电解用新型变流系统的谐波抑制和无功补偿研究

摘要

随着电力电子技术和控制技术的不断发展，电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各个领域，其典型的用途包括：电化学、直流传动、交流传动、电镀及电加工等，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术。然而其负面效应也日益明显。电力电子装置的开关动作向电网中注入了大量的谐波，导致了交流电网中电压和电流波形的严重失真，电能质量下降。所以，抑制谐波污染、改善供电质量成为迫切需要解决的问题。 本论文主要由四大部分构成，第一部分第1章组成，介绍了电解行业的概况及国内外的研究现状与发展趋势；指出了当前电力系统谐波污染问题以及谐波抑制技术的发展概况；分析了变流系统的谐波产生、危害及抑制措施；阐述了谐波抑制与无功补偿的方法及现状。 第二部分仅包括第2章，主要讨论了新型交流系统的整流变压器及其感应滤波技术，利用变压器固有的安匝平衡并配置以全调谐无源滤波装置来实现对谐波的屏蔽与对基波的补偿；着重介绍了新型变流系统的接线方案与基本工作原理；推导了电压电流的传递关系。 第三部由第3章和第4章组成，通过分析采用感应滤波技术的新型变流系统谐波特性（包括特征谐波，非特征谐波以及间谐波与次谐波），求得系统的谐波传递特性，为后续的全调谐滤波器的综合设计提供重要设计参数；给出了新型变流系统滤波装置的设计方案与无功补偿方案。 第四部分仅包括第5章，通过对比新型变流系统仿真结果与传统变流系统仿真结果，以及株洲化工集团的传统交流系统与新型首台套的测试结果进行对比，验证了变压器感应滤波技术所具有的优越滤波效果，且感应滤波技术能在变压器二次侧对谐波采取就近抑制，同时部分地补偿无功功率，揭示出新型滤波方式及基于新型整流变压器的变流系统所具有的优越性。

目录

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声明

第1章 绪论

1.1电解行业的概况

1.1.1电解行业电力负荷性质

1.1.2整流装置是电网的主要谐波源

1.2电力系统谐波的产生与危害

1.2.1谐波的产生

1.2.2谐波的危害

1.3谐波抑制和无功补偿方法

1.3.1谐波抑制方法

1.3.2无功补偿方法

1.4本论文研究的意义

1.5本论文完成的主要工作

第2章 电解用新型变流系统的接线方案与原理研究

2.1接线方案与基本工作原理

2.1.1接线方案

2.1.2基本工作原理

2.2电压电流的传递关系

2.3谐波屏蔽原理研究

2.4无功补偿原理研究

2.5本章小结

第3章 新型变流系统的谐波特性分析

3.1特征谐波分析

3.2非特征谐波分析

3.3间谐波与次谐波分析

3.3.1变流器的调制模型

3.3.2相序特性分析

3.3.3变流系统互调

3.3.4间谐波与次谐波仿真分析

3.5本章小结

第4章新型变流系统滤波装置综合设计

4.1系统无功补偿容量分配方案

4.2单调谐滤波装置的设计

4.2.1 LC单调谐滤波器

4.2.2单调谐滤波器参数计算

4.3双调谐滤波装置的设计

4.3.1 LC双调谐滤波器

4.3.2双调谐滤波装置参数计算

4.4三调谐滤波装置的设计

4.4.1 LC三调谐滤波器

4.5二阶高通滤波装置的设计

4.5.1 LC高通滤波器

4.5.2 HP2基本参数计算

4.5.3 HP2中各元件的额定参数计算

4.6本章小结

第5章新型变流系统的试验分析

5.1参数设计

5.2仿真实验结果对比分析

5.3传统与新型变流系统的测试结果对比

5.3.1传统变流系统的测试结果

5.3.2新型变流系统的测试结果

5.3.3传统与新型系统滤波效果对比

5.4本章小结

结论与展望

1工作总结

2今后研究工作展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的主要学术论文目录

致谢