典型高能耗负荷电能质量分析和控制措施的研究

摘要

铁合金行业属于高能耗行业。我国铁合金生产中，交流电弧炉铁合金的能耗占铁合金总耗的60％以上。由于大型交流电弧炉等非线性冲击性负荷，在生产过程中存在严重的电能质量问题，除了影响交流电弧炉自身的产量与质量外，还造成系统接入点电能质量恶化，影响其它用户，系统线损增大，从而成为电网迫切需要“综合治理”的问题。本文作者在参与遵义地区高能耗企业电能质量现状调查的基础上，以铁合金企业存在的电能质量问题和治理方法为研究对象，进行了深入研究和仿真分析。
　　电能质量问题是一门综合性、多指标的学科，目前常用无功补偿装置进行单一指标的治理，对用户侧电能质量综合治理效果不好。随着对电能质量意识逐步提高，对电能质量抑制效果要求越来越高，采用基于可关断的电力电子器件和瞬时无功理论进行控制的STATCOM装置，具有响应速度快、无功和电压特性好、运行时不产生谐波污染、能有效抑制电压波动和闪变、三相不平衡等优势，可有效补偿交流电弧炉负荷对配电网的冲击，改善电能质量，并能提高生产效率，降低单位产品能耗，具有良好的经济效益。
　　因此，本文根据对地区高能耗企业电能质量现状的调研和分析，选择典型交流电弧炉为研究对象，分别采用传统PI和逆系统PI控制策略，将STATCOM装置应用于用户侧电能质量多指标的综合治理，用PSCAD/EMTDC仿真软件进行控制效果分析，取得了较为满意的成果，为后续的实际应用提供理论基础。

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第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2 电能质量国内外研究概况

1.3 典型高能耗用户及电能质量问题分析

1.4 本文所做的工作

第 2 章 交流电弧炉负荷特性及电能质量分析

2.1 电弧炉的主电路

2.2 交流电弧炉的电气特性

2.3 交流电弧炉电能质量及抑制措施分析

2.4 本章小结

第 3 章 静止同步无功发生器

3.1 STATCOM 的工作原理

3.2 STATCOM 的动态数学模型

3.3 STATCOM 仿真模型的搭建及仿真分析

3.4 本章小结

第 4 章 STATCOM 的控制策略研究

4.1 基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方法

4.2 PSCAD/EMTDC 环境下 STATCOM 控制策略的实现

4.3 本章小结

第 5 章 交流电弧炉电能质量综合控制效果仿真分析

5.1 研究电弧炉电能质量的主电路图

5.2 控制效果仿真分析

5.3 本章小结

第 6 章 结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录

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