工厂供电系统仿真和GUI设计及谐波分析文献综述

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1、文献综述工厂供电系统仿真和GUI设计及谐波分析一．前言随着电力电子技术的发展，使得电力电子装置的应用日益广泛，也使电力电子装置成为最大的谐波源。给周围电气环境带来了极大的影响。在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。

2、谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的能耐电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。本次设计是通过使用Matlab软件，对工厂用电设备用电进行波形仿真，再在仿真的基础上，通过数学手段对谐波进行分解，并和国家用电标准进行对比，提出改进的方案。本文将对电力拖动系统仿真、谐波的产生、检测和抑制四方面进行综述。二．主题（一）谐波的

3、发展状况“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各

4、国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。我国谐波国家标准（GB/T14549-93)《电能质量公用电网谐波》是国家技术监督局于1993年7月31日发布，1994年3月1日起实施的。制定谐波国家标准的目的是把公用电网的谐波量控制在允许范围内，以保证供电电能质量，防止谐波对电网和用户的各种电气设备造成危害，保证电网及用户安全经济运行。标准适用的范围是交流50Hz、110KV及以下的公用电网及其供电的电力用户。对于220KV电网及其供电的电力用户，可参照标准对110KV电网的规定执行。其

5、主要原因为：（1）220KV电网的谐波电压直接受330KV或500KV电网谐波电压的影响。对于这种影响，目前国内外都还缺乏经验。（2）220KV电网输电线路的充电无功功率较大（每100km约25MVar），在某些情况下难以避免对低次谐波（例如3次、5次谐波）的放大。（3）目前许多220KV电网使用的电容式电压互感器测量谐波电压的误差很大，用于谐波电压的测量，没有实际意义。（4）直接用220KV电压供电的用户相对较少。虽然对220KV电网未规定谐波电压限值，但接入220KV的用户往往是较大的谐波源。为了保证110KV及以下电网的谐波电压不致超标，对220KV供电的用户应有谐波电流的限制

6、。（二）谐波产生的原因 公用电网中的谐波产生原因主要和以下两方面有关：　(1)电源本身以及输配电系统产生的谐波。由于发电机三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致等制造和结构上的原因，使得电源在发出基波电势的同时也会产生谐波电势，但由于其值很小，一般在分析电力系统谐波问题时可以忽略。在输配电系统中则主要是变压器产生谐波，由于其铁芯饱和时，磁化曲线呈非线性，相当于非线性器件，饱和程度越深波形畸变也就越严重，再加上设计时出于经济性考虑，使磁性材料工作在磁化曲线的近饱和区段，从而产生谐波电流。电源和输配电系统虽然产生谐波，但这两方面产生的谐波所占的比例一般都很小。   

7、     (2)电力系统负荷端大量的大功率换流设备和调压装置的广泛应用产生的谐波，如荧光灯、电弧炉、变频设备、家用电器等。这些用电设备具有非线性特征，即使供给的是标准的正弦波电压，也会产生谐波电流注入系统，给电网造成大量的谐波，甚至会因为参数配置问题使得局部区域产生放大，由用电设备产生的谐波所占比例很大，是电网主要的谐波源。（三）谐波检测对电力系统谐波问题的研究涉及面很广，如谐波源分析、谐波检测、畸变波形分析、谐波抑制等，其中很重要的一个方面就是谐波的检测