基于相控投切技术的煤矿电网无功补偿系统的研究

摘要

在目前煤矿电网中,机械式投切电容器组是煤矿电网中应用最广的一种无功补偿手段,但是在无功补偿投切电容器组的同时,会对电网造成过电流过电压的冲击二次污染,影响着整个电网的电能质量。针对机械式投切电容器组对电网造成的危害,本文主要研究了基于相控投切技术的无功功率补偿系统,本系统在机械投切电容器组的基础上进行升级和改造,不仅大大减少了系统应用成本,还有效的减少了对电网过电压过电流的冲击。本文设计了比较完整的相控投切无功功率补偿系统仿真模型;本文针对相控投切技术的两大关键技术做了详细分析,本文采用了一种具有数字滤波技术进行信号过零点提取,并介绍了详细的实现方法;本文采用神经BP网络算法对真空接触器动作时间分散性进行预测,建立BP网络模型,采集样本数据进行MATLAB仿真,实验仿真结果表明,该方法具有准确性高,可靠性好等优点;本文采用了瞬时无功功率理论ip-iq算法对无功电流进行检测,具有实时性好准确高等优点。本文设计了相控投切技术的无功补偿系统的整体结构,并对其实现的功能做了详细阐述;针对煤矿电网负荷运动的特点,本文研究了相控投切电容器组的控制策略及电容器实际分组;最后本文根据整体结构做了MATLAB仿真研究,给出了随机投切电容器组和相控投切电容器组时的仿真波形,仿真结果表明了相控投切技术能有效解决对电网的过电压过电流的冲击。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 无功补偿原理

1.3 煤矿供电系统中无功功率产生的原因

1.4 煤矿电网无功功率的研究背景及意义

1.5 煤矿电网无功补偿的主要类型及不足

1.5.1 无功补偿的主要方式

1.5.2 无功补偿的主要类型及发展

1.5.3 无功补偿装置不足分析

1.6 相控投切技术的无功补偿的意义及现状分析

1.6.1 相控开关技术的研究意义

1.6.2 相控开关技术的研究现状

1.7 本文研究是主要内容

2 相控开关技术的基本原理

2.1 相控开关技术的基本原理

2.2 电容器组投切策略的研究

2.2.1 关合与开断电容器组

2.2.2 电容器组的投切控制策略

2.3 煤矿无功容量补偿方法

2.4 电容器组分组及连接方式

2.5 影响永磁机构真空接触器动作时间分散性因素的研究

2.5.1 永磁机构真空接触器简介

2.5.2 永磁机构真空接触器动作时间分散的影响因素

2.6 本章小结

3 煤矿电网相控投切无功补偿整体结构及算法分析

3.1 系统整体结构的设计

3.2 系统实现的主要功能

3.3 相控无功补偿系统的无功电流检测方法

3.3.1 瞬时无功功率理论

3.3.2 基于i_p_i_q算法检测无功电流

3.4 监测电参数算法

3.5 保护算法分析

3.6 本章小结

4 相控投切无功补偿系统关键技术分析及解决措施

4.1 信号过零点提取分析

4.2 永磁真空接触器动作时间分散性补偿措施的研究

4.3 本章小结

5 煤矿电网相控投切无功补偿控制器的设计

5.1 相控投切技术智能控制器硬件的设计

5.1.1 控制器设计

5.1.2 采样电路硬件设计

5.1.3 环境温度及控制电压检测电路设计

5.1.4 CAN总线通讯电路设计

5.1.5 驱动电路的设计

5.2 系统软件设计

5.2.1 主程序流程设计

5.2.2 总线通讯子程序设计

5.2.3 相控投切过程控制子程序

5.3 本章小结

6 系统仿真

6.1 建立系统仿真模型

6.2 仿真结果分析

结论

参考文献

作者简历

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