矿用高压无功及谐波补偿检测系统研究

发布时间：2020-09-15 15:39

　　 随着煤矿开采机械化程度不断提高,感性负载(例如电动机)和非线性负载(例如变频器)在井下的运用越来越多,同时对井下电网产生了大量的谐波和无功功率。若井下电网的无功功率及谐波超过标准的规定,容易引发设备误动作、电气绝缘损伤等安全隐患。为使电网的无功功率和谐波达标,最近几年高压无功补偿和滤波装置在井下的应用越来越广泛。但目前行业内没有针对煤矿高电压等级的无功功率补偿及谐波装置的试验系统,导致无功功率补偿及滤波装置在井下运行的安全性能得不到充分的分析验证。基于高压SVG电流发生源,论文研制了一套高压无功功率及谐波补偿装置的试验系统,对矿用无功功率及谐波补偿装置的安全准入分析验证具有重要意义。根据现行的国家标准,结合矿用无功功率和谐波补偿装置的特点,综合分析并提出了试验系统的功能、指标需求。比较各类扰动源的优缺点,考虑到SVG具有输出范围宽、谐波输出稳定且响应速度快等优点,试验系统选用高压SVG作为电流扰动源。因低压SVG经过变压器升压后,谐波穿越变压器时对变压器的带宽要求非常高、代价很大,而高压SVG具有输出电流波形正弦度好、响应速度更快的特点,论文优选了高压SVG扰动源直接驱动试品的技术方案。阐述电流扰动源的工作原理,优选其电路结构、分析算法和调制策略,结合各电压等级电流扰动源的设计能力,对功率单元和电抗器进行设计,优化计算直流电容,设计试验变压器的切换方案;结合功率因数试验的需要,设计配置有功负载;为了采集完整的试验数据,采用三点法(通过对试品侧、系统侧和母线侧进行测量,即三点法)对电压电流数据进行采集,并根据标准对检测仪器的功能要求,选取合适的检测仪器;设计试验系统的控制软件,保证试验系统的安全高效运行。在MATLAB/Simulink中搭建10kV电流扰动源仿真模型,仿真阶跃切换波形的响应时间为10ms,仿真容性和感性无功稳定输出时谐波总含量分别为0.65%和0.58%;搭建试验平台,对试验系统原理和试品试验验证,其中原理验证中25次谐波电流值达到3.6A,也分别输出了31次、37次、43次、49次谐波。由仿真和搭建平台试验充分肯定了高压电流扰动源方案可行性和有效性。
【学位单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD611

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本文编号：2819153