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间谐波分析方法与实际工程应用研究

作　者: 韩冰
导　师: 朱明星
学　校: 安徽大学
专　业: 控制工程
关键词: 傅立叶变换间谐波仿真分析频谱校正细化频谱分析复解析
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

如今,随着电力电子器件的大量应用,例如大功率整流器件、变频器、工业电弧炉等负载,导致了间谐波含量显著增加,使电力系统波形越来越复杂,对电力系统和用户的安全运行产生了严重影响。为了保证电力系统安全可靠运行,对电力间谐波的分析方法成为广大学者研究的热点。本文首先介绍了研究间谐波的意义,对目前间谐波分析方法进行了阐述,并对各种分析方法在实际应用中存在的问题进行了说明。之后介绍了电力系统主要的间谐波源,并对间谐波源产生间谐波的机理进行分析,进而获得了间谐波与间谐波源的关系,再对电力系统中间谐波的主要危害进行了仿真分析和案例说明。其次对傅立叶变换分析方法在工程应用中存在的问题进行了仿真分析。为了抑制傅立叶分析的误差,介绍了频谱校正原理和提高频谱分辨率的手段,之后简单介绍了几种窗函数及频谱校正分析方法。在频谱校正原理的基础上具体分析了比值法频率、幅值、相位的校正原理,再对比值法加不同类型窗函数进行仿真分析,得出了加不同窗函数对校正精度的影响。之后提出了一种改进的频谱校正方法,对该方法进行了仿真分析,并与比值法、相位差法的误差做对比,证明了这个分析方法具有一定的优越性。之后分析了频谱校正方法的特点,得出频谱校正方法在实际工程中的适用范围是相隔较远的间谐波成分。由于实际工程中会遇到密集的频带,本文介绍了基于密集频谱细化的间谐波分析方法,首先介绍了传统的复调制细化原理和步骤,为抑制传统复调制细化的缺点,给出了基于复解析滤波器的细化方法。通过仿真实现了对密集间谐波频谱的分析,并在细化后的基础上进行了频谱校正,从而实现了对密集间谐波的分析与校正。最后,结合实际工程案例对间谐波进行分析,找出了导致滤波器支路熔断的原因,验证了频谱校正与细化方法的适用性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-13
  1.1 问题提出与研究意义  9
    1.1.1 问题提出  9
    1.1.2 研究意义  9
  1.2 研究现状  9-11
  1.3 本文章节安排与内容  11-13
2 间谐波产生机理与危害研究  13-23
  2.1 电力系统主要间谐波源  13-17
    2.1.1 变频装置  13-15
    2.1.2 电弧炉  15-16
    2.1.3 轧钢机  16
    2.1.4 感应电机  16
    2.1.5 谐振  16-17
  2.2 间谐波的危害  17-22
    2.2.1 波形畸变  17
    2.2.2 闪变  17-18
    2.2.3 对电动机的影响  18
    2.2.4 对功率因数影响  18-19
    2.2.5 对滤波器和无功补偿装置影响  19-22
  2.3 本章小结  22-23
3 傅立叶变换与频谱校正  23-33
  3.1 傅立叶变换与频谱分析  23-24
    3.1.1 傅立叶变换  23-24
    3.1.2 傅立叶变换局限性  24
  3.2 傅立叶分析仿真  24-27
  3.3 频谱校正原理概述  27-31
    3.3.1 离散频谱校正原理  27-28
    3.3.2 提高频谱分辨率方法  28-31
  3.4 频谱校正方法  31-32
    3.4.1 比值法  31
    3.4.2 相位差法  31
    3.4.3 FT连续细化法  31-32
    3.4.4 能量重心校正法  32
  3.5 本章小结  32-33
4 基于频谱校正的间谐波分析  33-43
  4.1 基于加窗比值法间谐波分析  33-34
  4.2 比值算法实现与仿真  34-37
  4.3 改进的频谱校正算法与仿真  37-41
    4.3.1 算法原理  37-38
    4.3.3 算法仿真  38-41
  4.4 频谱校正算法特点  41-42
  4.5 本章小结  42-43
5 基于频谱细化的间谐波分析  43-53
  5.1 传统的复调制细化选带频谱  43-45
    5.1.1 复调制细化选带原理  43-45
    5.1.2 复调制细化选带局限  45
  5.2 基于复解析带通滤波器的复调制细化  45-52
    5.2.1 复解析带通滤波器  45-48
    5.2.2 基于复解析带通滤波器复调制细化方法  48-49
    5.2.3 算法仿真  49-52
  5.3 本章小结  52-53
6 间谐波分析方法的实际工程应用  53-62
  6.1 背景介绍  53
  6.2 测试数据分析  53-56
  6.3 故障原因诊断  56-61
    6.3.1 滤波器仿真  56-58
    6.3.2 间谐波分析  58-60
    6.3.3 滤波器校核  60-61
  6.4 本章小结  61-62
7 总结与展望  62-64
  7.1 总结  62-63
  7.2 展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读学位期间发表的学术论文  68

间谐波分析方法与实际工程应用研究

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