祁南矿提升机供电网谐波治理与无功功率补偿的应用研究

论文摘要

近年来,随着电力电子技术的发展与进步,电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各种电力电子设备不断增加。这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性,对供电质量造成严重污染。另一方面,现代工业、商业及居民用户设备对电能质量更加敏感,对供电质量提出了更高的要求。各种非线性电路产生的谐波成为了电力系统的公害“污染”,由于波形畸变会严重危害电力系统的安全运行,世界各国都对谐波问题予以了充分的关注。本课题以祁南矿提升机供电网谐波治理为应用研究背景,为有效的改善该矿的提升机供电网运行状况和供电质量,使其达到国家标准的要求所作的应用研究。论文的主要工作为:1.针对矿井提升机由F-D系统改造为全数字控制的SCR-D系统后,新系统在电网中产生的谐波和无功冲击对电网中设备产生的不良影响进行了分析,提出了矿井滤波器的设计原则和步骤。2.基于MATLAB软件,仿真研究了祁南矿谐波源输入电流、输出电压及输出电流的谐波特性,分析了大功率整流电路的谐波特性,为矿井滤波装置的设计提供了理论基础。3.针对矿井配电系统的特点,设计了适合矿井电网的LC滤波装置,通过实验说明滤波器对电网频率波动具有较好的适应性。根据矿井工业现场的实际情况,研究了由12脉动变流器供电的直流电动机在加速和等速段的谐波特性矿井提升系统的谐波特性,并对祁南矿的滤波器效果进行了理论计算。本文通过研究LC滤波器在配电系统中的滤波情况,为有效的抑制矿井电力系统的谐波提供了应用方法。研究成果已经应用于祁南矿提升机电控系统数字化改造和电网谐波治理项目中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状及意义
• 1.2.1 谐波问题研究现状及意义
• 1.2.2 无功功率理论的研究及其进展
• 1.2.3 无功补偿的意义与谐波补偿装置的发展
• 1.3 研究内容与意义
• 第二章 SCR-D系统谐波分析与滤波器设计
• 2.1 概述
• 2.1.1 谐波电流问题
• 2.1.2 功率因数问题
• 2.1.3 冲击电压降问题
• 2.2 无功补偿的基本原理
• 2.2.1 无功静态补偿及谐波吸收基本原理
• 2.2.2 无功补偿装置的设计
• 2.3 大功率整流电路谐波分析与仿真研究
• 2.3.1 仿真设计概述
• 2.3.2 三相整流电路谐波分析
• 2.3.3 12脉动变流器及6/12脉动变流器谐波分析
• 2.4 LC滤波器的结构模型及基本原理
• 第三章 祁南矿提升机供电系统的滤波器设计
• 3.1 滤波器设计的要求和步骤
• 3.1.1 滤波器设计要求
• 3.1.2 滤波器设计步骤
• 3.2 滤波器基本方案及功能
• 3.2.1 滤波器基本方案
• 3.2.2 滤波器使用
• 3.2.3 滤波器控制方式
• 3.3 滤波器参数的计算
• 3.3.1 滤波器组补偿容量的确定和分配
• 3.3.2 滤波器组L、C参数的确定
• 3.3.3 系统参数的安全设计范围
• 3.3.4 滤波器对电网频率波动的适应性
• 3.4 祁南矿提升机供电系统滤波器参数计算
• 3.4.1 设备参数
• 3.4.2 谐波计算
• 3.5 小结
• 第四章 实例与运行效果分析
• 4.1 工程背景
• 4.1.1 系统参数
• 4.1.2 项目内容
• 4.2 调试过程
• 4.2.1 调试步骤
• 4.2.2 调试过程中的问题与解决
• 4.3 运行效果分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献