混合型有源电力滤波器在铸锻企业谐波抑制及无功功率补偿中的应用

发布时间：2020-05-21 06:59

【摘要】：随着科技的进步、工业的发展以及各类电力电子装置的广泛应用,电能应用地位在各个领域日益突出,尤其是在大型铸锻企业内,几乎每个环节都离不开电能的参与,而其中应用最多的就是非线性设备。这类设备的大量使用,导致电网中谐波含量增加、功率因数偏低、电压和电流波形畸变等等,严重威胁着电网和电气设备的正常运行。因此,解决好铸锻企业电力系统无功补偿和谐波治理问题对于保证电力系统电能质量及安全运行、降低损耗、提高用电设备效率等均具有重要意义。论文首先介绍了电网系统中谐波产生的原因和危害,以及国内外关于混合型有源电力滤波器研究的历史和现状。基于铸锻企业中频感应加热设备的工作原理,分析了常见的三相6脉冲和12脉冲中频感应炉整流部分的工作过程,得出12脉冲整流电路产生谐波含量和幅值远低于6脉冲整流电路。在选择12脉冲整流电路的基础上,对中频感应加热炉无功功率和谐波补偿的各种措施及其特点进行了分析对比,结果表明:混合型有源电力滤波器是目前为止较为理想的谐波治理和无功补偿装置。其次,针对现有的几种谐波和无功电流检测方法,分析了它们的特点和具体的使用方式,着重介绍了基于瞬时功率理论(也称为p-q法)来进行电流检测的方法,并就这种理论的运算过程进行了进一步的研究,发现传统的p-q方法存在不可忽视的缺陷,为了避免因系统中存在逆序电压、电流等谐波成分而引起的检测精度偏差,引入了虚拟单位正序电压向量、单位负序电压向量Fu1和Fu2,通过仿真计算,说明了该改进算法较传统方式计算更加简单、检测精度更高。再次,根据有源滤波器的控制原理,选择了结构相对简单、性价比高、损耗更低的电压型PWM变流器作为有源滤波器主电路的组成部件。通过比较各类跟踪指令信号变化控制方法的应用,发现滞环比较控制方法在对PWM变流器的控制过程中硬件电路更简单、开关损耗更小、相应速度更快,满足本工程设计的需要。最后,在以上分析的基础上,设计了混合型有源滤波器的主电路及与工程实际相适应的电路参数,将本文研究的成果应用到实际工程中。通过分析新装置投运前后的结果可知,对于失真严重的系统电流波形,当投入混合型有源电力滤波器后,系统谐波电流含量及幅值都有非常明显的降低,谐波电流的畸变率也得到了明显的改善,且无功功率补偿效果也较好,电能质量符合国家电网相关标准要求。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM761

【参考文献】