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《湖南大学》 2011年
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高效无功与谐波动态控制方法及应用研究

帅智康  
【摘要】:电能是国民经济和人民生活的命脉,随着非线性负载的大量增加,引起电网电流、电压波形发生畸变,造成电网的谐波污染和电能损失;同时,冲击性负载及无功补偿不足常引起电网电压跌落和闪变,影响企业的正常生产和人民的日常生活,并导致线路损耗增加。目前我国的输配电线损率为6.72%左右,若能达到西方发达国家的4.7%左右,每年可节约电能740亿度以上,谐波污染严重、无功补偿不足、电压波动频繁等电能质量问题是导致我国电能损耗高的重要原因。 针对配电网电能质量控制的关键瓶颈问题,本文以国家自然科学基金项目和国家"863"计划项目为依托,详细阐述了高效电能质量控制的内涵,从高效无功与谐波动态控制系统新型拓扑结构和控制装置优化规划方法两个层面,深入研究了企业配电网高效无功与谐波综合动态控制的相关理论和方法。研究内容涵盖了高效无功与谐波动态控制系统的工作机理分析、数学建模、控制算法、优化运行、以及工程应用时的关键技术问题等方面,形成了较为完善的高效无功与谐波动态控制方法的基本研究方法和技术方案,研究重点及取得的成果主要体现在以下几个方面: (1)提出了一种兼顾HAPF和SVC优势、克服其各自不足的配电网高压系统高效无功与谐波混合控制器HVHC,在分析HVHC基本工作原理的基础上建立了其电气模型。深入研究了HVHC系统的工作特性,揭示了HVHC i皆波动态治理子系统和无功连续调节子系统间相互耦合的本质,在此基础上提出了HVHC复合控制方法,实现了谐波动态治理子系统和无功连续调节子系统间的解耦控制。HVHC实现了配电网高压系统的谐波及无功功率的综合动态补偿,并具备补偿不平衡、电压支撑、阻尼振荡等功能,大幅降低了配电网的谐波损耗和无功损耗。 (2)着重研究了电网电压发生波动、电压畸变等系统异常情况时,HVHC直流侧电压的稳定性问题;在剖析HVHC直流侧电压抬升机理的基础上,提出了优化HVHC注入支路参数、改进HVHC有源部分主电路结构以及复合控制方法等三种稳定直流侧电压以提高系统可靠性的方法,确保了HVHC直流侧电压的稳定及HVHC系统的可靠运行。 (3)提出了兼顾成本和性能优势的配电网低压系统高效混杂无功补偿器HHVC进行低成本大容量无功动态调节,并具备滤波功能。在分析HHVC的基本结构和建立电气模型的基础上,对采用基于检测负载谐波电流控制策略下HHVC的稳定性、运行机理进行了深入研究,揭示了HHVC运行的内在本质;同时在分析HHVC连续子系统和离散子系统交互影响的基础上,提出了HHVC专家协同控制方法,确保了系统的经济、稳定运行。 (4)建立了配电网的谐波域摄动模型,在此基础上提出了无功与谐波综合优化规划问题的数学模型,为无功与谐波综合优化规划问题的求解奠定了基础;提出了无功及谐波综合优化规划的启发式频域摄动分析法HPFA。HPFA法首先提出了频域摄动量分析,获得了高效无功及谐波补偿装置的最优配置集,提出了启发式精确搜索算法,实现了对无功及谐波综合优化规划目标函数的快速、精确求解,为谐波及无功综合动态治理装置工程应用时以较低的成本获得较优的治理效果提供了理论指导。 (5)以合肥某铜材厂35kV配电网电能质量综合控制工程为背景,利用本文提出的无功与谐波优化规划的启发式频域摄动分析法为该厂设计了高效无功与谐波控制系统的最优安装位置和容量;针对该厂谐波及无功的实际工况,并结合HVHC、HHVC系统的运行特点,为该厂设计了电能质量控制整体技术方案;为提高HVHC、HVC系统的控制性能及确保装置的长期可靠运行,对HVHC、HHVC系统工程应用时的若干关键技术难题进行了研究,并提出了相关解决措施;最后,为该厂研制了HVHC、HHVC装置,装置投运后运行效果良好,企业产品质量显著提高、节能降耗效果明显。 本文以配电网电能质量控制、企业电气节能需求为背景,提出了高效无功与谐波混合控制器HVHC和高效混杂无功补偿器HHVC,并对谐波及无功综合优化规划问题进行了研究。HVHC、HHVC克服了单一电力电子在功能上的局限,实现了配电网高低压系统的谐波、无功动态治理,电压支撑及闪变抑制等。论文对HVHC、HHVC的研究方法,可以为其它高效电能质量控制装备的研究提供一定的借鉴意义;工程应用的整体方案设计思路和一些工程经验还可推广到其它电能质量控制电力电子系统的设计和应用中,为推进电力电子混合、混杂系统的实用化进程提供有益的参考和借鉴。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM761.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭建春,黄纯,王耀南;静止无功补偿器的智能自适应PID控制器设计[J];湖南大学学报(自然科学版);1999年05期
2 刘瑞叶,刘宝柱;SVC的模糊变结构控制对电力系统稳定性的影响[J];继电器;2001年06期
3 余晓明;曾君;郭红霞;柳澹;;基于multi-Agent和Petri网的分布式风光互补系统[J];控制理论与应用;2008年02期
4 苏玉鑫,段宝岩;一种新型非线性PID控制器[J];控制与决策;2003年01期
5 邓文浪;杨欣荣;朱建林;易灵芝;;改进矩阵变换器在输入电压非正常情况下的调制策略[J];控制与决策;2006年08期
6 江全元,邹振宇,曹一家;基于RGA原理的SVC和STATCOM控制器交互影响分析[J];浙江大学学报(工学版);2005年07期
7 唐卓尧,任震;并联型混合滤波器及其滤波特性分析[J];中国电机工程学报;2000年05期
8 丁洪发,段献忠,何仰赞;同步检测法的改进及其在三相不对称无功补偿中的应用[J];中国电机工程学报;2000年06期
9 陈国柱,吕征宇,钱照明;有源电力滤波器的一般原理及应用[J];中国电机工程学报;2000年09期
10 王群,姚为正,刘进军,王兆安;谐波源与有源电力滤波器的补偿特性[J];中国电机工程学报;2001年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭辉,陈兴,刘会金;晶闸管相控电抗器的谐波分析及数值仿真[J];湖北电力;2001年02期
2 王宏,杨军,张冠群;三相三线制混合型有源电力滤波器的应用实例[J];华北电力技术;2005年S1期
3 彭海燕;王宏;;有源电力滤波器的原理介绍及应用[J];华北电力技术;2010年01期
4 梁志强;张广辉;王和;;电气化铁路对张家口地区电力系统的影响及其治理方案的探讨[J];华北电力技术;2010年09期
5 李娜;黄梅;;基于不同整流装置的电动汽车充电机比较[J];华北电力技术;2011年01期
6 吕福琴;;基于自适应多种群遗传算法的多目标配电网故障恢复[J];华北电力技术;2011年03期
7 杨淑英;电能质量测量方法及其监测装置研究[J];华北电力大学学报;2003年05期
8 顾炜,陈明凯;一种改进的p-q-r理论在电力系统谐波检测中的应用[J];华北电力大学学报;2005年05期
9 肖淼;彭咏龙;李亚斌;;基于脉宽调制的新型电流型整流器研究[J];华北电力大学学报;2005年S1期
10 常伯涛;范颖;赵书强;马燕峰;杨建华;;基于改进粒子群算法的输电网扩展规划[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡春雨;李武峰;严辉;;一种新型电动汽车智能充电机的研制[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
2 徐轲;郑华敏;许思维;;浅析工厂谐波的产生原理及治理办法[A];2011建筑工程电气技术文集[C];2011年
3 黄悦华;;基于积分滑模控制的三电平Buck变换器[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 郑征;王聪;赵焕;;PWM整流器直接功率控制的新型调制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 张定华;桂卫华;阳春华;王卫安;;三相大功率冲击性负载电能质量综合补偿系统研究及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 王鸿辉;袁朝辉;陈楸;;基于自适应PID的平流层球载系统方位控制研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 ;The Application Study of Multi-level Inverter in the PVMS[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Distributed Generation System Development Based on Various Renewable Energy Resources[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
9 周渊深;;采用电流内模解耦和电压二自由度内模控制的PWM整流器[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
10 郑征;邹瑾;;PWM整流器新型控制策略研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 易吉良;基于S变换的电能质量扰动分析[D];湖南大学;2010年
2 刘杨华;SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算[D];湖南大学;2010年
3 谢斌;并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
4 田军;多绕组变压器式可调电抗的研究与应用[D];华中科技大学;2010年
5 钱峰;典型FACTS装置在电网中接入点、容量及类型选择方法研究[D];中国电力科学研究院;2009年
6 张璞;多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究[D];华南理工大学;2010年
7 杨波;基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
8 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
9 聂勇;新型可编程电液比例控制器关键技术研究[D];浙江大学;2010年
10 刘慧芳;非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究[D];中国地质大学(北京);2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨苹 ,杨金明 ,张昊 ,吴捷;新型太阳能-风能混合发电系统的研制[J];华北电力技术;2004年01期
2 路秋生,张艳杰;电源并联均流技术[J];黑龙江电子技术;1999年08期
3 朱革兰,任震;无源电力滤波器的最小容量优化设计[J];华南理工大学学报(自然科学版);2002年03期
4 徐传忠,杨冠鲁;自适应小波算法的电力有源滤波器[J];华侨大学学报(自然科学版);2003年03期
5 张弘鹏,邓集祥,孙晓非;配电网补偿电容分组优化投切的一种实用算法[J];东北电力技术;2000年05期
6 叶黎明,肖健华;电力系统无功补偿及谐波抑制智能系统[J];东北电力技术;2002年06期
7 祖丽楠;田彦涛;梅昊;;大规模多移动机器人合作任务的分布自主协作系统[J];机器人;2006年05期
8 孟燕妮,杨晓萍,张贤洪;基于MATLAB的DSTATCOM控制器仿真研究[J];计算技术与自动化;2005年01期
9 黄天辰,韩京才;基于Agent技术的复杂适应系统分析与建模[J];计算机仿真;2005年09期
10 李卓,萧德云,何世忠;基于Fuzzy推理的自调整PID控制器[J];控制理论与应用;1997年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国锋;孙大璟;;超大容量自动调谐消弧线圈装置研究[J];供用电;2008年02期
2 徐万方,罗安,王丽娜,涂春鸣;采用智能控制器的混合型有源电力滤波系统[J];电力系统自动化;2003年10期
3 仇志凌;邹丽霞;熊蕊;;基于谐波补偿的逆变器波形控制技术研究[J];电源技术应用;2004年03期
4 刘建宝;;基于传统功率理论谐波抑制和无功补偿方法[J];微电子学与计算机;2006年01期
5 梅兵;叶茂清;;采用串联型电力有源滤波器提高用户电能质量的探讨[J];四川电力技术;2006年S1期
6 张加胜,郝荣泰;一类有源无功与谐波补偿器及仿真[J];北方交通大学学报;1997年05期
7 姚为正,王群,刘进军,王兆安;采用复合控制方式的串联型电力有源滤波器[J];电工电能新技术;1999年03期
8 张翔,梁小冰;采用复合控制方式的并联混合有源滤波器[J];广西电力;2004年01期
9 赵凌燕,骆林;一种电力有源滤波器及非线性控制方法[J];东北电力技术;2004年08期
10 李小凡;郭兴众;任美婵;;基于DSP的并联有源电力滤波器数控系统[J];机电工程;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘艳;杨向宇;徐大勇;;有源电力滤波器研究综述[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
2 张淼;盛陵江;吴捷;;灰色预测控制在有源滤波器中的应用[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
3 李建军;;农电网中三相串联有源滤波器在谐波补偿中应用[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
4 张莹;王跃;王澈;罗文;李明;;轧钢机负载综合补偿装置[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
5 吴赟;陈小平;李正兴;龚春英;;航空有源电力滤波器基波电流检测精度对谐波补偿的影响[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
6 叶英华;刘进军;何益宏;王兆安;;通用电能质量控制器的统一控制系统及其数字化实现[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
7 廖子力;彭智;孙继泽;;冶金行业0.4 kV配电系统快速滤波无功补偿方案设计[A];2010输变电年会论文集[C];2010年
8 何益宏;刘进军;叶英华;李红雨;卓放;王兆安;;一种基于双变流器结构的通用电能质量控制器[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年
9 吴秀华;包蕊;朴在林;;变电站无功/电压综合模糊控制研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
10 张静;;浅谈PDS-732系列数字式无功电压自动调节装置在220kV剑川变电站的应用[A];2006年云南电力技术论坛优秀论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江苏省电力公司生产技术部 郑爱霞;运用无功电压控制技术降低电能损耗[N];国家电网报;2008年
2 李海峰;优化无功管理 实现电网安全运行[N];国家电网报;2008年
3 记者 郑莉丁军杰;全总举行“全国职工节能减排技术创新成果发布会”[N];工人日报;2008年
4 周明亮;节能先锋 时代先锋[N];中国电力报;2008年
5 王国良 郑朝英;哈尔滨局 “无功优化系统”进入试运行阶段[N];东北电力报;2009年
6 陈国呈 周勤利;变频技术的研究发展方向[N];中国电力报;2002年
7 吴佳佳;全国职工节能减排技术创新部分成果展示[N];经济日报;2008年
8 ;索克曼:贴近市场,贴近用户[N];中国计算机报;2010年
9 吴春艳;电源送出桥梁飞架滇东北[N];中国电力报;2007年
10 葛绪磊郭延明;精益管理 大有可为[N];国家电网报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 帅智康;高效无功与谐波动态控制方法及应用研究[D];湖南大学;2011年
2 赵伟;高压配电网谐波与无功综合动态治理理论与应用研究[D];湖南大学;2010年
3 张定华;高压配网直挂式电能质量混合补偿技术及应用研究[D];中南大学;2011年
4 李盛伟;微型电网故障分析及电能质量控制技术研究[D];天津大学;2010年
5 刘飞;中高压系统并联型混合有源电力滤波器研究[D];华中科技大学;2005年
6 张秀峰;高速铁路同相AT牵引供电系统研究[D];西南交通大学;2006年
7 郭伟峰;APF与TSC谐波无功综合补偿控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 盘宏斌;综合型电能质量调节装置的理论与技术研究[D];湖南大学;2009年
9 赵成勇;基于电铁牵引变电站的单相混合型谐波补偿系统研究[D];华北电力大学;2001年
10 方璐;企业能量管理与节能技术研究及应用[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟国;基于模拟电路的单相谐波补偿系统[D];浙江大学;2012年
2 阎冬;非线性用户谐波评估与治理方案研究[D];山东大学;2010年
3 孙鹏博;通信电源系统的谐波分析与治理[D];天津大学;2012年
4 陈涛;电力系统谐波补偿装置的研制[D];重庆大学;2002年
5 陈瑜;基于谐波目标函数智能动态跟随的有源滤波的研究[D];武汉科技大学;2011年
6 陈向杰;DSTATCOM在渐赣线电气化铁道中的应用[D];南昌大学;2010年
7 崔勇;模块化并联型有源电力滤波装置的设计[D];哈尔滨理工大学;2004年
8 赵小英;基于DSP芯片的有源电力滤波器数字控制系统研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2005年
9 李直;单相并联型有源电力滤波器的研究[D];华中科技大学;2009年
10 王映斐;风力发电过程控制及其并网谐波补偿方法研究[D];上海电力学院;2012年
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