矿热炉混合投切电容型静止无功补偿系统研究

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2、versityofScience&Technology)201AthesissubmittedinPartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringElectricPowerSystemandAutomationinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorSUShipingApril，2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑

3、重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：7册3埠日期：讲年f月叶日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的

4、全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于作者签名：导师签名：1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密商。(请在以上相应方框内打“、／”)方以埠劲唧日期：娜年f月砷目日期：知叩年f月彳日万方数据摘要工业矿热炉是典型的高耗能非线性用户，其在工作过程不仅需要吸收大量的无功功率，还且会产生严重的谐波、电压波动和三相不平衡等多种电能质量扰动污染。随着节能减排和电能质量日益受到重视，矿热炉用户和供电部门越来越关注高性价比的无功补偿装置

5、的开发和使用。混合投切电容型静止无功补偿系统，充分发挥了电容器无功补偿的经济优势、固态开关投切的动态特性优势和机械开关投切的低损耗优势，是一种高效能矿热炉无功补偿装置，近年来成为矿热炉无功补偿的研究热点。本文针对矿热炉无功补偿的矿热炉混合投切电容型静止无功补偿系统所涉及的理论和技术问题开展研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。本文首先阐述了矿热炉工作原理特性及无功补偿技术的发展现状和趋势，分析了矿热炉供电系统的物理结构和电气特性，建立起了矿热炉供电系统各组成部分的电气模型。然后，研究了无功补偿

6、总容量计算的功率因数法、无功电压法、改进匹配注入流算法和经济优化法，探索了MSC、RSC、TSC的容量优化分配方法。在控制方法上，采用改进型九区图控制，使得电容器投切与矿热炉变压器之间的调节更为合理。接着探讨了机械投切电容器(MSC)、复合投切电容器(RSC)与晶闸管投切屯容器(TSC)组成的混合投切电容型静止无功补偿系统的主电路物理结构和工作原理，研究了基于瞬时无功功率理论的ip—iq信号检测方法。最后，运用MATLAB仿真软件进行了混合投切电容型静止无功补偿系统工作原理仿真、信号检测和控制策

7、略仿真，并进行了低压混合投切电容型静止无功补偿系统的主电路设计和控制器设计，在主电路设计方面，详细分析了电容器、机械开关、同态开关、电抗器的选型和参数匹配的基本规律，在控制器设计方而，深入研究了基于STM32F407VGT6芯片的控制器硬件电路设计和软件开发。本文所设计的低压混合投切电容型静止无功补偿系统在云南某冶炼厂的矿热炉无功补偿中得到了成功应用。理论研究、仿真结果和混合投切电容型静止无功补偿系统的实际应用表明本论文研究的混合投切电容型静止无功补偿系统是一种性价比优越的无功补偿装置。关键词：

8、矿热炉；无功补偿；电容器；混合投切；静止；电能质量万方数据ABSTRACTIndustrialsubmergedarcfurnaceisbothtypicalhigh·-energy-consumptionandnon·-linearuser．Theoperationofsubmergedarcfurnaceneedstoabsorbalargeamountofreactivepower，andalsobegetsseriouspowerqualityproblem，suchasharmonic