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39500字硕士毕业论文电力间谐波的特性及抑制技术研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39500字
论点:谐波,电压,电力
论文概述:

对于电力系统中主要的电流型间谐波源之一的串联谐振电路,我们采用并联LC单调谐滤波电路。通过对电力间谐波的检测得到其主要间谐波的频率,则可以通过设置电容和电感来滤除主要的间谐

论文正文:

介绍

1.1提出和研究问题的意义
根据国际电工委员会的定义,次间谐波是指频率为基波非整数阶的波形,即次间谐波的频率介于工频和谐波频率之间,谐波频率可以是离散频率,也可以以连续频带的形式出现。人们有时称间谐波为分数谐波,频率低于工作频率的间谐波,即频率低于SOHz的间谐波,在我国称为次谐波。它属于间谐波的特殊情况,其原理与其他间谐波相同。

1.2研究意义
为了保证电力系统的电能质量,电力间谐波问题越来越受到重视。电力中的间谐波产生会造成许多危害。除了与谐波产生类似的危害,如涡流损耗和磁滞损耗,还包括次谐波对变压器的危害、计量仪表的影响、继电保护装置的误操作、闪烁等。从某种角度来看,间谐波比谐波更有害。谐波检测与抑制的理论与实践非常成熟,随着电网中使用的变频调速装置和电弧炉装置的大量出现,由于间谐波的频谱分布或频率特性会随着间谐波源或运行条件的变化而变化,间谐波对电网的影响逐渐占据主导地位,间谐波的检测与抑制已成为国内外学者关注的焦点。对于电力系统和用户来说,有必要制定相应的电能质量标准来提高电能质量。
对于间谐波,目前没有公认的指数和限值标准。IEC建议:
(1)将单个间谐波电压分量限制在基波分量的1%、2%和3%(根据不同的电压电平)
(2)使用电压闪烁限制标准。
(3)为不同的设备或系统设置不同的适当限制标准。
因此,对于电网工厂使用的10kv电压等级,间谐波电压应低于基波分量的2.5%。
一些论文建议间谐波的电压或电流水平应低于基波分量的0.2%,作者认为这是不可取的。由于检测算法本身的噪声或误差,一些检测算法不能达到0.2%的精度,故意要求间谐波的抑制水平达到这样高的水平是没有意义的。

1.2国内外研究现状

1.2.1极间谐波检测方法研究
国内外对检测方法进行了大量研究。文献使用快速傅立叶变换快速傅立叶变换来检测功率间谐波。然而,对于快速傅立叶变换,谐波和基波分量可以被精确地检测到,但是对于非整数次间谐波,其频率分量不能被检测到,从而导致频谱泄漏和栅栏效应。文献使用Esprit窗口来估计间谐波的频率和振幅。这种方法也可以精确地检测间谐波,但是可能会获得假峰值。文献使用窗口傅立叶变换来检测系统中的间谐波。该方法可以解决快速傅里叶变换引起的栅栏效应和频谱泄漏问题,提高间谐波的检测精度。然而,该算法的频谱分辨率与信号长度成反比,因此不能检测到整数次谐波附近的间谐波。文献中使用了差分快速傅里叶变换算法,这是一种改进的快速傅里叶变换算法,但是上述快速傅里叶变换算法仍然存在问题。文献使用小波分解方法,可以分离每个频带的间谐波并观察每个频带中包含的间谐波的幅度,但不能准确检测间谐波的峰值和准确频率。文献采用小波包分解方法,这种方法比小波分析更精确,但仍存在与小波分解相同的问题。文献使用现代光谱分析方法来检测间谐波分量,但是没有好的解决方案来确定模型的阶数。文献使用自回归模型估计间谐波参数,该模型可以估计间谐波的各种分量,但阶数的确定问题仍有待解决。文献中采用Prony分析法,也可以获得各种间谐波参数,但其精度有待提高。本文采用支持向量机的方法,也可以得到间谐波的波形,但这种方法仍在研究中。

1.2.2电力系统间谐波抑制方法研究
由于间谐波频域的分散性和复杂性,国内外对其抑制方法的研究较少,主要集中在单调谐无源滤波器的设计上。文件[50]建议使用陷波滤波器滤除间谐波。这种方法可以用来分析信号,但由于电网的高电压水平和设备的绝缘能力,实际上不能使用。

2电力间谐波的产生及危害研究

2.1电力系统中功率间谐波源的研究
随着电力系统中电力电子技术的发展,由于变频调速具有良好的节能和调速性能,交流-DC-交流变频调速器目前被广泛应用于交流电机调速中。它主要由整流器和逆变器两部分组成。整流器是一种三相可控或不可控的桥式电路,可以将三相交流电转换成可调直流电。逆变器是一个三相可控桥式电路,将直流电转换成频率可调的三相交流电。整流器和逆变器之间的DC部分还包括滤波环节,滤波环节通常由低通电路组成,可以对DC波形进行滤波。如图2.1所示,三相整流器逆变器装置通过控制晶闸管的开关来控制输出频率。
从结果来看,变频器只是将工频电压或电流转换成不同频率的电压或电流的变频器。然而,从内部原理来看,变频器是一个双向系统,它不仅将系统侧的电压和电流能量转换到电机侧,还将电机侧的电压和电流能量返回到系统侧。接下来,我们将通过调制理论分析间谐波产生的原理。
电网电压通过整流器整流并转换成直流,然后通过逆变器反向转换成所需频率的电压。如图2.2所示,中国电网的工频为50Hz。如果电机以80Hz运行,DC侧将包含80Hz和SOHz纹波,其中80Hz纹波是通过逆变器调制电机侧的80Hz电流产生的,频率为80Hz p*k倍(P是逆变器电路的脉冲数,K是整数)。该纹波将通过整流器到达系统侧,产生对系统造成损害的间谐波。间谐波源是电流型的。
由于电压过零点或电流过零点的变化,功率间谐波可能会在一些过零继电器中引起误差,影响传统谐波测量的结果和精度,甚至可能导致误操作,从而造成事故。在高间谐波分量的情况下,会引起过电压保护或过电流保护误动作。如图2.9所示,工频电压包含1%的间谐波。注意过零点。当系统电压与基波电压的过零点差超过一定标准时,会导致测量仪表和控制误操作,影响电能质量和运行安全。

3电力间谐波特性研究;................18-33[/溴/] 3.1电力间谐波相序研究;................18-23
3.2具有功率间谐波的电压特性分析................23-31 [/BR/] 3.2.1具有单次功率间谐波的电压特性................23-26
3.2.2具有一对间谐波的电压特性分析................26-31 [/BR/] 3.3间谐波特性和间谐波源之间的连接................31-32
3.4本章总结了以下分析................基于扩展Prony功率间谐波的32-33
4................33-42
4.1扩展Prony算法的基本理论................33-36
4.2奇异值分解-最小二乘算法................36-39
4.2.1奇异值分解算法的基本原理................36-38
4.2.2改进的奇异值分解——时域有限差分算法................38
4.2.3磷值的测定................38-39
4.2.4改进的奇异值分解——时域有限差分算法................39
4.3扩展Prony算法步骤................39-40
4.4实验模拟................40-41
4.5本章概述................41-42
5基于不同间谐波源的电力间谐波抑制装置研究................42-67[/比尔/] 5.1权力间................42-47
由基于无源滤波器5.2功率间谐波的谐振电路产生................47-57 [/BR/] 5.2.1有源滤波器的原理、结构和设置................基于有源滤波器5.2.2实验仿真的逆变器产生的49-52
................52-57[/比尔/] 5.3................仪表57-66
5.4概述................本章第66-67节

结论

参考
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