10kV 10MVar并联混合型有源电力滤波器研制

摘要

电能是国民经济和人民生活的命脉。随着非线性负载的大量增加，引起电网电流、电压波形发生畸变，造成配电网的谐波污染和电能损失。本文以江西铜业集团公司大容量无功补偿和谐波抑制项目为依托，以一种新型混合型有源滤波器的工程实现为主线，将有源滤波器和无源滤波器结合在一起，有源部分实现了谐波电流的实时跟踪和动态治理，实现多次谐波的同时治理，而无源滤波器发挥了低成本，结构简单等优点，实现大容量无功功率补偿和特征次谐波治理，整套装置大大改善企业高压配电网的电能质量。
　　 论文首先对企业高压配电网中谐波和无功功率产生的原因做了介绍，分析了谐波与无功不足所带来的危害及治理的一些措施，阐述了混合有源电力滤波器提出的背景。
　　 然后根据现场的工况，对220kV整流系统的无功功率需求和谐波问题进行了详细的分析，根据分析的结果，给出了具体的解决方案，根据给出的治理方案，本文提出了一种新型注入式混合型有源电力滤波器，对其拓扑结构、运行机理、谐波抑制原理、有源部分注入能力以及控制系统稳定性进行了分析，搭建了治理方案的仿真模型，对补偿方案的谐波放大特性和整体的治理效果进行了PSIM仿真，结果表明该方案可以有效的实现有源滤波器的动态跟踪效果以及具有良好的稳定性。
　　 最后从并联混合型有源电力滤波器(HAPF)的工程应用背景出发，介绍了整套装置的组成部分，给出了系统硬件和软件设计:研制的HAPF系统现场投运后，220kV整流变的高压配电网的电能质量得到了极大的改善，分析了装置所带来的经济效益和社会效益，完全符合项设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 谐波与无功功率产生的原因和危害概述

1．2 工业企业谐波抑制与无功功率补偿的措施

1．3 混合型有源电力滤波器提出的背景

1．4 论文主要研究内容及各章节安排

第2章 谐波治理与无功补偿需求分析

2．1 江西铜业集团公司供电系统概况

2．1．1 江西铜业集团公司锌冶炼系统

2．1．2 有载调压变压器主要技术参数

2．1．3 整流柜

2．1．4 补偿绕组

2．2 江西铜业集团公司无功分析

2．3 江西铜业集团公司谐波含量分析

2．4 谐波动态治理及无功补偿需求分析

2．5 本章小结

第3章 高压新型混合型有源电力滤波器

3．1 NHAPF拓扑结构和滤波原理分析

3．1．1 NHAPF的拓扑结构

3．1．2 NHAPF的滤波原理分析

3．2 NHAPF的控制策略

3．3 NHAPF的特性分析

3．3．1 注入支路分压分析

3．3．2 NHAPF谐波补偿特性分析

3．3 本章小节

第4章 谐波动态治理与无功补偿整体方案及应用效果仿真

4．1 工程项目方案设计

4．2 并联混合型有源电力滤波器谐波治理和无功补偿方案介绍

4．3 治理效果仿真

4．3．1 档位1电网侧谐波治理效果仿真及与技术要求响应情况

4．3．2 档位14电网侧谐波治理效果仿真及与技术要求响应情况

4．3．3 档位27电网侧谐波治理效果仿真及与技术要求响应情况

4．4 谐波治理及无功补偿装置谐波放大情况仿真

4．4．1 档位1谐波放大情况研究

4．4．2 档位14谐波放大情况研究

4．4．3 档位27谐波放大情况研究

4．5 仿真结论

第5章 工程应用及经济社会效益分析

5．1 并联混合型有源电力滤波器的工程设计及应用

5．1．1 电压型有源逆变器的设计

5．1．2 无源滤波器的设计

5．1．3 输出滤波器和耦合变压器的设计

5．2 计算机谐波与无功监控屏的设计与研制

5．2．1 计算机谐波与无功监控屏硬件结构设计

5．2．2 计算机谐波与无功监控屏软件结构设计

5．2．3 设计目标

5．2．4 软件模块

5．3 现场应用效果

5．4 经济效益

5．4．1 节省电费直接投资

5．4．2 降低线路损耗

5．4．3 输配电设备附加损耗的降低带来的经济效益

5．5 社会效益

5．5．1 降低电网输变电损耗，提高电网供电质量和供电可靠性

5．5．2 延长设备使用寿命和提高产品生产质量和生产效率

5．6 本章小结

总结与展望

参考文献

附录 攻读学位期间取得的研究成果

致谢