基于磁通补偿原理的零序滤波器的研究

发布时间：2017-07-14 10:25

  本文关键词：基于磁通补偿原理的零序滤波器的研究

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【摘要】：电力系统中的谐波是造成电能质量下降的关键因素之一。在低压配电网中,大量电力电子装置的使用使得谐波污染问题显得尤为严重。这些非线性负荷会产生大量频次丰富的谐波电流,其中的零序谐波同大小、同相位并且都通过中性线回流导致中性线的过载,给电力系统安全稳定运行带来危害。传统的滤波器主要针对某次谐波或者某一频率范围内的谐波进行滤波,但并没有专门治理中性线上谐波电流的滤波装置。本文基于磁通补偿原理提出一种用于中性线上零序电流滤波的谐波治理装置。磁通补偿原理简单来说就是通过对补偿绕组中电流大小以及方向的控制改变合成磁通大小,从而改变系统对外的等效阻抗。所设计的滤波器通过对零序磁通的补偿,滤波装置对零序电流表现出数值很小的漏阻抗特性。与此同时滤波器却可以对基波电流表现出很高的激磁阻抗。将滤波器与谐波源并联,利用滤波器对谐波电流的分流作用达到滤波的目的。文中详细分析了滤波器的磁路特点,提出立体式的铁芯结构设计。理论分析与计算表明,立体式铁心结构中铁轭的截面积仅为铁芯柱截面的1/(?),可以减小铁磁材料的使用,具有降低空载损耗的优点。同时立体式铁芯结构具有三相完全对称的磁路,避免了由于滤波器自身结构的不对称造成的三相谐波污染的问题。文中以一台10kVA零序滤波器试验样机为例详细分析了主要参数的计算方法。理论分析了滤波器的磁势分布并根据漏磁链法推导出零序电抗的计算方法。在ANSYS软件下建立零序滤波器的仿真模型,并对磁路参数进行仿真分析与计算。最后设计了试验测试电路,对零序滤波器进行试验测量。测试结果显示零序滤波器三相磁路对称,能很好地起到对零序电流的滤波作用,中性线上的谐波电流下降了90%以上。
【关键词】：磁通补偿原理 零序谐波治理 立体铁芯结构 对称磁路 零序电抗计算
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 电力系统谐波问题10-12
• 1.2.1 谐波源分析10-11
• 1.2.2 谐波的危害11-12
• 1.2.3 配电网中的谐波问题12
• 1.3 国内外谐波治理方法研究12-18
• 1.3.1 改造谐波源滤波13
• 1.3.2 无源滤波器13-15
• 1.3.3 有源电力滤波器15-18
• 1.4 选题的背景及意义18
• 1.5 本论文的主要研究内容18-19
• 第2章 滤波器原理分析19-28
• 2.1 零序滤波器工作原理19-23
• 2.1.1 磁通补偿原理19-22
• 2.1.2 零序电流特点22-23
• 2.2 零序磁通补偿电路设计23-26
• 2.2.1 副边三角形补偿电路分析23-25
• 2.2.2 曲折移相型补偿电路分析25-26
• 2.3 滤波主电路拓扑分析26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 铁芯结构研究28-35
• 3.1 铁芯结构优化28-31
• 3.1.1 立体铁芯结构损耗分析28-31
• 3.1.2 对称结构对滤波效果的影响31
• 3.2 立体式铁芯结构分类31-34
• 3.2.1 渐开线式铁芯结构32
• 3.2.2 卷铁芯式铁心结构32-34
• 3.2.3 叠片式立体铁芯结构34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 零序滤波器设计和仿真分析35-46
• 4.1 滤波器结构设计35-37
• 4.1.1 铁芯直径的选择35
• 4.1.2 线圈匝数及线径的选择35-37
• 4.2 零序漏磁分布研究37-41
• 4.2.1 磁势分布图绘制37-38
• 4.2.2 漏磁链法推导漏电抗38-41
• 4.3 滤波器在ANSYS中的仿真分析41-45
• 4.3.1 ANSYS电磁分析方法41-42
• 4.3.2 零序滤波器建模与仿真42-44
• 4.3.3 磁场能量法计算零序电抗44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 试验设计与验证46-54
• 5.1 试验电路设计46-48
• 5.1.1 谐波源设计46-47
• 5.1.2 测试电路设计47-48
• 5.1.3 测量仪器介绍48
• 5.2 试验结果与分析48-52
• 5.2.1 物理实物接线48-49
• 5.2.2 滤波效果分析49-52
• 5.2.3 零序阻抗测量52
• 5.3 本章小结52-54
• 第6章 结论与展望54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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1 陶慧;杨海柱;;多重化整流电路的MATLAB仿真和谐波分析[J];电力学报;2008年06期

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本文编号：540750