造纸工业谐波特征与滤波系统设计及仿真

论文摘要

电力系统的正常稳定运行是经济社会生活运转的基础,而大量电力电子设备的应用而产生的谐波严重地威胁电力系统的安全。谐波污染成为电力系统的一大危害。本文主要讨论造纸工业的谐波抑制问题。首先,本文对谐波的产生及其危害进行了详细的分析,说明进行谐波治理的必要性。随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高,对纸的需求量也越来越大,人们对纸的需求和造纸行业本身的发展要求决定了造纸工艺技术的发展和造纸设备的不断更新,造纸传动是其中最关键的技术之一,在现代纸机中,变流技术是传动中的根本,在变流过程中产生大量谐波,这成为造纸行业对电力的大危害,对其治理势在必行。本文对造纸行业产生的谐波进行了定性和定量的描述,分析了特征谐波、非特征谐波。给出了谐波计算公式。在谐波抑制和治理的过程中,对谐波进行分析是首要工作,谐波分析方法的研究是我们开展工作的基础,本文对谐波分析方法常见的几种进行了分析说明和对比;然后在研究分析方法的基础上,推导了谐波检测过程,因为谐波的检测涉及到有源滤波器的控制。本文给出了无源滤波器、有源滤波器及混合滤波器的结构,叙述了各种类型的滤波器:无源滤波器、有源滤波器及混合型有源滤波器以及它们各自的优点与缺点,使用范围及受到的限制条件。采用混合型滤波器在滤波效果上比单独采用无源滤波器和单独采用有源滤波有效得多,且经济性也很好,混合型滤波器将是以后发展的趋势。通过对造纸行业电压和电流的现场测量,并进行数学分析之后,所得数据充分证明了造纸工业进行谐波治理的必要性。本文阐述了谐波屏蔽变压器的接线,并详细阐述了谐波屏蔽变压器的原理。给出了具体设计时所必须满足的阻抗条件与调谐条件。设计了一个滤波系统。对谐波屏蔽变压器在造纸行业的应用建立了一个初步模型并进行了仿真分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.2 国家对谐波的相关政策规定
• 1.3 造纸行业的传动特点
• 1.3.1 造纸行业的传动特点
• 1.3.2 造纸机变频改造的前景和分析
• 1.4 造纸业谐波特点和谐波治理的现状
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 第2章 谐波分析与检测
• 2.1 直流电机调速的整流分析
• 2.1.1 直流电机六脉动整流分析
• 2.1.2 直流电机十二脉动整流分析
• 2.2 变频器的原理及其调速系统谐波分析
• 2.2.1 交一交变频器的谐波分析
• 2.2.2 交—直—交变频器的谐波分析
• 2.2.3 变频器的谐波频率表达式
• 2.3 谐波检测
• 2.3.1 各种检测方法及比较
• 2.3.2 各种检测方法的计算
• 2.4 小结
• 第3章 造纸工业现有的谐波治理的主要方法及设备
• 3.1 抑制谐波的方法
• 3.2 无源滤波器
• 3.2.1 单调谐滤波器
• 3.2.2 双调谐滤波器
• 3.2.3 LC 高通滤波器
• 3.3 有源滤波器APF
• 3.4 混合型有源电力滤波器
• 3.4.1 串联混合型有源电力滤波器
• 3.4.2 并联混合型有源电力滤波器
• 3.5 小结
• 第4章 常德恒安纸业配电系统电能参数测试与分析
• 4.1 常德恒安纸业配电系统电能参数测试
• 4.2 常德恒安纸业配电系统电能参数分析
• 4.3 小结
• 第5章 谐波屏蔽变压器在造纸工业谐波治理中的应用
• 5.1 谐波屏蔽变压器原理
• 5.2 基于谐波屏蔽变压器的恒安纸业谐波治理的改造方案
• 5.3 常德恒安纸业滤波系统设计
• 5.3.1 变压器基本参数的确定
• 5.3.2 铁心直径选择及绕组匝数计算
• 5.3.3 绕组计算
• 5.3.4 铁心窗高与铁心中心距M 计算
• 5.3.5 阻抗计算
• 5.3.6 空载损耗Po
• 5.3.7 导线重量和铁心重量
• 5.3.8 双调谐滤波器设计
• 5.4 谐波屏蔽变压器滤波系统仿真
• 5.5 小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间发表的论文）
• 致谢