轧钢供电系统谐波抑制与无功补偿仿真软件开发

摘要

现代轧钢机的机组容量日益增大，其有功、无功负荷变动异常剧烈。由于大部分设备供电多半采用晶闸管整流装置，使电网中谐波增大，功率因数降低，出现较大的电压波动。因此研究轧钢厂供电系统电能质量的基本内容—无功补偿与谐波抑制，对提高企业供电可靠性、降低损耗、提高用电设备出力等具有重要意义。由于通用的电力分析软件不具备设计功能，因此有必要开发一套无功补偿装置设计和电能质量分析的专业软件。 该文详细分析了轧钢供电系统各个谐波源产生的谐波特点和功率因数特点，研究了广泛应用于轧钢供电系统的TCR+FC型静止无功补偿装置的补偿特性和结构特点。以此为理论基础，从软件工程的角度，开发了一套动态补偿仿真软件，其中包括人机交互界面、电力模型和运算模型等。人机交互界面是用户与软件的接口，而电力模型和运算模型是内置在软件内，对用户不可见。用户在界面上输入系统参数，通过界面调用运算模型可以自动地设计TCR+FC型静止无功补偿装置的各滤波支路和TCR支路的电路参数，除此之外，通过界面调用电力模型，用户可以从界面上读取该系统补偿前后的电能质量。 因此，该软件既是一个设计软件，又是分析软件，不仅能设计静止无功补偿装置的各支路具体电路参数，为实际轧钢系统的静止无功补偿装置的设计提供理论参考，还能对系统投入SVC前后的电能质量的变化做出详细的对比分析。 最后，以科学研究领域广泛应用的PSCAD/EMTDC软件为测试工具，在其中建立相应的电力模型。通过比较在两个软件中仿真得到的轧钢机负载曲线、电压电流波形、电压波动、谐波、功率因数等，证实了该动态软件的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题研究的背景和意义

1.2仿真软件开发的目的和意义

1.3仿真软件开发工具的选取

1.4本文所做工作

第2章轧钢供电系统谐波和功率因数

2.1谐波产生及危害

2.2无功功率的产生及影响

2.3提高功率因数的节能效果

2.4轧钢供电系统谐波源

2.4.1晶闸管整流装置产生的谐波特点

2.4.2相控型TCR阀产生的谐波特点

2.5轧钢供电系统功率因数

2.6本章小结

第3章无功补偿及谐波抑制装置

3.1并联电容器

3.1.1并联电容器补偿原理

3.1.2 LC滤波原理

3.2晶闸管可控制电抗器(TCR)

3.3轧钢供电系统SVC装置

3.3.1 TCR支路

3.3.2 FC支路

3.3.3 SVC主接线

3.4本章小结

第4章基于MATLAB的轧钢供电系统仿真软件开发

4.1软件概要设计

4.1.1软件系统概述

4.1.2系统的整体结构

4.1.3系统流程图

4.1.4模块的划分和分布

4.2详细设计概述

4.3界面模块详细设计

4.3.1界面设计

4.3.2界面表示

4.4模型模块的详细设计

4.4.1模型的总体架构

4.4.2模型各分块介绍

4.5运算模块详细设计

4.5.1数据结构设计

4.5.2 FC支路、TCR支路参数计算数学模型

4.5.3对输入数据是否合理的判断

4.5.4对输出数据是否合理的判断

4.6运行设计

4.6.1运行模块组合

4.6.2运行控制

4.7本章小结

第5章基于PSCAD/EMTDC动态补偿仿真软件测试

5.1 PSCAD/EMTDC软件介绍

5.2仿真软件验证样本

5.3基于PSCAD/EMTDC动态补偿仿真软件测试

5.3.1轧钢机负荷曲线

5.3.2电压电流波形

5.3.3电压波动

5.3.4谐波

5.3.5功率因数

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1总结

6.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果