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简述变流器高压配网直挂式电能质量混合补偿技术及运用结论

最后更新时间:2024-03-24 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:7053 浏览:19174
论文导读:
摘要:非线性负荷的快速增加造成配网功率因数低、谐波含量高、负序电流大等电能质量不足,导致损耗大、设备故障频繁出现。由于高压配网(6/10/35kV)电压等级高,而电力电子器件的耐压水平较低,为实现高压直接补偿需通过不同形式的器件串联,这是当前探讨的热点。目前对高压配网的电能质量直接治理主要停留在无功补偿上;而对高压谐波主要采取LC或降压APF,缺乏有源高压直接补偿装置。为此对一种新型高压直挂式混合补偿器(HVSHC)及相关制约技术与运用展开探讨。在浅析已有治理技术的基础上,对无功和谐波的快速检测策略进行了改善。结合HVSHC装置对其运转原理、等效模型、制约对策及优化技术展开了探讨,并开发了HVSHC装置运用于电弧炉所在配网电能质量治理,取得了显著的成效。其主要探讨工作及革新性成果如下:(1)提出了一种由H桥级联型SVG与TCR型SVC组成的新型拓扑HVSHC。该种方式结合SVG的快速可控性和SVC大容量的优势直接对高压配网的大容量无功、谐波和负序进行同时治理,其中SVC对负序电流和波动较慢的大容量无功功率的进行补偿,而SVG对高压谐波和快速波动的无功功率跟踪补偿。通过协同制约可等效于一台同容量的纯SVG的补偿效果,且避开了大容量有源补偿研制不足,并降低了成本。(2)提出了一种基于数字带通和多旋转坐标变化的无功、谐波快速检测策略。采取数字带通对特定次谐波电流进行分次提取后,采取多旋转坐标下的dq变换将其变成便于PI调节的直流量。该方式与普通旋转变换相比,用一个带通滤波器代替两个低通滤波器,减少了延时和计算量。(3)建立了HVSHC的综合模型,并在此基础上提出了基于H桥级联多电平SVG在不同旋转坐标下的有功和无功解耦制约对策,并实现了无功和谐波的同时补偿制约;提出了基于相角相加的直流电压均衡制约,解决了直流电压之间的均衡不足;面向快速负荷提出了新型TCR制约触发对策,改善了无功计算、触发时刻选取,将SVC的响应时间以40~60ms提升到20~30ms。这些策略都通过仿真和实验验证。(4)提出了一种基于规则和神经网络预测的SVG和SVC协同制约策略解决了因两者的响应时间不一致而导致SVG先于SVC响应而进入极限输出,以而使得SVG失去无功储备和谐波抑制功能的不足。以负载无功变化率为准则,将SVG的输出容量分类限制,并根据Elman神经网络对电压波动的预测来实现柔性跟踪。(5)提出了一种调制波幅值可调和载波变频的优化制约策略。通过调制波幅值可调可抑制由于直流侧电压波动导致的逆变器输出电压的畸变;通过载波变频充分利用SVG的容量,以一定规则根据其输出无功功率的多少分区间转变开关频率,实现输出无功少时开关频率高,以而改善对谐波的抑制效果。(6)开发了某铸锻厂35kV电弧炉系统用HVSHC装置,对HVSHC参数进行了优化计算。实际运用结果表明,不仅35kV的电能质量得到显著改善,而且还将每炉冶炼时间以原来的8h缩短为7h,节能降耗效果显著。关键词:高压配网论文电能质量制约论文直挂混合补偿论文级联多电平变流器论文协同制约论文
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Abstract6-8
目录8-12
第一章 绪论12-26

1.1 课题背景及作用12-15

1.1 电能质量不足的根源12-13

1.2 主要电能质量不足及危害13-14

1.3 探讨作用14-15

1.2 配网并联补偿技术探讨近况15-24

1.2.1 并联补偿进展历史及近况16-18

1.2.2 高压配网补偿技术探讨近况18-20

1.2.3 混合补偿技术探讨近况20-24

1.3 本论文的主要探讨内容及结构24-26

第二章 基于带通和多旋转坐标变换的谐波检测及制约探讨26-43

2.1 坐标变换基本论述推导26-31

2.

1.1 坐标变换推导及物理作用26-30

2.

1.2 不同坐标变换的联系30-31

2.2 基于数字带通的指定次谐波分离策略31-36

2.1 数字带通滤波原理及特性浅析32-33

2.2 数字带通滤波器的设计33-34

2.3 基于带通滤波的谐波检测仿真34-36

2.3 基于多旋转坐标变换的分次制约对策探讨36-42

2.3.1 正序、负序及谐波补偿制约策略36-39

2.3.2 仿真浅析39-42

2.4 本章小结42-43

第三章 新型混合补偿装置HVSHC的拓扑结构及模型43-68

3.1 HVSHC结构及工作原理43-47

3.

1.1 主电路结构43-44

3.

1.2 TCR工作原理44-45

3.

1.3 级联式SVG工作原理45-47

3.2 开关方式及输出电压47-55
3.

2.1 H桥开关方式47-48

3.

2.2 级联输出电压48-55

3.3 HVSHC等效模型建立及特性浅析55-66

3.1 TCR等效模型55-56

3.2 SVG等效模型56-63

3.3 HVSHC综合模型及特性浅析63-66

3.4 本章小结66-68

第四章 基于H桥级联型SVG制约对策及优化技术探讨68-95

4.1 基于CPS-SPWM调制对策68-71

4.2 无功和谐波综合制约对策探讨71-78

4.

2.1 基波解耦制约与无功检测71-74

4.

2.2 指定次谐波解耦制约与参考电压计算74-76

4.

2.3 基于相角叠加的多直流电容电压均衡制约76-78

4.3 输出电压畸变抑制对策探讨78-82
4.

3.1 直流电压波动影响浅析78-79

4.

3.2 抑制对策探讨79-80

4.

3.4 实验及仿真验证80-82

4.4 基于载波变频的谐波抑制策略探讨82-84

4.1 基于规则的开关频率调节策略82

4.2 仿真验证82-84

4.5 制约对策综合仿真探讨与浅析84-91

4.5.1 仿真主电路84-85

4.5.2 无功闭环仿真85-86

4.5.3 谐波开环仿真86-89

4.5.4 无功和谐波动态变论文导读:

化综合仿真89-91

4.6 模拟实验验证91-94

4.6.1 PWM调制实验91-92

4.6.2 综合补偿实验92-94

4.7 本章小结94-95

第五章 平衡化补偿与SVC快速制约策略探讨95-112

5.1 平衡化补偿原理及功率联系95-103

5.

1.1 平衡化补偿原理95-98

5.

1.2 补偿无功量推导98-99

5.

1.3 相线功率联系推导99-103

5.2 面向快速负荷的TCR触发制约对策探讨103-108
5.

2.1 局部平均无功快速计算法103-104

5.

2.2 全局开环和局部闭环的综合制约对策104-106

5.

2.3 改善型TCR触发对策106-107

5.

2.4 动态模拟实验验证107-108

5.3 不平衡补偿仿真与实验验证108-111
5.

3.1 仿真验证108-110

5.

3.2 模拟实验验证110-111

5.4 本章小结111-112
第六章 混合系统容量分配及协同制约探讨112-123

6.1 容量分配及有源容量计算112-114

6.

1.1 容量分配原则112

6.

1.2 新型有源容量计算策略112-114

6.2 基于规则的SVC与SVG的协同制约114-116
6.

2.1 耦合理由浅析114

6.

2.2 基于规则的分类协调解耦114-116

6.3 基于PSO优化Elman神经网路的电压波动预测模型116-120
6.

3.1 基于PSO优化的Elman神经网络117-119

6.

3.3 电压波动预测模型119-120

6.4 模拟试验验证120-122

6.5 本章小结122-123

第七章 混合补偿装置在电弧炉系统中的运用123-142

7.1 电弧炉负载特性及补偿任务123-126

7.

1.1 电弧炉运转特性浅析123-125

7.

1.2 补偿策略和任务125-126

7.2 示范供电系统及补偿器参数126-131
7.

2.1 供电背景及主电路126-127

7.

2.2 关键参数优化设计127-131

7.3 补偿效果浅析131-141
7.

3.1 电压电流有效值132-133

7.

3.2 畸变和谐波133-136

7.

3.3 功率136-138

7.

3.4 功率因数138-139

7.

3.5 闪变值139-140

7.

3.6 三相不平衡度140-141

7.4 本章小结141-142
第八章 结论与展望142-144
8.1 结论142-143
8.2 展望143-144
参考文献144-153
致谢153-154
附录A 攻读学位期间的主要成果154-157
附录B 工程装置照片157-159