【毕业设计+开题报告+文献综述】船舶电力系统谐波源建模及滤波器设计

《【毕业设计+开题报告+文献综述】船舶电力系统谐波源建模及滤波器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、本科毕业设计开题报告电气工程及自动化船舶电力系统谐波源建模及滤波器设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、国内外研究动态随着工业的快速发展，电力电子技术获得飞速发展,在工业、交通、办公于民用建筑等不同系统中得到大量应用。大量应用在船舶电力系统中具有非线性和时变特性的负载，使船舶电力系统的电能质量下降，无功功率、高次谐波污染日益严重，由谐波而引起的各种故障和事故也不断发生[1]。因此，对船舶电力系统谐波源、谐波的研究，谐波分量的分析和设计一个有效的滤波器对抑制谐波是十分重要的，对提高电能质量，减少谐波污染也是十分必要的。

2、1.1谐波的定义简单说来，谐波就是一种频率是基波频率整数倍的正弦波。在国际上，谐波公认的定义是“谐波是一个周期电气量的正弦波分量,也可以说谐波为周期分量的傅里叶级数中大于1的n次分量,其频率为基波频率的整数倍”[3]。根据这一定义就可知谐波的次数一定是正整数,不会出现非整数次谐波的情况，就以我国为例,我国电力系统额定频率是50Hz,也就是说,2次谐波频率就只能是100Hz,3次谐波的频率就是150Hz,以此类推[4]。电力系统中的谐波以5次、7次等奇次谐波为主，偶次谐波也是存在的但是都比较小；传船舶电力系统中谐波同样是以5次、7次得奇次

3、谐波为主，偶次谐波为辅。1.2谐波源分类为了抑制谐波，降低这些危害，研究员和工程师们根据特点把谐波源分为3类：第1类是含有变压器等这些铁磁非线性的谐波源。在大量使用电力电子设备之前,这类谐波源是最常见的,不过目前在电力系统总多谐波源中这类所占比例并不大。第2类是电弧炉、电弧焊机等这一类强非线性、冲击性的负载。电弧炉的电流中不但有奇次谐波,还含有偶次谐波,频率也在0.1～30Hz之间变化。第3类就是各种交直流电力电子变换器,它是目前最主要的谐波源，也是最常见谐波源。不过人们往往喜欢把谐波源分成2类：电流型谐波源和电压型谐波源。迄今为止，多

4、种22滤波方式相继出台，无源滤波和有源滤波就是其中两种;有源滤波器能够对动态进行无功补偿,是目前最受关注的一种滤波方式[5]。在谐波源分类还没有被人们引起重视的时候,一般都是采用系统进行分流和无源支路的方法来进行计算和优化的。谐波源的性质是选择滤波方式的重要依据，为了选择正确的滤波方式才对谐波源进行分类。根据文献[6]的结论:并联型的滤波器(包括无源和有源滤波器)适合于对电流型谐波源进行滤波,而串联型的滤波器适用于对电压型谐波源进行滤波。1.3谐波的危害谐波会对电力系统产生极大的危害：污染公用电网；影响变压器工作；影响继电保护装置的可靠

5、性；增加输电线路功耗；加速电网金属化膜电容器老化；对电机造成影响；影响或干扰测量控制仪器、通讯系统工作[4789]。（1）污染公共电网假如公用电网中的的谐波很严重，那么不但接入这个电网中的设备不能正常工作，还可能造成故障，同时会导致对电网的中性线注入更多电流，造成超载、发热，影响到电力的正常输送。还有可能使电网中的电容器发生谐振，将谐波电流放大几倍或者几十倍，从而导致电容器和跟它串联的电抗器等设备都被烧毁。（2）影响变压器工作谐波电流，尤其是3次谐波电流如果注入到三角形连接的变压器中，就会在变压器的绕组中形成一个环流，使绕组产生过多的热

6、量。如果是Y形连接中性线接地系统，3次谐波电流就会使中性线过热。（3）影响继电保护装置的可靠性如果继电保护装置是按基波负序量整定的，那么谐波干扰如果叠加到了极低的整定值上就可能引起负序保护装置的误动，影响到整个电力系统的安全。（4）增加输电线路功耗电网中的高次谐波电流会使输电线路功耗大大增加。如果输电线路是电缆线路，与架空线路相比，电缆线路对地电容要大10到20倍，而感抗仅为其1/3到1/2，很容易形成谐振，造成绝缘击穿。（5）对电机的影响谐波电流通过电动机时，不但会使电动机的损耗增加，还会使电动机的转子发生谐振，发生转速不稳，噪声增大

7、的现象，严重影响到电动机的正常的出力和其22使用得寿命，影响到机械加工出来产品的质量。（6）对通讯系统设备的影响对电子设备和通信设备都会产生严重的干扰，对系统中的控制保护设备及检测装置造成很大影响，尤其是利用相位或频率原理工作的一些保护装置和控制装置，有可能出现保护误动的现象。由于船舶电网线路很短，负荷密度又大，高次谐波有很大概率会在船舶电力系统中发生谐振现象，在线路上引起过电压，从而造成全船电网的谐波污染。船舶的输电系统基本上是由电缆构成的，对采用电缆构成的输电系统而言，谐波除了会引起附加损耗以外，还可能出现尖峰，加快电缆绝缘的老化，

8、缩短电缆的使用寿命。1.4滤波器在滤波器中常见的有无源滤波器和有源滤波器两种。1.4.1无源滤波器无源滤波器(PassivePowerFilter,PPF)通常是由电感、电容和电阻等无源器件构成的谐振电路。