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[硕士论文] 吴丹宁
电气工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:钢铁是衡量一个国家经济基础状况的重要产业,我国的钢材需求量巨大,钢材冶炼工作需要得到全社会的重视。电弧炉相比于传统金属冶炼设备具有高度的自动化程度与高效的炼制能力,在当今钢铁炼制领域应用广泛。直流电弧炉相对于传统交流电弧炉设备而言具有发出的电弧更加稳定、电压电流波动更小等优点,在当今社会已经得到了越来越高的重视。
  随着我国工业化发展进程的不断推进,诸如电弧炉之类的高功率、非线性负荷使用的类型、数量以及使用频率都在急剧上升,由此带来的对于电网系统运行的压力也越来越大。此类设备大多具有很高的额定功率,使用周期较长且大多工作在高温高压的恶劣环境中。它们在运行过程中产生的谐波污染不仅会对自身设备安全稳定运行造成影响,对于电网系统运行状况也有很大害处。谐波会影响母线侧电压使之发生波动畸变等不良变化,这对于其他终端负载的正常运行会带来严重的影响。研究制定合理技术手段,抑制谐波以及其他扰动的产生已经是当今社会亟待解决的议题。
  本文以直流电弧炉为研究对象,首先阐述直流电弧炉设备的生产历史以及基本组成原理和工艺流程,阐述了非线性负荷运行过程中产生的谐波危害以及当今冶金工业中常用的谐波抑制技术手法。以直流电弧炉运行参数为依据,结合样条拟合方法构建直流电弧炉数学模型并在Simulink环境下完成功能模型搭建。之后研究了无源滤波器对于直流电弧炉数学模型运行的影响,使用不同类型的无源滤波器分别探讨此种滤波方式对直流电弧炉运行电压电流环境以及电力系统网络运行的改善程度的大小。然后从多维度探讨有源电力滤波器(APF)对于直流电弧炉模型谐波抑制的效果,根据其施行优点与不足,在最后提出了对于APF谐波抑制方案的改进。
  本文所有的模型搭建以及建模仿真均在Simulink平台下实现,经过仿真实验可以看出,不同类型的无源滤波器电路对于直流电弧炉数学模型运行特征有着不同的影响,APF法对于直流电弧炉模型谐波抑制也有利有弊,最后提出的改进方案能够克服传统方法的弊端,取得了较佳的效果。
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