电力相控系统谐波分析算法研究

论文摘要

大功率的相控直流系统以及无级无功补偿中均用到可控硅的移相触发技术。由于可控硅在正弦波过零一段时间后,才触发导通,波形发生程度不同的畸变,由于可控硅触发导通时产生的雪崩现象,波形在触发点处直线上升,如同将标准正弦垂直地切去一个角,本文称之为切角正弦。这就是移相触发高次谐波产生的根源。本文对这种普遍存在的谐波源,在理论上进行深入研究,给出了这种波形的数学描述,将可控硅移相触发,所造成的切角正弦波这样一个工程问题抽象为一个纯粹的数学问题进行研究,着重研究电力相控系统切角导通所产生的波形畸变。在文中,系统讨论了快速傅立叶变换(FFT)的形成过程、数学推导、特点分析、现状与发展。并进行深入研究,经过严格的数学推导,直接从离散傅立叶变换的基础上,提出了一种特殊的谐波分析算法,得到了更加简洁的关系表达式,进而研究了由此产生的高次谐波与导通角之间的函数关系,得到了四个重要的性质,递推性,零区域性,对称性与共轭性,并用数学归纳法给予严格的数学证明。零区域性这一性质使计算可以少算四个点,对称性使计算减少一半,共轭性只需计算正弦波的正半波的上升段,递推性又将后一点的计算建立在前一点的基础上,使计算得到极大的简化。文中附有算例,结果表明,算法是正确的,计算量比FFT还少得多,比FFT更为快捷。同时本文还将新算法应用到动态无功补偿切角导通的谐波分析中并达到了实际效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 谐波
• 1.2 滤波
• 1.2.1 滤波动态
• 1.2.2 滤波内容
• 1.3 谐波分析
• 1.3.1 拉普拉斯变换
• 1.3.2 傅氏变换
• 1.4 离散傅氏变换
• 1.4.1 傅氏积分的离散化
• 1.5 快速傅氏变换
• 1.5.1 FFT 直观发展
• 1.5.2 FFT 的数据结构
• 1.5.3 FFT 算法流程图－蝶型图
• 1.6 电力系统谐波分析
• 第2章 相控系统谐波分析特殊算法
• 2.1 移相触发波形的数学描述
• 2.2 标准正弦序列的谐波分析
• 2.3 切角正弦序列的谐波分析
• 第3章 特殊算法性质
• 3.1 递推性
• 3.2 零区域性
• 3.3 对称性
• 3.4 共轭性
• 第4章 算法说明及算例
• 4.1 算法说明
• 4.2 算例
• 第5章 算法应用
• 5.1 控制系统结构
• 5.1.1 DSP 最小系统
• 5.2 信号测量模块
• 5.3 电源管理模块
• 5.4 485 通讯模块
• 5.5 控制系统软件设计
• 5.5.1 谐波分量计算模块
• 5.5.2 实时数据采集模块
• 5.5.3 可控硅控制输出模块
• 5.5.4 谐波滤波模块
• 5.5.5 液晶显示及键盘操作模块
• 5.5.6 RS485 通讯模块
• 5.5.7 统计打印模块
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 特殊算法VC++6.0 程序清单