工厂供电系统仿真和谐波分析---三相全桥仿真和谐波分析文献综述

工厂供电系统仿真和谐波分析---三相全桥仿真和谐波分析文献综述

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1、文献综述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前言部分(阐明课题的研究背景和意义)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。因此,可有效地就地抑制谐波电流,以减小其对整个电力系统造成的危害,具有十分重要的意义。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

2、配电系统产生谐波;三是用电设备产生的谐波。而电力系统产生谐波的原因主要是周期性的非正弦独立电源和过多的非线性负载。为了有效补偿和抑制负载产生的谐波电流,现有的谐波电流检测和分析方法主要有:(1)带阻滤波法(2)带通选频法和FFT变换法(3)瞬时空间向量法(4)自适应检测法(5)小波变换检测法。通过上述检测谐波的方法,对谐波做出详细的分析。现主要通过加设电力无源和有源滤波器来抑制系统中的谐波。Matlab系统非常适合于信号处理分析及其研究,并且能带来很大的方便和极高的效率。特别是利用Matlab的Simulink仿真环境,可方便地搭建系统模型,获得良好的分析

3、效果。通过使用Matlab软件,对工厂用电系统进行仿真,能更加有效迅速的进行计算、分析。2主题部分(阐明课题的国内外发展现状和发展方向,以及对这些问题的评述)(一)电力系统谐波的发展状况及我国电力系统谐波的概况“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50

4、年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。我国对谐波问题的研究起步较晚。吴竞昌[5]等人1988年出版的《电力系统谐波》一书是我国有关谐波问题较有影响的著作。夏道止[6]等人1994年出版的《高压直流输电系统的谐波分析及滤波》则对

5、谐波分析和一只提出了一些优化算法。而张直平[7]2001年出版的《城市电网谐波手册》则是一本内容广泛又结合实际的工具书。至于准同步采样算法[8]则是由戴先中首先提出,其后,准同步采样就被用于谐波测量。我国谐波国家标准(GB/T14549-93)《电能质量公用电网谐波》是国家技术监督局于1993年7月31日发布,1994年3月1日起实施的。制定谐波国家标准的目的是把公用电网的谐波量控制在允许范围内,以保证供电电能质量,防止谐波对电网和用户的各种电气设备造成危害,保证电网及用户安全经济运行。标准适用的范围是交流50Hz、110KV及以下的公用电网及其供电的电力

6、用户。对于220KV电网及其供电的电力用户,可参照标准对110KV电网的规定执行。其主要原因为:(1)220KV电网的谐波电压直接受330KV或500KV电网谐波电压的影响。对于这种影响,目前国内外都还缺乏经验。(2)220KV电网输电线路的充电无功功率较大(每100km约25MVar),在某些情况下难以避免对低次谐波(例如3次、5次谐波)的放大。(3)目前许多220KV电网使用的电容式电压互感器测量谐波电压的误差很大,用于谐波电压的测量,没有实际意义。(4)直接用220KV电压供电的用户相对较少。虽然对220KV电网未规定谐波电压限值,但接入220KV的

7、用户往往是较大的谐波源。为了保证110KV及以下电网的谐波电压不致超标,对220KV供电的用户应有谐波电流的限制。(二)谐波的产生向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源。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。谐波产生的原因主要有:(1)电网本身存在着周期性的非正弦独立电源,这些电源注入线性时不变系统后,输入的畸变直接造成了输出的畸变。(2)工频电压或电流直接作用于非线性负载,产生倍频谐波分量。(3)电力系统时变负载的作

8、用产生奇数次、偶数次、非整数次的谐波,甚至会使工频基波消失。(4)

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