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新型舰船电力谐波、无功电流检测与补偿技术的研究
| 论文题名： | 新型舰船电力谐波、无功电流检测与补偿技术的研究 |
| 关键词： | 舰船能源;非线性负载;电力系统谐波;抑制手段;补偿装置 |
| 摘要： | 全电力推进系统的上舰使用,从统筹舰船能源的高度上真正实现了电力和动力两大系统的全面融合,有效提高了舰载能源利用和变换的效率。但是由此配载使用的大量非线性负载却加重了舰船电力系统谐波和无功电流的危害,不仅影响着电力系统自身运行的经济性和可靠性,也祸及舰船整体生命的安全性。针对这一实际问题和背景,结合舰船具体运行工况和环境特点,论文研究了一种能对此电力谐波与无功进行动态有效补偿的理论方法,集中探索了该方法工程实现中的几项关键技术。主要工作、成果和结论有： 简介了新型舰船电力系统的构成、特点,分析了舰船电力谐波、无功电流的产生原因及其危害,指出了传统抑制方法的缺点与不足,提出采用有源电力滤波器(Active PowerFilter,APF)这种新型抑制手段对舰船电力谐波与无功电流进行补偿,综述了APF的研究现状、发展趋势及在舰船上的应用前景； 介绍了APF的分类,深入研究舰船电力谐波产生及补偿的内在本质机理,分析了并联APF基本构成和工作原理,研究其与舰船电网电源、负载之间的能量流通原理,建立了三相三线制并联型APF的数学模型； 研究对比了几种常见的谐波、无功电流检测方法,深入分析了基于单位功率因数(Unity Power Factor,UPF)的谐波和无功电流检测方法的理论,提出了适合于舰船电力系统的改进型UPF检测方法--k值广义无功电流快速修正法,进一步改善了检测的暂态性能； 研究了补偿电流控制策略,选取滞环比较的控制方法来实现对指令电流的跟踪控制；在直流侧电压控制方面,为更好与改进后的UPF方法结合,提出了基于△k补偿的直流侧电压PI控制的改进方法,明确地从另外一种物理意义上给出APF直流侧电容电压波动原因的解释； 对电压型有源电力滤波器的主电路进行了深入的研究,包括开关器件的选择、开关频率的确定以及对补偿电流的跟随性能起其决定作用的几个参数：直流侧电容、电压、交流侧电感的设计。给出了这些参数在确定补偿对象条件下的设计原则和相应的计算公式,并做了相应仿真分析；结合工程化和实用化的思想,设计制作了一套实验系统(包括由晶闸管整流装置构成的谐波与无功电流发生器和基于DSP(Digital Signal Processor)的APF补偿装置,容量分别为12 kVA、15kVA),对本补偿系统相关方法和技术手段进行验证。实验结果表明,本文所研究的补偿舰船电力谐波和无功电流的方法正确有效,设计的补偿装置能够准确对舰船谐波、无功电流进行补偿。 |
| 作者： | 宋倩楠 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 邱宗明;赵怀军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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