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《武汉科技大学》 2016年
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基于海浪发电系统谐波治理的研究

潘昭栋  
【摘要】:当今社会资源匮乏,能源短缺,环境污染严重。为了人类的生存,为了保护地球环境,各国逐渐将目光转向各式新能源的开发利用上。太阳能、风能、海洋能等各种清洁新能源逐一被各国作为重点研究对象。海洋能中的海浪能在地球上蕴含最为丰富,对海浪能的开发利用也逐渐被各国提上日程。海浪能发电的原理是将海洋中的海浪能通过海浪共振器和液压马达转换为机械能,带动发电机工作,将机械能最后转换成电能,提供给海岛居民和驻军部队使用。本文提出的是集海浪发电与谐波治理一体的发电系统,发电和谐波治理共用一套装置并在发电的过程中直接对谐波进行处理,能够节约经济成本。海浪发电系统多处于偏远的海岛或海边,系统发电多用于居民用电和军事用电,故系统电网负载多由冰箱、洗衣机、电扇及雷达、监控等非线性负载组成。在海浪发电系统中会有多处谐波源产生谐波污染电网,传统的有源电力滤波由于未能考虑模型本身、计算误差、环境干扰等产生谐波以及谐波量的延时,在本系统的应用中不能达到较好的谐波消除结果,所以需要提出新型谐波治理方案。新型谐波治理方案就是在传统的有源电力滤波的基础上加上一个谐波偏差控制环节,在该偏差控制环节中加入模糊控制器使用模糊算法。并且在PWM控制器处采用谐波载波的方式,该方式具有快速性好、节约投资、精度好控制的优点。最后在MATLAB上进行仿真,对比传统有源滤波和新型有源滤波的仿真结果,并以仿真结果为指导,在实验室平台进行系统实物模拟,由于条件限制,滤波效果不及仿真结果,但能验证方案的正确性。
【关键词】:谐波 非线性负载 谐波载波 有源电力滤波 模糊控制 MATLAB
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P743
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第1章 绪论9-15
  • 1.1 引言9
  • 1.2 课题研究的背景及意义9-10
  • 1.2.1 课题研究的背景9-10
  • 1.2.2 课题研究的意义10
  • 1.3 国内外研究现状10-12
  • 1.3.1 海浪发电技术的海内外研究近况10-11
  • 1.3.2 谐波治理的研究现状11-12
  • 1.4 课题的提出12-13
  • 1.5 课题涉及主要内容与创新点13-14
  • 1.5.1 课题研究的主要内容13
  • 1.5.2 课题研究的创新点13-14
  • 1.6 本章小结14-15
  • 第2章 海浪发电系统研究15-22
  • 2.1 引言15
  • 2.2 海浪发电系统的组成及原理15-18
  • 2.2.1 海浪发电系统的组成15-17
  • 2.2.2 海浪发电系统的原理17-18
  • 2.2.3 海浪发电模型中原动机选取原则18
  • 2.3 海浪发电系统基波电流产生模块18-21
  • 2.3.1 基波电流产生原理18-19
  • 2.3.2 海浪发电模型中坐标变换19-21
  • 2.4 本章小结21-22
  • 第3章 谐波检测关键技术22-33
  • 3.1 引言22
  • 3.2 谐波检测的常用方法22-23
  • 3.2.1 基于傅立叶变换的谐波检测法22
  • 3.2.2 基于神经网络的谐波检测法22
  • 3.2.3 基于噪声自适应原理的谐波检测法22-23
  • 3.2.4 基于小波分析的谐波检测法23
  • 3.3 基于瞬时无功功率理论的检测法23-31
  • 3.3.1 p-q理论的提出23-25
  • 3.3.2 基于p-q理论的谐波检测法25-27
  • 3.3.3 i_p-i_q理论的提出27-29
  • 3.3.4 基于i_p-i_q理论的谐波检测法29-31
  • 3.4 本章小结31-33
  • 第4章 并联型有源电力滤波器33-48
  • 4.1 引言33
  • 4.2 有源电力滤波器的介绍33-35
  • 4.2.1 APF的工作原理和发展趋势33-34
  • 4.2.2 有源电力滤波器的分类34-35
  • 4.3 并联型有源电力滤波器的介绍35-42
  • 4.3.1 并联型有源电力滤波器的结构35-36
  • 4.3.2 并联型有源电力滤波器的工作原理36-42
  • 4.4 并联型有源电力滤波器主要参数的选取原则42-45
  • 4.4.1 主电路开关器件的选取42
  • 4.4.2 主电路的容量的选取原则42
  • 4.4.3 直流侧电压的选取原则42-43
  • 4.4.4 直流侧电容的选取原则43
  • 4.4.5 主电路中连接电感的选取原则43-45
  • 4.5 传统有源滤波的局限性45-47
  • 4.5.1 海浪发电系统中谐波源分析45
  • 4.5.2 海浪发电系统中谐波误差的分析45-47
  • 4.6 本章小结47-48
  • 第5章 模糊控制器的设计及系统仿真分析48-55
  • 5.1 引言48
  • 5.2 模糊控制器的设计48-50
  • 5.2.1 模糊控制器的结构48
  • 5.2.2 模糊控制器的设计48-50
  • 5.3 系统仿真与实验室实物模拟50-54
  • 5.3.1 仿真结果分析50-52
  • 5.3.2 系统实验室模拟52-54
  • 5.4 本章小结54-55
  • 第6章 结论与展望55-56
  • 致谢56-57
  • 参考文献57-60
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
  • 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目61

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