电弧炉电气系统的建模与谐波分析

论文摘要

随着我国经济建设和科学技术的发展,非线性负荷用电设备的种类、数量和用电量都在迅猛地增加。电网电压畸变率也在上升。由于谐波对各种电力设备、通讯设备及线路会产生有害的影响,严重时会造成设备损坏和电力系统事故,所以对谐波问题的研究是非常重要和紧迫的。而电弧炉作为冶金企业的一个重要的谐波源,研究电弧炉的谐波具有一定的实际意义。研究电弧炉谐波的基础是建立起电弧炉系统的数学模型。本文首先简述了电弧炉电气系统的构成及其主要元件的电路模型。在此基础上建立了一般电弧炉电气系统的数学模型。然后,从交流电弧的物理机理出发,提出了交流电弧的电路模型。通过大量的仿真实验,给出了确定电弧参数的工程估算范围。作为电弧炉电气系统模型的一个直接应用。本文以实际的电弧炉系统为背景,利用MATLAB进行了谐波的仿真研究。与实测结果的对比表明,本文所提出的电弧炉系统模型可以近似再现实际系统的典型谐波,是可以用于工程估算的。另外,对电弧炉系统谐波分析的频域方法也进行了较为详细的讨论。最后,使用频域和时域两种方法讨论了电路参数对谐波的影响。并在三相不对称时,对谐波含量、三相不平衡供电以及电压闪变也做了一定的分析。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电弧炉工作原理
• 1.1.1 电弧炉炼钢过程简介
• 1.1.2 电弧炉的工作特点
• 1.2 电弧炉对电网的影响
• 1.3 谐波问题的提出及其研究现状
• 1.4 研究谐波问题的意义
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 三相电弧炉电气系统的建模
• 2.1 电弧炉电气系统
• 2.1.1 电弧炉供电系统
• 2.1.2 电弧炉的主电路及其电路模型
• 2.2 电弧炉电气系统的数学模型
• 2.2.1 电弧炉电气系统的描述方法
• 2.2.2 电弧炉电气系统的状态方程
• 2.3 交流电弧的数学模型
• 2.3.1 交流电弧的物理特性
• 2.3.2 交流电弧电阻模型的建立
• 2.3.3 交流电弧电阻模型的参数估算
• 第3章 三相电弧炉的电压不平衡与闪变研究
• 3.1 电弧炉电气系统模型的验证
• 3.2 电弧炉电气系统的三相不平衡研究
• 3.3 电弧炉电气系统的电压闪变研究
• 第4章 三相电弧炉电气系统的谐波分析
• 4.1 电弧炉电气系统谐波分析的时域方法
• 4.1.1 离散傅立叶变换与快速傅立叶变换方法
• 4.1.2 三相对称电弧炉系统谐波的时域法分析
• 4.1.3 三相不对称电弧炉系统谐波的时域法分析
• 4.2 电弧炉电气系统谐波分析的频域方法
• 4.2.1 电弧电压波形的傅立叶分解
• 4.2.2 三相对称电弧炉系统谐波的频域法分析
• 4.2.3 三相不对称电弧炉系统谐波的频域法分析
• 4.3 电弧炉电气系统的电路参数对谐波的影响
• 4.3.1 频域法分析
• 4.3.2 时域法分析
• 第5章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢