电能质量综合评估与谐波电流预测研究

论文摘要

电能作为现代文明的支柱,是现代社会最为广泛使用的一种能源形式,其应用程度成为一个国家发展水平的主要标志之一。因此,电能质量的好坏,电网的稳定与否,将直接影响国民经济的发展。由于大量新型电子设备的使用,它们在提高生产率的同时也带来了许多电能质量问题。这些电能质量问题不但对设备本身产生了危害,而且对电网的稳定、安全运行构成了威胁。因此,为改善电能质量而进行的研究工作对保证用户的用电安全和供电系统的安全运行,具有重要的理论和实际意义。本文以电能质量为背景,围绕电能质量的监测、综合评估及谐波电流预测方面进行了以下工作。为了能够全面掌握电能质量状况,建立了基于LabVIEW的电能质量分析与监测系统。利用含有基波信号、谐波信号和均匀白噪声信号的三相仿真电源,进行了仿真分析,仿真结果表明,本系统能够实现对电能质量各项指标的监测,进而为电能质量问题的治理工作提供了一个有力的工具。为了对电能质量进行客观、综合地评估,以电能质量分析与监测系统的数据为研究对象,基于层次分析法与可拓学,提出了基于改进的可拓层次分析的电能质量评估方法,并利用实际数据进行了验算,相关分析结果表明这种方法能够有效地区分电能质量等级,并对电能质量进行定性和定量评估。电网是一个复杂的非线性系统,而有源电力滤波器电流控制本身也是一个非线性控制过程。因此,本文采用三相桥式整流负载作为谐波源进行建模,对谐波电流进行了检测,快速、准确地分离出负载电流中的谐波分量,并对谐波进行了频谱分析。基于神经网络可以实现任意的非线性映射的特性,设计了基于RBF神经网络预测控制器的有源电力滤波器来补偿非线性负载,采用分支定界最优法产生准确的控制量,最终实现控制补偿电流无延时地跟踪参考电流。相关仿真分析表明,RBF神经网络预测算法在很大程度上消除了电源电流和电压的谐波,取得了比较满意的滤波效果,对治理谐波污染有良好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 电能质量的研究现状及发展趋势
• 1.2.2 神经网络预测控制和有源电力滤波器的发展史及研究趋势
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 基于LabVIEW的电能质量分析与监测系统建立
• 2.1 系统的软件平台
• 2.1.1 虚拟仪器概述
• 2.1.2 虚拟仪器的特点
• 2.1.3 虚拟仪器的组成
• 2.2 电能质量分析与监测系统的构成
• 2.2.1 LabVIEW程序设计
• 2.2.2 数据处理
• 2.3 基于改进递归复小波的电能质量监测新算法
• 2.3.1 改进递归复小波
• 2.3.2 基于递归复小波变换的频率监测和闪变信号的仿真分析
• 2.4 电能质量分析与监测系统前面板
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于改进的可拓层次分析法的电能质量综合评估
• 3.1 电能质量评估指标体系
• 3.2 可拓层次分析法
• 3.2.1 构造可拓判断矩阵
• 3.2.2 计算综合可拓判断矩阵和权重矢量
• 3.2.3 层次单层排序
• 3.2.4 层次总排序
• 3.3 可拓学基础知识
• 3.3.1 物元模型
• 3.3.2 关联函数
• 3.4 电能质量综合评估
• 3.4.1 建立层次分析结构
• 3.4.2 确定各指标的重要程度
• 3.4.3 电能质量可拓分析
• 3.4.4 最终质量等级的评定
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于RBF神经网络的谐波电流预测
• 4.1 预测控制基本原理
• 4.2 RBF神经网络的结构及其工作方式
• 4.2.1 神经元结构模型
• 4.2.2 神经网络的分类
• 4.2.3 RBF神经网络
• 4.3 基于RBF神经网络的谐波电流预测
• 4.3.1 谐波电流预测系统结构
• 4.3.2 RBF神经网络预测模型设计
• 4.4. 仿真分析
• 4.4.1 谐波电流检测
• 4.4.2 基于RBF神经网络的谐波电流预测仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢