工厂供电系统三相半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三相半桥仿真和谐波分析1选题的背景、意义随着微电子、电力电子、抗干扰等技术的迅速发展，电力系统及其设备日益朝着高电压、大容量、系统化和自动化的方向发展，系统的组成和结构越来越复杂，单个设备的重要性不言而喻。电力系统运行的基本要求中最重要的就是要其保证安全可靠地持续供电。而在实际的电网中，由于大量电力电子元件（大都是非线性的）的投入使用，使得电压和电流已不再是固定频率和幅值，而是含有一定的谐波波形。谐波问题严重影响着电力系统安全、稳定、经济运行。因此电力系统的谐波分析具有十分重要意义。谐波主要由谐波电流源产生，当前,电力系统的谐波源主要有三大类：1)、铁

2、磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。2)、电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展;在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。3)、电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。现在为了竞争,对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。本次设计的意义是：通过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

3、的常见问题和分析办法。供电质量分析是在仿真的基础上，通过数学手段对工厂供电进行供电波形的谐波分解，进一步了解工厂供电的特点。同时熟悉MATLAB软件特别是SIMPOWERSYS 工具箱的使用，达到常用供电的仿真要求；会GUI设计，达到基本用户波形及其参数计算界面的要求。2相关研究的最新成果及动态（一）谐波的检测谐波的检测，首先需要对含有的成分有个精确的认识，还需要实时检测负载电流的谐波分量。现有的谐波电流检测和分析方法主要基于以下几种原理:(1)带阻滤波法这是最简单的谐波电流检测法，基本原理是设计一个低阻滤波器,将基波分量滤除,从而获得总的谐波电流量。这种方法过于简单且精

4、度不高。。一般实际操作中不予采取。(2)带通选频法和FFT变换法带通选频方法采用多个窄带滤波器,逐次选出各次谐波分量,基本原理如图2所示调整低通高通高通带通1带通2带通3带通4高通RMSRMSRMSRMSRMSRMS选通开关带通选频测量谐波电流图利用FFT变换来检测电力谐波是一种以数字信号处理为基础的测量方法,其基本过程是对待测信号(电压或电流)进行采样,经A/D转换,再用计算机进行傅里叶变换,得到各次谐波的幅值和相位系数。这两种方法都可以检测到各次谐波的含量,但以模拟滤波器为基础的带通选频法装置,结构复杂,元件多,测量精度受元件参数、环境温度和湿度变化的影响大且没有自适

5、应能力;后一种检测方法其优点是可同时测量多个回路,能自动定时测量。缺点是采样点的个数限制谐波测量的最高次数,具有较长的时间延迟,实时性较差。(3)瞬时空间向量法此方法根据1983年日本学者赤木泰文提出的瞬时无功功率理论,即“p-q”理论。该方法解决了谐波和无功功率的瞬时检测和不用储能元件就能实现抑制谐波和无功补偿等问题,不过它忽略了零序分量,且对于不对称系统,瞬时无功的平均分量不等于三相的平均无功。所以,此方法只适用于三相电压正弦、对称情况下的三相电路谐波和基波无功电流的检测。(4)自适应检测法该方法基于自适应干扰抵消原理,将电压作为参考输入,负载电流作为原始输入,从负载

6、电流中消去与电压波形相同的有功分量,得到需要补偿的谐波与无功分量。(5)小波变换检测法小波变换检测法是对谐波电流进行动态抑制时,不必分解出各次谐波分量,只需检测出除基波电流外的总畸变电流,同时对出现谐波的时间问题也感兴趣。小波变换克服了傅里叶变换在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点,即它在时域和频域同时具有局部性。从以上检测方法看,基于瞬时无功功率理论的瞬时空间向量法简单易行,性能良好,并已趋于完善和成熟,今后仍将占主导地位。而基于神经元的自适应谐波电流检测法和小波变换检测法等新型谐波检测方法也将有更大的发展。（二）谐波测量的发展趋势谐波测量的发展趋势有以下几方面：

7、（1）有确定性的慢时变的谐波测量转变为随机条件下的快速动、暂态谐波跟踪；（2）谐波测量算法向复杂化、智能化发展；（3）由于硬件设备的精度、速度和可靠性的快速发展，为实现高性能算法和实时控制奠定了基础，如研究多通道谐波分析仪和电能质量检测仪；（4）谐波测量与实时分析、控制目标相结合，使测量与控制集成化、一体化；（5）提出新的测量方法和测量手段，使测量谐波在精度和实时性方面取得突破。（三）MATLAB的简介MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵