电能质量参数分析的算法研究与实现

论文摘要

近年来,随着电力电子技术的广泛应用,功率电子器件等非线性负荷在电力系统中的使用也越来越多,这就不可避免地使相关的电流电压波形产生较大程度的畸变,影响了电能质量,对电力系统的安全、经济运行造成较大的影响。因此,研究存在谐波的电压电流对电能质量造成的影响具有很强的工程实践意义。而要实现对电能质量参数的分析,需要将谐波分析算法和电能质量参数计算算法结合起来才能达到预期的目的。本文作者深入研究了谐波原理、特性和谐波分析方法,针对目前流行的谐波分析算法中存在硬件实现复杂、可扩展性不强、准确度和实时性不能兼顾等问题,本文做了如下主要工作:首先,实现了牛顿谐波分析算法。由于谐波分析模型可以归结为多元非线性代数方程组的求解问题,所以可将牛顿算法应用于谐波分析理论中,同时用FFT算法求得的数据作为新算法的初值,即可实现谐波的牛顿法分析。其次,结合实际的工程应用要求,对牛顿谐波分析算法进行了如下改进:1、应用埃特金加速收敛法改进算法提高其收敛度;2、应用Iwamoto-Tamura法改进算法提高其计算速度。再次,结合电能参数计算算法,实现电能质量分析。在谐波分析算法的得出谐波幅值和相角等参数的基础上,利用电压和电流的频率、谐波幅值和相角值等作为初值通过相关公式计算得出相关电能质量参数,实现电能质量参数计算算法从而最终实现电能质量分析的目的。最后,结合实际算例,验证了该算法的有效性。将所有算法编写程序调试运行后,对实际的算例进行了分析。结果表明牛顿谐波分析算法理论分析正确,硬件实现简单,算法的准确度及实时性都得到了相关的验证,证明将该算法应用于电能质量分析领域具有一定的实用性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 课题的研究背景及意义
• 1-2 课题的国内外研究现状
• 1-3 本文的主要工作
• 第二章 谐波的基本原理及其度量
• 2-1 谐波的概况
• 2-1-1 谐波的产生及其危害
• 2-1-2 谐波的产生
• 2-1-3 谐波的危害
• 2-2 谐波的原理与特性
• 2-2-1 谐波的原理
• 2-2-2 谐波的特性
• 2-3 谐波的度量方法
• 2-4 小结
• 第三章 电能质量参数分析与谐波分析算法的关系及谐波分析算法研究
• 3-1 电能质量参数分析与谐波分析算法的关系
• 3-2 谐波分析算法的基本理论
• 3-2-1 离散傅里叶变换（DFT）
• 3-2-2 快速傅里叶变换（FFT）
• 3-2-3 DFT和FFT运算量的比较
• 3-3 目前常用的谐波分析算法及谐波分析商用软件
• 3-3-1 目前常用的谐波分析算法
• 3-3-2 常用的谐波分析商用软件
• 3-4 谐波分析算法存在的问题
• 3-5 小结
• 第四章 牛顿谐波分析算法及其改进与电能质量参数分析算法
• 4-1 牛顿算法在谐波分析中的应用
• 4-2 改进的牛顿谐波分析算法
• 4-2-1 从加快收敛速度方面加以改进——埃特金加速收敛改进算法
• 4-2-2 从提高计算速度降低内存方面——Iwamoto-Tamura法改进算法
• 4-3 电能质量参数算法
• 4-4 小结
• 第五章 电能质量参数分析算法的程序实现与结果分析
• 5-1 编程环境—MATLAB7.0
• 5-2 电能质量参数分析算法的程序实现
• 5-2-1 FFT算法程序实现
• 5-2-2 牛顿谐波分析算法程序实现
• 5-2-3 改进牛顿谐波分析算法的程序实现
• 5-2-4 电能质量参数计算算法的程序实现
• 5-3 程序运行结果及分析
• 5-3-1 谐波分析程序运行结果与结果分析
• 5-3-2 电能质量参数分析程序运行结果及结果分析
• 5-4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果