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多谐波源配电网电力滤波器综合配置的研究

作　者: 方恒福
导　师: 郭炳庆；梁英
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐波治理 多谐波源配电网 单调谐滤波器 并联型有源滤波器(SAPF) 分步规划
分类号: TM727
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着我国经济的高速发展,配电网中的非线性负荷大量增加,其中以电弧炉、电力电子变流变频设备为代表；还有清洁能源的大力发展,而这些能源也需要通过变流变频器来并入配电网。上述这些非线性设备的接入使配电网变成为多谐波源网络,造成配电网的谐波污染日益严重。传统的以“谁污染谁治理”为原则的就地治理方法已一定程度上不能满足多谐波源网络的谐波治理要求,而以整个网络的谐波治理效果为目标的电力滤波器综合配置方法能有效解决这个问题。单调谐滤波器和并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter, SAPF)以其各自的优点,已经成为配电网谐波治理的主要选择。电力滤波器综合配置是指以单调谐滤波器和SAPF为主要装置,在多谐波源配电网中合理选择它们的配置位置、容量和参数而进行的优化配置。首先本文研究了单调谐滤波器和SAPF的数学模型和设计方法。输出滤波器是SAPF的关键组成部分,综合考虑补偿频段的跟踪性能和高频开关谐波抑制性能这两类指标,提出了基于伏秒特性的LRC型输出滤波器的参数计算方法。然后设计了SAPF仿真模型,通过仿真验证了本文所建SAPF模型和所提出LRC型输出滤波器参数计算方法的正确性和有效性。将单调谐滤波器等效为其所滤除的谐波电流大小相等、方向相反的注入电流源,提出了多谐波源配电网单调谐滤波器分步规划时其最佳配置位置的优化方法。对于SAPF,根据网络节点谐波电压绝对值的平方和对SAPF的配置位置的灵敏度,提出了多谐波源配电网中SAPF分步规划时最佳配置位置的优化方法。根据单调谐滤波器和SAPF的特点以及谐波源谐波电流分布特性,合理分配它们的谐波治理范围,结合单调谐滤波器和SAPF的最佳配置位置的优化方法,提出了单调谐滤波器和SAPF综合配置方法。该法是在满足谐波治理要求的基础上,使整个网络的谐波治理费用最低并能充分发挥单调谐滤波器和SAPF的优点。最后在仿真软件PSCAD/EMTDC里搭建了多谐波源配电网示例系统,仿真分析了单调谐滤波器和SAPF最佳配置位置的优化方法。针对所建的多谐波源配电网示例系统,应用本文中的单调谐滤波器和SAPF综合配置方法进行了谐波治理仿真验证,同时将该方法和传统就地治理方法的谐波治理效果和费用进行了对比仿真分析。仿真结果均表明本文所提出的方法的正确性和有效性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 多谐波源配电网的谐波治理问题  9-10
    1.1.1 配电网原有的谐波治理问题及治理原则  9-10
    1.1.2 多谐波源配电网的谐波治理问题  10
  1.2 配电网谐波治理的电力滤波器与谐波限制标准  10-16
    1.2.1 电力滤波器概述  11-15
    1.2.2 谐波限制标准  15-16
  1.3 多谐波源配电网电力滤波器的综合配置研究现状  16-17
  1.4 论文的主要工作  17-19
第二章 电力滤波器设计  19-34
  2.1 单调谐滤波器模型与设计  19-20
  2.2 SAPF模型与设计  20-26
    2.2.1 SAPF的结构原理与数学模型  20-22
    2.2.2 基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波电流检测算法  22-24
    2.2.3 SAPF的控制技术  24-26
  2.3 SAPF的输出滤波器的设计方法研究  26-33
    2.3.1 基于瞬态电流跟踪指标的LRC型输出滤波器参数设计方法  27-30
    2.3.2 巴特沃思低通滤波器设计方法  30-31
    2.3.3 基于伏秒特性的LRC型输出滤波器参数设计方法  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 基于PSCAD/EMTDC的中压三相SAPF的仿真研究  34-40
  3.1 10kV中压三相SAPF系统仿真拓扑结构  34-35
  3.2 基于伏秒特性的LRC型输出滤波器参数计算流程与分析  35-37
  3.3 谐波治理效果及输出滤波器性能的仿真分析  37-39
    3.3.1 谐波治理效果仿真分析  37-38
    3.3.2 输出滤波器性能仿真分析  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 多谐波源配电网中电力滤波器最佳配置位置的方法研究  40-50
  4.1 单调谐滤波器最佳配置位置的优化方法研究  40-46
    4.1.1 单调谐滤波器等效模型  40-42
    4.1.2 单调谐滤波器最佳配置位置的优化方法  42-46
  4.2 SAPF最佳配置位置的优化方法研究  46-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章 多谐波源配电网电力滤波器综合配置方法的研究  50-59
  5.1 多谐波源配电网电力滤波器综合配置思路  50-53
    5.1.1 谐波源谐波电流分布特性  50-52
    5.1.2 多谐波源配电网单调谐滤波器和SAPF综合配置思路  52-53
  5.2 多谐波源配电网单调谐滤波器和SAPF综合配置数学模型  53-55
    5.2.1 目标函数  53-54
    5.2.2 约束条件  54-55
  5.3 多谐波源配电网单调谐滤波器和SAPF综合配置流程  55-57
  5.4 本章小结  57-59
第六章 算例仿真分析  59-76
  6.1 算例简介  59-64
  6.2 单调谐滤波器最佳配置位置的优化算法的仿真验证  64-68
  6.3 SAPF最佳配置位置的优化算法仿真验证  68-69
  6.4 多谐波源配电网电力滤波器配置的仿真分析  69-74
    6.4.1 无源滤波器传统配置方案及仿真  69-71
    6.4.2 并联型有源滤波器传统配置方案及仿真  71-72
    6.4.3 多谐波源配电网单调谐滤波器和SAPF综合配置方案及仿真  72-74
    6.4.4 三种方案的费用比较分析  74
  6.5 本章小结  74-76
第七章 结论和展望  76-78
  7.1 结论  76-77
  7.2 展望  77-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-82

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 输配电技术 > 电力网
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