黃志威開題報(bào)告

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目新能源電網(wǎng)系統(tǒng)多諧波抑制濾波研究學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班　　級(jí)0914101學(xué)號(hào)091410117學(xué)生姓名黃志威指導(dǎo)老師趙紅梅開題日期2014.03.28《新能源電網(wǎng)系統(tǒng)多諧波抑制濾波研究》開題報(bào)告一、選題的背景與意義：（一）課題研究來(lái)源電能是一種方便清潔的二次能源，在促進(jìn)科技發(fā)展、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和提高人們生活水平中發(fā)揮著不可替代的作用。新能源及新型電力負(fù)荷迅速發(fā)展，推動(dòng)電力工業(yè)由傳統(tǒng)的集中供電模式向分散相結(jié)合的模式發(fā)展。電力系統(tǒng)容量變的更大、更復(fù)雜，影響供電安全性與可靠性的因素也不斷增加。新能源電網(wǎng)中大量使用電力電子裝置作為

2、接口，其分布式電源慣性很小或無(wú)慣性；同時(shí)，由于新能源電源過(guò)負(fù)載能力低而產(chǎn)生電壓波動(dòng)等，使得新能源電網(wǎng)更加容易產(chǎn)生電能質(zhì)量問(wèn)題。而諧波作為電能質(zhì)量問(wèn)題的重要內(nèi)容，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，引起人們的重視。（二）課題研究的目的通過(guò)此課題的研究可以減少輸、供和用電的設(shè)備的額外附加損耗，增加設(shè)備的利用率和經(jīng)濟(jì)效益，減少輸電線路的損耗。由于諧波會(huì)大大增加變壓器的銅損和鐵損，研究諧波抑制會(huì)減少對(duì)變壓器的損壞。由于電容器對(duì)諧波的阻抗很小，諧波電流疊加在電容器的基波上，會(huì)使電容器電流變大，溫度升高，此課題研究也會(huì)減少對(duì)電容器的危害。此外還可以減少對(duì)用電設(shè)備的危害，提高電網(wǎng)質(zhì)量。

3、（三）課題研究的意義新能源電網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏與風(fēng)力發(fā)電的間歇性出力易造成電壓波動(dòng)與閃變，并網(wǎng)逆變器容易產(chǎn)生諧波和三相電流不平衡等問(wèn)題，制約著可再生能源的經(jīng)濟(jì)高效利用，影響了新能源電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，分析新能源電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題，研究新能源電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)，確保新能源電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行，對(duì)促進(jìn)新能源電網(wǎng)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，提高局部供電可靠性與供電質(zhì)量都具有重要的意義。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：（一）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)在諧波抑制研究方面是在繼日本、美國(guó)、德國(guó)等之后，得到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的充分認(rèn)識(shí)，并投入了大量的人力和物力。我國(guó)從80年代開始大量采用硅整流設(shè)備，尤其是鐵路電氣化的迅

4、速發(fā)展，推動(dòng)了硅整流技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。我國(guó)在APF方面的研究比較晚，研究APF主要集中在并聯(lián)型、混合型。總的來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)有源電力濾波技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用仍處于實(shí)驗(yàn)和攻堅(jiān)階段，特別是在既治理諧波又補(bǔ)償無(wú)功功率的HAPF系統(tǒng)方面。從近年來(lái)的研究中可以看出我國(guó)諧波抑制的發(fā)展趨勢(shì)：?1、采用PWM調(diào)試技術(shù)和提高開關(guān)器件等效開關(guān)的多重化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高次諧波的有效補(bǔ)償。?2、從經(jīng)濟(jì)上考慮，采用APF和HAPF組成的混合型濾波系統(tǒng)，以減少APF的容量，降低成本，達(dá)到提高效益的目的。3、從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，隨著半導(dǎo)體器件水平的迅速發(fā)展，混合型濾波系統(tǒng)低成本的優(yōu)勢(shì)將逐漸消失，串并聯(lián)APF由于功能強(qiáng)大、

5、性價(jià)比高，將是很有前途的有源濾波裝置。?（二）國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)電力諧波問(wèn)題的研究大約起始于五六十年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在工業(yè)、交通及家庭中的廣泛應(yīng)用，諧波問(wèn)題日趨嚴(yán)重，從而引起各國(guó)的高度重視。目前抑制濾波的趨勢(shì)是采用有源電力濾波器，它是一種電力電子裝置，能對(duì)頻率和大小都變化的諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，不受電網(wǎng)阻抗和頻率變化的影響。由于諧波電流瞬時(shí)檢測(cè)方法在三相電力濾波器中的成功應(yīng)用，在高性能DSP芯片也得到應(yīng)用使得有源電力濾波器APF得以迅速發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外已研制各種分析儀器，如德國(guó)的NOWA-1諧波分析儀、美國(guó)的F40/41諧波分析儀，為更好的諧波抑制奠

6、定基礎(chǔ)。三、課題研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新該課題首先介紹新能源電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，建立模型，在分析新能源電網(wǎng)電壓閃變與波動(dòng)、頻率偏差以及諧波等電能質(zhì)量問(wèn)題的基礎(chǔ)上，針對(duì)諧波抑制問(wèn)題分層次進(jìn)行了的深入研究。首先，考慮電源并網(wǎng)帶來(lái)的諧波，對(duì)逆變器采用虛擬同步電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)電源有效參與系統(tǒng)電壓與頻率的調(diào)節(jié)，明顯改善了并網(wǎng)電能質(zhì)量，并加設(shè)LCL型輸出濾波器來(lái)抑制高頻諧波，從而主動(dòng)治理諧波。其次，考慮新能源電網(wǎng)與大電網(wǎng)與大電網(wǎng)的耦合以及非線性負(fù)載的使用給系統(tǒng)帶來(lái)諧波問(wèn)題。本文結(jié)合有源濾波器（APF）和無(wú)源濾波器（PPF）兩者的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種混合型有源濾波系統(tǒng)（HAPF），以抑制并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處

7、的諧波電流。HAPF能夠有效的抑制諧波電流，具有較高的性價(jià)比。最后，針對(duì)HAPF中APF直接功率控制策略問(wèn)題，從功率角度分析，給出常規(guī)諧波檢測(cè)控制與無(wú)諧波的功率等效關(guān)系，提出了無(wú)諧波檢測(cè)的APF直接功率控制方法。本文提出了基于無(wú)諧波檢測(cè)的APF直接功率控制方法省略了負(fù)載和補(bǔ)償環(huán)節(jié)的諧波及無(wú)功的檢測(cè)與計(jì)算，控制簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)性能好，抑制諧波效果更優(yōu)，而且降低了系統(tǒng)成本。利用軟件MATLAB/SIMULINK分析并仿真，驗(yàn)證了并網(wǎng)逆變器虛擬同步機(jī)控制方法以及基于無(wú)諧波檢測(cè)的HAPF直接功率控制方法的有效性和可行性。四、課題