企业电网谐波电流检测系统的分析与设计说明Word格式文档下载.doc
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指导教师
职称
二〇一四年六月二十日
38/45
独创声明
本人重声明:
所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
据我所知,除文中已经注明引用的容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一四年月日
毕业设计(论文)使用授权声明
本人完全了解xxx关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);
同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部容,允许他人依法合理使用。
(论文在解密后遵守此规定)
企业电网谐波电流检测系统的分析与设计
摘要
在我国工业的不断发展中,企业电网将面临着一大挑战。
随着越来越多的非线性和多样性的电力电子装置进入电网,越来越多的谐波污染也会随之而来,这将会严重的影响电能质量。
因此,抑制谐波有着不可忽视的意义。
而谐波检测是进行抑制的重要步骤之一,我们要先有效且实时的检测出谐波,这样对抑制谐波是很有重要性。
本文是针对谐波电流检测来展开的分析与设计。
本篇文章主要是对电网谐波电流检测系统的分析与设计,首先介绍了谐波电流检测的研究目的、国外谐波检测的分析与发展趋势和介绍了抑制谐波的方法;
然后对电网谐波电流检测进行相关分析,介绍了电网谐波的基本概念、谐波产生的原因与带来的危害和电网谐波的标准;
其次介绍了瞬时无功功率理论原理、坐标变换的分析、谐波检测的几种方法比较和基于算法的谐波电流检测;
完成检测方法的改进和软件仿真,同时主要介绍了改进后方法的优点和原理;
对各个模块的电路结构分析,并把仿真模型按照检测原理连接起来,最后进行仿真,得到仿真结果后进行分析总结;
最终总结与展望,文章更具实用性,而且减少错误的出现。
关键词:
谐波电流,瞬时无功理论,检测方法,MATLAB
EnterpriseGridHarmonicCurrentDetectionSystemAnalysisandDesign
Abstract
WiththecontinuousdevelopmentofChineseindustrial,enterprisegridwillbefacedwithachallenge.Asmoreandmorenon-linearpowerelectronicdeviceanddiversityenterthepowergrid,moreandmoreharmonicpollutionisalsocoming,whichwillseriouslyaffectthepowerquality.Therefore,itisofsignificancetosuppressharmonicwave.Andharmonicdetectionisoneoftheimportantstepsofsuppression.Wemustdetectharmonicefficientlyandreal-timely,whichisofgreatimportancetoharmonicsuppression.Thisarticleisaimedattheanalysisanddesignoftheharmoniccurrentdetection.
Thisarticleismainlyabouttheanalysisanddesignofthepowergridharmoniccurrentdetectionsystem.Firstly,Iintroducetheresearchpurposeofharmoniccurrentdetection,theanalysisoftheharmonicdetection,thedevelopmenttendencyathomeandabroadandthemethodofrestrainingtheharmonics.Thenthisarticlemakescorrelationanalysistoharmoniccurrentdetectionofpowergrid,andintroducesthebasicconceptofgrid,thecausingreasonandaccompanyingharmoftheharmonicandharmonicstandardsofpowergrid.SecondlyIintroducestheprincipleofinstantaneousreactivepowertheory,theanalysisofthecoordinatetransformation,severalmethodsofharmonicdetectionandalgorithmofharmoniccurrentdetectionbasedon.Completingtheimprovementandthesoftwaresimulationofthedetectionmethods,andintroducingtheadvantageandprincipleoftheimprovedmethods.Thepaperanalyzescircuitstructureofthevariousmodules,andconnectsthesimulationmodelaccordingtotheprincipleofdetection.Finally,weconductthesimulation,thenanalyzingandsummarizingthesimulationresults.Thefinaltaskissummaryandoutlook.Thearticleismorepractical,andreducestheoccurrenceoferrors.
Keywords:
Harmoniccurrent,Instantaneousreactivepowertheory,testmethod,MATLAB
目录
第一章绪论1
1.1研究的目的与意义1
1.2国外电网谐波检测的研究现状1
1.3电网谐波检测与分析方法的发展趋势2
1.4抑制谐波的方法分析3
1.4.1国外抑制谐波研究现状3
1.4.2国抑制谐波技术现状4
1.5本文的主要研究工作4
第二章电网谐波分析6
2.1电网谐波的基本概念6
2.1.1谐波的数学表达式6
2.1.2衡量谐波的主要指标7
2.2谐波产生的原因与带来的危害8
2.2.1产生谐波的原因9
2.2.2谐波对供配电线路的危害9
2.2.3谐波对电力设备的危害10
2.3电网谐波标准10
2.4本章小结11
第三章基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法12
3.1瞬时无功功率理论的基本原理12
3.2电流检测中坐标变换关系的分析13
3.2.1从三相静止系到两相静止系的变换13
3.2.2两相旋转坐标变换与两相静止坐标变换的关系14
3.3谐波检测的几种方法比较15
3.4基于算法的谐波电流检测17
3.5本章小结19
第四章针对检测方法的一种改进与MATLAB介绍20
4.1瞬时无功功率检测方法改进后的优点20
4.2改进的瞬时无功功率检测方法的原理分析20
4.3MATLAB软件的介绍22
4.4simulink仿真环境的了解23
4.5本章小结23
第五章基于瞬时无功功率的检测方法的仿真分析25
5.1仿真模块的编写25
5.1.1三相坐标向两相坐标转换模块25
5.1.2直流分量模块的编写与向三相坐标的转换26
5.2仿真模型搭建28
5.3仿真结果的分析与总结29
第六章结论与展望32
参考文献33
辞34
附录35
第一章绪论
1.1研究的目的与意义
近年来,随着电力电子技术的迅速壮大发展,随着工业生产水平和人们生活水平的提高,已有大量的非线性负荷(如整流负荷、变频调速装置、电弧炉、荧光灯、电力机车等)接入电网,给电网带来严重的谐波污染问题。
由于这些非线性负荷在系统电压作用下,供电的电流发生了畸变,这样就含有大量的谐波成分。
目前,电网中的谐波问题日益严重,这样不但降低了电能的质量,而且还对电网的安全运行造成了威胁[1]。
所以对电网谐波问题的分析与研究是一项具有重大意义的任务。
电能质量问题的提出由来已久,而衡量电能质量的指标随着电力事业的发展得到人们的关注[1]。
在早期,电力负荷的组比较简单,在20世纪80年代以来,越来越多的非线性电力电子器件和装置在现在的企业中得到了广泛的应用,使电网中的谐波也越来越备受关注。
谐波的污染给企业带来很大的不利,目前,随着全人类环保意识的加强,对电网谐波污染的抑制也己成为电工科学技术界所必须解决的问题。
这样来看抑制谐波已成为我们必须接受的一项非常迫切的任务,而谐波检测是谐波抑制中的关键技术,所以,我们先从谐波检测入手,对电网谐波电流检测系统进行分析与设计[2]。
谐波研究的意义,是因为谐波的危害是十分严重的,谐波使电能在生产、传输和利用的过程中效率降低,谐波不仅导致电能损耗增加和设备寿命缩短,使系统的功率因数降低;
还会干扰保护继电器、测量设备、控制和通讯电路以与用户的电子设备等等,使灵敏的设备误动或元件故障,影响电网的可靠性;
由谐波引起的谐振也可能损坏设备,对电网的危害很大。
谐波作为影响电网的一个重要因素,使得谐波研究与其抑制技术已日益成为人们关注的问题。
1.2国外电网谐波检测的研究现状
电网谐波检测是分析谐波源、治理谐波的必要组成部分。
国外对谐波问题的研究大约开始于五六十年代,当时的研究主要针对高压直流输电技术中变流器引起的谐波问题。
到了七八十年代随着电力电子技术的发展与广泛的应用,谐波问题变得日益严重,从而引起了各国的重视。
就在近几十年间对谐波的研究已经渗透到了数字信号处理、计算技术、系统仿真、电工理论、控制理论与控制技术、电力电子学等很多学术领域,已经超出了电力系统的畴,并且形成了特有的理论体系、研究分析方法、控制与治理技术、检测方法与技术等。
目前,谐波检测也是一个非常活跃的层面。
在我国,对谐波问题起步比较晚,但是一直以来都在进步中,近年来我国在谐波检测方面有了很大的进展[3]。
现在应用到电网谐波检测的方法有很多:
(1)采用模拟带通(或带阻)滤波器测量谐波
(2)基于傅立叶变换的谐波检测与分析
(3)基于瞬时无功功率的谐波检测分析
(4)利用小波分析方法进行谐波检测与分析
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