动热稳定实验系统的谐波分析与抑制方法研究

摘要

直流开关电器的动热稳定性实验系统是测试直流开关电器在短路时能否耐受由短路电流产生的电应力和热效应的影响而不会损坏，对直流开关电器的研究、定型有着重要的意义。而动热稳定性实验系统在运行工作中会引起大量的谐波，这些谐波不但会对电网造成谐波污染对同一电网下的日用负载的正常使用造成消极影响，甚至会影响系统的正常运行导致实验设备的损坏。因此，对动热稳定性实验系统正常运行时产生的谐波进行抑制是十分必要的。本文以直流开关电器的动热稳定性实验系统作为课题背景进行了如下工作:
　　分析动热稳定性实验系统中各组成部分的数学模型，搭建动热稳定性实验系统模型，并在正常工况下对系统进行仿真分析，验证系统模型的正确性。
　　对目前比较成熟的几种谐波分析算法进行介绍，并且应用于本实验系统，通过仿真分析了他们优劣性。随后介绍了近年来兴起的基于双树复小波谐波分析方法，对其在本课题背景下进行仿真，验证了其能够改善之前算法的性能。
　　在谐波检测中，介绍了基于瞬时无功功率的复合检测法和基于提升小波变换检测方法，并针对本实验系统模型进行原理与仿真结果对比。最终选定系统简单，准确度度较高的提升小波变换检测算法作为动热稳定性实验系统谐波抑制的检测算法。
　　在谐波补偿中，首先设定了APF的参数和拓扑结构。然后对APF的直流电容进行稳压控制和补偿电压的跟踪控制。在有源电力滤波器的控制方式上分别对三角波比较控制和瞬时值滞环控制进行了仿真对比，最终选用瞬时值滞环控制应用到本课题背景下的动热稳定性实验系统。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1本课题研究的目的和意义

1．1．1动热稳定性实验系统的构成

1．1．2动热稳定性实验系统中的主要谐波源及其危害

1．2课题研究的国内外发展现状

1．2．1谐波检测技术的研究现状

1．2．2谐波抑制技术的研究现状

1．3本文的主要研究的内容

第2章动热稳定实验系统的关键模块数学模型

2．1选相合闸开关模型的建立

2．1．1选相合闸开关

2．1．2实验短路过程分析

2．1．3选相合闸开关建模

2．1．4选相合闸开关模型的仿真验证

2．2整流电路模型搭建

2．2．1调压变压器

2．2．2整流模块建模

2．2．3整流电路模型仿真

2．3直流开关电器仿真模型的搭建

2．3．1电弧的数学建模

2．3．2包含电弧的开关电器模型仿真

2．4日用负载建模

2．4．1异步电动机在d-q坐标系下建模

2．4．2异步电机模型的仿真验证

2．5动热稳定性实验系统模型仿真

2．6本章小结

第3章实验系统的电力谐波分析

3．1电力系统谐波的基本概念

3．1．1电力系统谐波的表示方法

3．1．2电力系统谐波标准

3．2谐波分析方法的研究

3．2．1傅里叶分析

3．2．2实验系统中电网谐波的FFT分析

3．2．3短时傅里叶谐波分析

3．2．4实验系统中电网谐波的STFT分析

3．2．5小波算法

3．2．6实验系统中电网谐波的小波分析

3．2．7双树复小波算法

3．2．8双树复小波在实验系统中的应用

3．3几种谐波分析方法对比

第4章实验系统谐波检测方法的研究

4．1基于瞬时无功理论的检测方法研究

4．1．1瞬时无功功率的谐波检测

4．1．2检测装置的参数设定

4．2基于第二代小波的谐波检测

4．2．1传统小波算法在谐波检测领域的应用

4．2．2第二代小波变换原理

4．2．3第二代小波变换实现

4．2．4第二代小波在线检测原理及仿真

4．3本章小结

第5章基于APF谐波抑制方法的研究

5．1 APF参数及主电路拓扑设计

5．1．1 APF输出滤波器的设定

5．1．2串联变压器的设计

5．1．3有源电力滤波器结构设计

5．1．4交流侧滤波电感的设计

5．2 APF补偿控制算法研究

5．2．1直流侧电压控制

5．2．2补偿电压跟踪控制

5．2．3两种方式仿真对比

5．3 APF滤波效果仿真验证

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位发期间表的论文和取得的科研成果

致谢