的非線性等值阻抗會發生變化，一旦諧振條件達成，負載端電壓波形發生變化，導致負載等值阻抗發生變化；二是從機理上分析，該類單相負載的不可控橋式整流電路導通時間占一個整周期的時間很短，系統電感和負載電容之間的能量交換髮生時間很有限，因此即便諧振條件達成，負載的諧波電流也不會變得很大。③含不可控整流電路非線性負載的數學模型研究。建立了精確的電路諧波模型，模型研究表明：電壓波峰部分的畸變程度（電壓峰值衰減係數）與諧波電流呈顯著的相關性及粗略線性關係。研究了簡化的Norton諧波源模型的成立條件和模型參數不穩定的原因，提出了構造模型的測量參數選擇方法和模型的適用範圍。④利用單相非線性負載的諧波特徵進行的故障識別研究。基於對單相非線性負載諧波特徵的掌握，研究提出了低壓系統串聯電弧故障識別方法和基於負荷諧波特性的低壓中性線斷線故障檢測方法。