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钢铁被称为产业界的粮食,是工业生产的重要支柱,也是用电大户。由于钢铁企业设备供电多采用晶闸管整流装置,使电网中谐波电流增大,功率因数降低,出现较大的电压波动。因此研究轧钢厂供电系统电能质量的基本内容--谐波抑制与无功补偿,对提高企业供电可靠性、降低损耗、保证产品质量有着重要的意义。
对电力系统畸变电流的实时检测是解决电网谐波问题的前提。本文探讨了电力系统谐波检测的多种方法。针对目前难以准确地对动态谐波进行实时检测的问题,本文综合了傅里叶变换对稳态谐波分析与小波变换对高频动态谐波分析的优势,将WT与FFT相结合,能较好地适应钢铁企业配电网谐波含量大、变化频繁的特点,并在MATLAB平台上对该方法进行了仿真验证。
本文进一步分析了钢铁企业负荷特点及主要谐波源。比较了多类谐波抑制与无功补偿装置的优缺点,在此基础上设计了一种由可控无源调谐滤波器和TCR动态无功调节组成的新型SVC。利用无源调谐滤波器成本较低、结构简单等优点,同时考虑了无源滤波器容易失谐运行的问题,与TCR动态无功补偿配合,对轧钢供电系统进行谐波抑制与无功补偿。采用MATLAB软件对所设计的SVC结构与参数进行仿真验证。
监控系统性能的优劣很大程度上决定了滤波装置的补偿性能,因此设计良好的控制模块,选用合适的控制策略是提高滤波器性能的关键。为了解决实时谐波分析算法运算量大的问题,硬件上采用了DSP+ARM的设计方法,可以充分发挥DSP芯片的数字信号处理优势和ARM的控制功能,以实现系统中的复杂软件算法,运算速度也能得以提高。