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基于DSP的稳态电能质量监测及谐波治理的研究

作　者: 谢伟
导　师: 何人望
学　校: 华东交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电能质量非线性负载谐波治理有源滤波 APF 补偿特性
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着电网负载的大量增加，尤其是非线性负载的广泛使用，电网中电能质量被严重污染，但国家坚强型智能电网对电能品质的要求日益提高，一个绿色、节能、环保的电网体系势在必行。为解决这一矛盾，电能质量监测与谐波治理必不可少。电能质量监测具有实时性、全局性和高度的智能性，能对电网的电力品质进行实时监测，从而有效预防电能质量带来的损失；谐波治理是使电网净化的根本途径，两者相辅相成，缺一不可，从而提高整个电网的供电灵活性、可靠性和能源利用效率。本文第一、二章主要论述了课题研究的背景和意义，并对电能质量在国标中的定义及允许限值做了介绍，然后简述了电能质量监测与谐波治理的研究现状和发展趋势，最后，对电能质量中各参数的监测实现进行了分析。本文第三章主要设计了稳态电能质量监测装置，包括硬件电路设计和算法研究。硬件系统采用分模块进行设计，主要包括电源板、互感器板、主板，并对各个模块中的核心电路进行了详细的解释，然后对装置的核心算法进行了透彻的分析。最后，对样机的各个监测参数进行系统测试，测量数据分析表明各相监测指标符合国家A级误差标准，并对其误差来源进行了分析。本文第四、五章主要对三相三线制电压并联型APF电力有源滤波的监控装置和主电路进行了研究设计。监控装置采用分层分模块进行设计，总共分为两层，上层为SVG装置，重点设计了PWM板、主板、继电器板；下层公网侧监测采用前面设计的稳态电能监测装置。最后，在现场对样机进行消谐实验，通过大量实验数据分析，总结得出了样机的补偿特性和补偿效果，并对样机的补偿误差来源进行详细分析。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 稳态电能质量的主要参数  10-11
  1.3 谐波产生的原因及危害  11-12
    1.3.1 谐波产生的原因  11
    1.3.2 电力谐波的危害  11-12
  1.4 研究现状及发展趋势  12-14
    1.4.1 电能质量监测的研究现状及发展趋势  12-14
    1.4.2 谐波治理的研究现状及发展趋势  14
  1.5 论文的主要工作  14-15
  1.6 小结  15-16
第二章稳态电能质量参数监测原理分析  16-24
  2.1 电压、电流有效值监测的实现  16
  2.2 三相不平衡度监测的实现  16-18
    2.2.1 三相不平衡度国标允许偏差  17
    2.2.2 电压三相不平衡度监测的实现  17-18
  2.3 电力系统频率监测的实现  18-19
    2.3.1 频率国标允许偏差  18
    2.3.2 频率监测的实现  18-19
  2.4 电力系统谐波监测的实现  19-21
    2.4.1 谐波国标允许限值  19-20
    2.4.2 谐波监测的实现  20-21
  2.5 电力系统间谐波监测的实现  21-23
    2.5.1 间谐波国标允许限值  21-22
    2.5.2 间谐波监测的实现  22-23
  2.6 小结  23-24
第三章稳态电能质量监测装置设计  24-45
  3.1 稳态电能质量监测装置的硬件系统设计  24-30
    3.1.1 电源板设计  24-25
    3.1.2 互感器板设计  25-26
    3.1.3 主板设计  26-30
  3.2 稳态电能质量监测仪的软件系统设计  30-37
    3.2.1 FFT 算法  31-34
    3.2.2 系统软件调试工具  34-35
    3.2.3 系统串行通信  35-37
  3.3 稳态电能质量监测仪样机测试与分析  37-44
    3.3.1 样机测试平台及测试方法  37-44
    3.3.2 样机测量误差产生的原因分析  44
  3.4 小结  44-45
第四章并联型 APF 有源滤波柜硬件设计  45-54
  4.1 主板设计  45-48
    4.1.1 TMS320F28335 芯片介绍  45-46
    4.1.2 数模转换电路  46-48
  4.2 PWM 板设计  48-51
    4.2.1 基于 ICL8038 的三角波比较电路  48-49
    4.2.2 输出补偿电流保护电路  49-50
    4.2.3 IGBT 光纤驱动电路  50-51
  4.3 继电器板  51-52
    4.3.1 故障跳闸电路  51-52
    4.3.2 手动操作回路  52
  4.4 主电路设计  52-53
  4.5 小结  53-54
第五章样机投运的治谐效果及分析  54-61
  5.1 样机安装现场介绍  54-55
  5.2 数据分析  55-60
  5.3 误差来源分析  60
  5.4 小结  60-61
第六章总结与展望  61-62
  6.1 结论  61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-65
附录 1：并联型 APF 电力有源滤波装置——互感器板  65-66
附录 2：并联型 APF 电力有源滤波装置——主板  66-67
附录 3：并联型 APF 电力有源滤波装置——PWM 板  67-68
附录 4：并联型 APF 电力有源滤波装置——继电器板  68-69
附录 5：并联型 APF 电力有源滤波装置  69-70
个人简历在读期间发表的学术论文  70-71
致谢  71

基于DSP的稳态电能质量监测及谐波治理的研究

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