1. 研究目的与意义
近年来,随着我国电力电子技术的迅猛发展,交通、化工、冶金、钢铁及煤炭等基础工业部门大量应用晶闸管整流设备及换流逆变装置,导致了电力系统波形严重畸变,这些非线性的负荷在系统中产生了大量的谐波,对电力系统和电力设备产生了极大的危害,恶化了电能质量,导致电力系统的经济效益受损,尤其是在电力系统发生短路故障时,或者电气设备运行在非正常工作状态下时,系统波形的谐波分量将进一步增大。谐波污染的日益严重己经给供电部门和用电部门的电气设备带来不同程度的危害,对谐波污染进行治理是关系到供用电部门的切身利益,谐波治理已到了不容忽视的地步。为了保证电网的供电质量和安全运行,必须深入研究电力谐波抑制和补偿技术,采取有效措施加强电力系统谐波治理,努力提高电力电网质量。因而熟悉谐波产生的机理,研究消除供配电系统的谐波问题对改善供电的质量和确保电力系统的安全经济运行有着非常重要的意义。本课题将研究电力系统的谐波及其治理方法。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:
1)研究谐波产生的原因
随着工业生产和电力电子技术的飞速发展,电气设备、电力电子变换装置日益普及。晶闸管整流设备及换流逆变装置等非线性负荷的接入,导致了电力系统波形严重畸变,致使电网中产生了大量的电力谐波。
3. 国内外研究现状(文献综述)
谐波研究的意义,首先是因为谐波的危害十分严重。谐波的危害主要表现为:使电器设备过负荷,设备损耗增加;产生过热,破坏设备的绝缘等。谐波研究的意义,还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱。然而电力电子装置所产生的谐波污染已经成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍,它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的研究。谐波研究的意义,更可以上升到治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识。对公用电网而言,谐波是一种污染,它恶化了用电设备所处的环境,而且可能波及到离谐波源很远的地方。对于这个环境,无谐波就是绿色的主要标志之一,目前对地球环境的保护己成为全人类的共识,对电力系统谐波的治理也己成为电工科学技术界所必须解决的问题。
国际上公认的谐波定义为:谐波是一个周期电气量的正弦波的分量,其频率为基波频率的整数倍数。由于谐波的频率是基波频率的整数倍数,我们也常称它为高次谐波。在国际电工标准中,对谐波的明确定义则为:谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于I的h次分量,其中h是以谐波频率和基波频率之比表达的整数。但在IEEE标准中,谐波的定义则为:谐波为一周期波或量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍数。
随着社会经济与科学技术的不断进步与发展,工业、农业和人们的生活水平不断提高,电气化生产、电气化社会、电气化家庭日益成为现代生产技术与装备以及日常生活的主流。现代社会从大型工业生产到日常生活都越来越离不开电力供应,除了需要电能成倍增长外,越来越多的用户和用电设备对供电电网质量、取用的电能形态和功率流动的控制与处理提出了更新、更高的要求。
4. 研究方案
1、根据文献资料查找电力系统谐波产生的原因及电力系统中主要的谐波;
2、分析谐波对电力系统的相关危害;
3、对傅里叶变化法进行分析与仿真;
5. 工作计划
第1周:查阅并翻译相关资料;了解电力系统谐波的基本原理、当下所面对的问题、分析方法、以及治理措施,根据相关的问题翻阅有关文献资料。
第2周:翻译外文文献《POWERSYSTEMHARMONICS》,并完成开题报告的初稿内容。
第3周:对开题报告进行修改与完善,完成开题报告终稿。
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