民用非線性負荷諧波模型及集合效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，在節(jié)能發(fā)展主題意識的驅(qū)動下，電力電子技術(shù)發(fā)展地異常迅速。在低壓配電系統(tǒng)中，含電力電子整流環(huán)節(jié)的家用電器類諧波源占據(jù)了越來越大的比重。通常，該類諧波源的單臺功率很小，但是其產(chǎn)生的諧波電流總畸變率都在100％上下，有時候甚至更嚴重。因此，該類諧波源負荷的大量使用勢必會對整個電力系統(tǒng)造成諧波污染。傳統(tǒng)諧波分析方法是把各諧波源看作恒流源，對諧波源的集合效應(yīng)不給予考慮，這樣往往容易造成對電網(wǎng)諧波發(fā)射水平的不準確評估。本文聚焦民用非線性負荷

2、的諧波發(fā)射水平研究。一方面，通過分析典型家用電器的等值電路的運行機理，建立了一種精確的諧波耦合導(dǎo)納矩陣數(shù)學(xué)模型，并提出了一種計算多諧波源總電流的理論;另一方面，利用建立的精確諧波耦合導(dǎo)納矩陣數(shù)學(xué)模型以及所提出的計算多諧波源系統(tǒng)總電流的理論，從定量分析的角度對民用非線性負荷的諧波集合效應(yīng)進行了研究。論文的主要內(nèi)容及突出成果如下:
　　(1)詳細分析典型家用電器等值電路的運行機理，借助傅里葉變換在頻域中建立了能準確反映典型家用電器等值

3、電路諧波產(chǎn)生特性的精確諧波耦合導(dǎo)納矩陣數(shù)學(xué)模型。整個建模過程中未涉及近似等效問題，克服了原模型由于對等值電路直流側(cè)電壓采取近似處理而導(dǎo)致模型存在不同程度誤差的問題。此外，采用高斯-賽德爾法和牛頓-拉夫遜法配合使用的方法對等值電路對應(yīng)的導(dǎo)通角和關(guān)斷角進行精確計算，從而進一步提高所建立的諧波耦合導(dǎo)納矩陣數(shù)學(xué)模型的準確度。模型計算和時域仿真的對比結(jié)果證明了論文所建模型的精確性。
　　(2)提出一種計算民用多諧波源系統(tǒng)總電流的方法。利用該

4、方法計算系統(tǒng)總電流的多個算例的編程計算結(jié)果和相應(yīng)的時域仿真結(jié)果的對比證明了該方法具有較好的適用性。
　　(3)基于所建立的典型家用電器等值電路的精確諧波耦合導(dǎo)納矩陣數(shù)學(xué)模型以及所提出的計算民用多諧波源系統(tǒng)總電流的理論，從定量分析的角度分別對民用多諧波源系統(tǒng)的諧波衰減效應(yīng)、分散效應(yīng)以及集合效應(yīng)進行了研究。研究結(jié)果表明:系統(tǒng)諧波階數(shù)越高，諧波衰減現(xiàn)象越明顯;負荷側(cè)并聯(lián)的負荷數(shù)量越多，系統(tǒng)各次諧波衰減的幅度越大，衰減因子AF可很好地衡量