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电力系统谐波评估软件设计

作　者: 王菁菁
导　师: 戚志东
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 谐波分析 滤波器设计 谐波潮流计算 阻抗扫描
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


近年来,随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的非线性负载投入使用,使得谐波的污染问题日趋严重。为了保证电网的电能质量,必须要对非线性设备的投入情况进行评估。本文首先介绍了谐波的限制标准、电网谐波的评估方法和抑制方法,建立了无源滤波器的数学模型,并以此为依据,提出了无源滤波器的设计方法。随后,本文建立了两类谐波分析的模型,一类是电力系统中的谐波源,在谐波分析时通常用电流源来代替这类设备,本文对电力系统中常见的电弧炉谐波源和通用低压变频器谐波源进行了谐波特性的分析；另一类是电力系统中的典型元件,如发电机、输电线路、变压器、负荷等元件,本文分别建立了这些元件的谐波数学模型。为更好的分析非线性负载接入电网造成的谐波问题,本文编写了阻抗扫描和谐波潮流计算程序,重点分析了阻抗扫描对滤波器设计的影响,以及模型选择对谐波分析结果的影响,并用IEEE的两个标准算例验证了程序的正确性。最后,针对工业企业供电系统的结构特点,本文设计了电力系统谐波评估软件,在对其功能进行分析验证的基础上,对某10kV配电工程进行了评估。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 研究的目的和意义  7-8
  1.2 国内外研究状况和进展  8-10
  1.3 本文基本思路  10-11
2 电网谐波的评估和抑制  11-25
  2.1 谐波的限制标准  11-16
    2.1.1 谐波的度量标准  11-13
    2.1.2 国外谐波标准  13-14
    2.1.3 国内谐波标准  14-16
  2.2 电网谐波的评估方法  16-18
  2.3 无源电力滤波器  18-23
    2.3.1 无源电力滤波器原理  18-19
    2.3.2 无源电力滤波器的简化设计流程  19
    2.3.3 单调谐滤波器的设计  19-21
    2.3.4 二阶高通滤波器的设计  21-23
  2.4 本章小结  23-25
3 谐波分析中的系统元件模型  25-43
  3.1 建立模型的复杂性  25-26
  3.2 谐波源的模型  26-36
    3.2.1 谐波的来源  26
    3.2.2 电压型谐波源和电流型谐波源  26-28
    3.2.3 电弧炉的谐波特性分析  28-31
    3.2.4 通用低压变频器的谐波特性分析  31-36
  3.3 系统中各元件的模型  36-42
    3.3.1 发电机  36-37
    3.3.2 输电线路  37-38
    3.3.3 变压器  38-39
    3.3.4 负荷  39-41
    3.3.5 高压电网  41-42
  3.4 本章小结  42-43
4 谐波分析计算  43-57
  4.1 阻抗扫描  43-46
    4.1.1 阻抗扫描概述  43
    4.1.2 阻抗扫描的计算方法  43-45
    4.1.3 阻抗扫描对滤波器设计的影响  45-46
  4.2 谐波潮流计算  46-52
    4.2.1 谐波潮流计算概述  46-47
    4.2.2 对称系统谐波潮流计算的计算方法  47-49
    4.2.3 不对称系统谐波潮流计算的计算方法  49-52
    4.2.4 多谐波源谐波电流相位的确定  52
  4.3 谐波分析计算程序流程图  52-53
  4.4 谐波分析程序的测试  53-56
    4.4.1 IEEE-14节点系统  53-55
    4.4.2 IEEE-13节点系统  55-56
  4.5 本章小结  56-57
5 电力系统谐波评估软件设计  57-77
  5.1 设计工具介绍及应用  57-58
    5.1.1 MATLAB简介  57
    5.1.2 MATLAB图形用户界面技术  57-58
  5.2 软件的总体设计  58-59
  5.3 MATLAB的GUI界面设计  59-63
    5.3.1 软件概述  59-61
    5.3.2 数据输入  61-63
    5.3.3 结果显示和保存  63
  5.4 软件的算例分析  63-75
    5.4.1 300/33kV工业电力系统  63-69
    5.4.2 10/0.4kV工业电力系统  69-75
  5.5 本章小结  75-77
6 总结和展望  77-79
致谢  79-81
参考文献  81-83

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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 > 理论与分析 > 网络分析、电力系统分析
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