间谐波的产生规律及其对变压器励磁性能影响研究

发布时间：2020-08-26 22:10

【摘要】：随着电力系统的发展,输配电网的复杂程度日益增大,各种非线性元件和负载以及电力电子器件的大规模应用给电力系统带来诸多优点的同时,也带来了不可忽视的谐波污染问题。大量文献研究分析了电力系统中的谐波和间谐波对电网稳定性和电力变压器的危害它们的存在不仅会降低电能质量、引发电网故障,也会严重影响变压器的励磁性能。在国家自然科学基金项目“非正弦周期激励下硅钢的损耗和磁化特性研究”(51577066)的资助下,本文分别选取电力系统中两种主要间谐波源——交流电弧炉负载系统和双馈风力发电外送系统,从建立它们的数学模型继而搭建系统仿真出发,通过改变两个仿真系统中的主要参数,研究并归纳这两种主要间谐波源系统中不同参数影响下间谐波频率和含量的产生规律;并基于此研究了含有不同频率和含量间谐波的工频激励下变压器铁心的励磁性能。本文首先建立了含交流电弧炉负载的三相电力系统仿真模型,通过改变交流电弧炉的主要参数来分析研究它们对模型负载端电压和电流间谐波频率和含量的影响规律;其次建立了含有串联补偿的双馈风力发电外送系统仿真模型,通过改变系统中线路串补度和风场风速,对线路电压电流进行研究分析,总结并归纳了系统两个主要参数对间谐波频率和含量的影响规律。最后搭建了变压器铁心励磁性能试验平台,在工频电压基础上叠加了不同频率和含量的间谐波,分别研究了间谐波频率和含量与变压器铁心的励磁电流和励磁损耗的关系,并总结了间谐波对变压器铁心励磁性能的影响规律。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM41
【图文】：

波形,电弧炉,线路电流,运行时

华北电力大学硕士学位论文力系统主要的谐波源分别有：非线性元件和负载、电力电子设备以及非线性负载在电力系统中主要为电弧炉类负载，这类负载在工作时线谐波电压和电流，使系统出现波动甚至闪变。图 1-1 所示电弧焊机运路中电流波形，图 1-2 所示是电弧炉运行时负载线路中的电流波形。谱分析，发现它们的间谐波频率为一定范围内的连续值[6]。

波形,电弧焊机,线路电流,运行时

电力系统主要的谐波源分别有：非线性元件和负载、电力电子设备以及感应动机。非线性负载在电力系统中主要为电弧炉类负载，这类负载在工作时线路中产生间谐波电压和电流，使系统出现波动甚至闪变。图 1-1 所示电弧焊机运行时负载线路中电流波形，图 1-2 所示是电弧炉运行时负载线路中的电流波形。对它进行频谱分析，发现它们的间谐波频率为一定范围内的连续值[6]。图 1-1 电弧炉运行时线路电流波形

电流波形,供电频率,电流波形,线路电流

图 1-1 电弧炉运行时线路电流波形图 1-2 电弧焊机运行时线路电流波形着电力电子装置在电力系统中的推广应用，变频调速装置凭借其调速交流电动机中，目前电力系统常用到的主流装置分别有静止变频器、及低同步串调设备。图 1-3 和图 1-4 所示为在供电频率为 5Hz 时的中电流波形和频谱分析。

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