基于STATCOM的电弧炉的无功补偿研究

摘要

非线性负荷的大量使用使得谐波、无功、三相不对称以及电压闪变等电能质量问题越来越突出。电弧炉作为炼钢行业中的主要设备,得到越来越多的关注。作为冲击性负荷的代表,电弧炉对电网造成的影响较大,相应地,对电弧炉负荷的治理也成为研究的热点。
　　本文首先总结了电弧炉负荷现有的负荷模型,阐述了电弧炉的非线性时变电阻模型的建立过程,对于电弧炉负荷对电网造成的无功和谐波问题,有针对性地提出在电弧炉时变电阻模型的基础上加入电抗,构成综合负荷,即电弧炉综合负荷的非线性时变阻抗模型,该模型不但能反映电弧炉对电网造成的谐波问题,亦能够直观地反映出其无功问题。
　　根据某钢厂返回的电弧炉负荷实际电压电流曲线,采用粒子群算法对所提出的非线性时变阻抗模型进行参数辨识,并对辨识之后的改进模型进行仿真分析,仿真波形与实际的电流波形基本吻合,说明改进的模型在一定程度上反映了电弧炉负荷对电网的谐波和无功影响。
　　介绍了传统的电流检测方法以及不加锁相环的改进电流检测方法,分析了传统电流检测方法的弊端。而采用不加锁相环的改进电流检测方法,可在保证电流检测准确性的基础上,简化电路,节约成本。分别用传统的电流检测方法和无锁相环的改进电流检测方法对实际的电弧炉谐波和无功电流进行检测,验证了无锁相环的改进电流检测方法在检测电弧炉负荷实际电流谐波和无功分量时的有效性,并将该检测方法用于电弧炉的治理研究中。
　　最后,将非线性时变阻抗模型用于STATCOM对电弧炉的无功补偿仿真,可以看到,电弧炉负荷的非线性时变阻抗模型在一定程度上反映了实际电弧炉的电压电流特性,并且将根据实际电流拟合的曲线用于电弧炉治理仿真系统,可以看到,系统侧的电流在投入补偿器之后谐波含量大大减小,同时补偿之后的电流与系统电压保持同相位,系统发出的无功功率大大减小,很好地缓解了系统侧的无功压力,无锁相环的改进电流检测方法用于实际电弧炉负荷的治理是可行的。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 电弧炉综合负荷模型

2.1 引言

2.2 电弧炉非线性时变电阻模型

2.3 电弧炉综合负荷的非线性时变阻抗模型

2.4 本章小结

第3章 粒子群算法对电弧炉综合负荷模型的参数辨识

3.1 引言

3.2 粒子群算法简介

3.3 粒子群算法对电弧炉综合负荷模型的参数辨识

3.4 本章小结

第4章 STATCOM在电弧炉无功补偿中的应用

4.1 引言

4.2 STATCOM电流检测

4.3 STATCOM控制器设计

4.4 STATCOM对电弧炉负荷无功补偿的仿真分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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