舰船中频电力系统无功补偿与谐波抑制设备的研制

论文摘要

舰船中频电力系统针对的是基波频率为400Hz的各类负荷、电源、船用设备。由于舰船电网中非线性负荷居多、复杂程度大，并且电网设备中许多现代高科技军用仪器的使用，使得系统对电能质量要求不断增大。本设备主要针对提高舰船电力系统电能质量进行设计，针对电网中频负荷进行无功补偿与谐波抑制，从而达到优化系统电能质量的目的。本论文首先对无功补偿与谐波治理研究现状与发展做了概括性的说明，同时根据设备基本原理的分析，为整体方案设计提供有力的理论基础；其次，根据项目设计需求，详细介绍了系统主电路以及控制电路软硬件的设计思路与方法。其中主电路部分包含无功补偿方案、滤波器设计方案以及低压保护电路设计等；通过中频电容电抗器的合理选择，为补偿系统提供安全有效的设计方法。而控制电路硬件部分包括信号调理电路、DSP控制电路、复合开关电路等详细设计思路分析与解决；能够实现电容器过零自动投切、存储数据、电路抗干扰以及故障报警等功能。软件采用模块化设计方法，通过对数据采集子程序、控制策略子程序、投切算法子程序以及液晶显示程序的调试运行，不仅提高软件系统通用性以及可移植性，同时对设备的整体运行功效起到优化作用。最后，搭建了整体运行调试平台，对中频无功补偿与谐波抑制设备进行模块测试与整机运行，通过运行结果分析，谐波检测与无功补偿精度达到预期要求，投切控制算法稳定运行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 无功补偿的发展现状和趋势
• 1.3 谐波治理发展现状
• 1.4 论文的结构安排
• 第2章 无功补偿及谐波抑制的基本原理
• 2.1 无功补偿基本概念
• 2.1.1 无功补偿基本原理
• 2.1.2 无功补偿基本类型
• 2.2 动态无功补偿技术分析
• 2.2.1 TSC补偿原理
• 2.2.2 TSC动态过程与性能分析
• 2.3 无源谐波基本原理
• 2.3.1 LC滤波器基本原理
• 2.3.2 LC滤波器的最优设计
• 2.4 谐波和并联电容器相互影响
• 2.4.1 谐波放大原理
• 2.4.2 串联电抗器电抗率对谐波影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统整体方案设计
• 3.1 主电路设计方案
• 3.2 400Hz电容器补偿方案设计
• 3.2.1 补偿容量的计算
• 3.2.2 400Hz电容器的选取
• 3.3 400Hz串联电抗器选择方案
• 3.3.1 电抗率的选择
• 3.3.2 电抗容量选型计算
• 3.4 控制策略分析确定
• 3.4.1 无功补偿控制策略对比介绍
• 3.4.2 九区图控制算法
• 3.4.3 FFT算法
• 3.5 低压保护电路设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 400HZ智能无功补偿与谐波抑制装置控制电路设计
• 4.1 系统硬件电路设计
• 4.1.1 信号调理模块
• 4.1.2 DSP控制器模块
• 4.1.3 基于 400HZ复合开关设计
• 4.2 系统软件设计
• 4.2.1 主程序思想及说明
• 4.2.2 主程序流程图
• 4.2.3 子程序设计
• 4.3 系统抗干扰设计
• 4.3.1 系统硬件抗干扰设计
• 4.3.2 软件抗干扰保护
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统运行与调试分析
• 5.1 整体实验平台搭建
• 5.2 控制电路调试
• 5.2.1 数据采集电路运行分析
• 5.2.2 人机界面
• 5.3 可控负荷电路
• 5.4 整机运行调试
• 5.4.1 参数分析
• 5.4.2 投切实验
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文研究工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果