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《湖南大学》 2017年
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小型水电站孤岛运行六脉波整流融冰滤波器研究

易璨  
【摘要】:目前,在我国湖南水力资源丰富的永州、郴州、怀化等地区,冬季架空线覆冰现象较为严重,一定程度影响了分布式小型水电站的发电稳定性,阻碍其进一步发展。采用小型水电站内的同步发电机作为电源,经电力电子装置整流后输出直流并在电网侧短路来实现热力融冰是目前解决小型水电站输电线路覆冰问题的有效途径。该融冰方式下水电站与电网解列,发电机组~整流融冰装置~输电线路形成孤岛运行。本文针对小型水电站在六脉波整流直流融冰时产生的谐波问题进行研究。主要开展如下几方面的研究工作:本文首先阐述我国小型水电站发展现状,分析其发展优势及所遇到的困难,指出我国的小水电资源丰富的地区同时也是输电线路覆冰现象严重的地区这一直接矛盾,对现有的线路融冰手段及经典案例进行介绍。阐述分布式小型水电站的定义及开发途径,通过数学模型分析水电站的工作原理、能量转换过程及输出功率特性。分析小型水电站采用的凸极性同步电机的运行特性,及其融冰状态下孤岛运行的含义与划分。其次,介绍电力系统谐波来源及其危害。分析小型水电站融冰系统中的主要谐波源即三相全桥六脉波整流电路产生的谐波电流。分析谐波对同步发电机的影响,包括谐波电流入侵同步发电机的途径,并定性分析谐波电流的存在引起的电机附加损耗和机械谐振。描述传统LC滤波器中包含的单协调、双协调以及高通滤波器的工作原理和主要作用。介绍LC滤波器在设计中需要考虑的因素和滤波器设计的基本步骤。根据九嶷山水电站的直流融冰项目的实际情况设计针对六脉波整流系统的5、7、11次单调谐滤波器具体仿真分析及现场实验参数。最后,本文基于宁远县九嶷水力发电有限责任公司直流融冰案例,采用MATLAB软件建立水电站孤岛运行时线路融冰系统仿真模型,并分析所设计滤波器对其产生谐波的抑制效果。通过现场实验证明本文设计的滤波器对水电站孤岛运行六脉波整流融冰产生的谐波具有良好的抑制作用。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TV737;TM761

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