工厂供电系统仿真和谐波分析---三相全桥仿真和谐波分析开题报告

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1、开题报告工厂供电系统仿真和谐波分析---三相全桥仿真和谐波分析1选题的背景、意义随着电力电子技术的不断发展,越来越多的大容量可控硅整流设备、各种变流器和变频器在工业生产中被广泛应用。这些非线性负载一方面向电网注入谐波电流,另一方面又是工厂供电系统中的终端用户。大型工厂的电弧炉、碳化硅炉，运行时会产生大量高次谐波，而谐波电流通过工厂供电系统进入国家电网，严重威胁着用电安全，并消耗大量电能。电网中的谐波主要来自于3个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波。谐波电流和谐波电压的出现,恶化了供用电系统所处的环境,无疑是公用电网的一种

2、污染。并且近年来,由谐波引起的各种故障和事故不断发生,其严重性已引起了人们的高度重视,它对电力系统的危害主要体现在以下几个方面:(1)谐波会增加输、供和用电设备的额外附加损耗,损害其绝缘性能,降低寿命和可靠性;(2)谐波可导致继电保护和自动装置的误动作,影响电力系统正常运行;(3)由谐波引起的谐振,会提升谐波的幅值,造成电容器和其它设备因大电流损坏;(4)电力谐波会对电视接收机、计算机图形画面产生波动,严重时损害机器;(5)电能计量错误;(6)谐波对通信系统产生电磁干扰,使电信质量下降。在极端情况下噪声可使通信线路不能使用。此外,谐波还会对电力测量、功率因数等产生不

3、良影响。谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的危险，给周围电气环境带来了极大的影响。对工厂供电系统的仿真是本次设计的重要内容。通过使用Matlab软件，对工厂常用用电设备用电的波形仿真，了解工厂用电的特点和主要用电设备的供电要求，找出工厂供电的常见问题和解决方法。谐波分析是在仿真的基础上，通过数学手段对工厂供电波形的谐波分解，进一步了解工厂供电的特点，了解有功功率，无功功率的计量特点，了解功率因数补偿、电力系统的无源滤波和有源滤波的方法。2相关研究的最新成果及动态(一)MATLAB简介及仿真在科学技术飞速发展的今天,计算机已应用到人类生活的各个方面。利用计

4、算机对控制系统进行仿真和分析,是目前进行控制系统设计的重要方法。MATLAB作为面向科学与工程计算的高级语言,由于其强大的功能,已在控制系统设计中扮演着越来越重要的角色。MATLAB(MATrixLABoratory,即矩阵实验室)是美国Mathworks公司1984年推出的高性能的数值计算和可视化软件产品,历经20多年的发展与竞争,现已成为国际公认的优秀的工程应用开发环境。MATLAB是一种数值计算型科技应用软件,它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等于一体,具有极高的编程效率,而且还可方便地产生各种信号,进行各种变换、统计。特别是以MATLAB/

5、Simulink环境为基础的实用工具箱(如控制系统工具箱、通信模块工具箱、数字信号处理模块工具箱、非线性控制模块工具箱、定点处理模块工具箱、状态流、系统辨识工具箱、神经网络模块工具箱、模糊工具箱等),已广泛地应用于自动控制、图像信号处理、语音处理、雷达工程、信号分析、振动理论、时序分析与建模、优化设计等领域,并显现出一般高级语言难以比拟的优势。MATLAB中的电力系统模块PSB(PowerSystemBlockset)是一种针对电气系统的可视化建模与仿真工具,可用于电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等过程的仿真,电力系统模块PSB在Simulink环境下使用,通

6、过点击和拖拉等操作,可以很快的构建系统的仿真模型。MatlabPSB以Simulink为运行环境,涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统得仿真模型,它主要由6个子模块库组成,如图1所示。(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源等;(2)基本元件模块库:包括串联(并联)RLC/负载/支路、变压器等;(3)电力电子模块库:包括二极管、晶闸管、GTO、MOSFET和理想开关等;(4)电机模块库:包括励磁装置、异步电动机、同步电动机等;(5)测量仪器库:包括电流测量和电压测量。本文主要利用上面的5个模

7、块搭建电力系统短路故障仿真线路。图1电力系统模块集MATLAB在工程技术上的重要应用是它的强大的系统建模和仿真能力。MATLAB中提供的Simulink工具软件包,是一种强有力的仿真工具,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个交互环境,它可以仿真线性、非线性系统;连续、离散及混合系统,也可以仿真多种采样速率的系统。用户在建立动态系统模型时只需使用鼠标拖放选定的功能模块并用信号线将之连结起来,不需要编写任何程序代码,就可以实现系统仿真。基于Simulink环境的控制系统的设计步骤为:(1)根据系统的实际情况建立数学模型;(2)用MATLAB的函数工具对该模型求解;(