基于SVC的煤矿井下低压无功补偿及谐波治理

摘要

煤矿井下采煤机、连续破碎机等大功率用电设备存在负荷变化大、功率因数低、谐波严重等问题，致使煤矿井下电力环境复杂恶劣，影响设备的正常安全运行。因此，需要对煤矿井下电网进行无功补偿和谐波治理，以达到净化电网环境、提高煤矿井下安全性的目的。本文充分分析煤矿井下电力网络及负荷的特点，设计一种兼顾无功补偿和谐波治理的装置。
　　本文首先介绍了一种过零触发电路的设计，并通过实验用示波器观察，证明了其过零投切效果明显，这使滤波补偿装置实现无冲击投切，提高了煤矿井下设备的使用寿命。然后利用MATLAB仿真软件仿真了三种不同接线方式下晶闸管的耐压等级和电力电容器的残压情况，为滤波补偿装置的选型提供依据。同时对自动投切控制器进行硬件设计，并针对煤矿井下电力环境、负荷特点等提出一种相适应的控制策略及算法，实现根据电网变化情况进行自动投切滤波补偿装置的功能。最后，本文针对某煤矿综采面某移动变电站所带负荷进行分析，设计了滤波补偿装置主接线、操作回路并计算了元件参数，然后利用PSCAD对设计进行仿真。仿真结果说明了设计的滤波补偿装置不仅有效提高了功率因数、减小无功电流、提高负载端电压，还消除了大部分谐波电流，将谐波电压限制在国家标准以内，滤波补偿效果明显。使综采工作面设备正常可靠运行，同时还极大节约了电能。

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Contents

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 课题研究的意义

1.4 本文所做的工作

1.5 本章小结

2 SVC无功补偿的原理及过零触发电路的设计

2.1 晶闸管相控电抗器型(TCR)型补偿装置

2.2 晶闸管投切电容器型(TSC)型补偿装置

2.3 具有过零检测功能的触发电路的设计

2.4 本章小结

3 基于MATLAB的TSC型无功补偿装置接线方式仿真与分析

3.1 常规接线方式

3.2 两对反并联晶闸管对接线方式

3.3 两对晶闸管与二极管反并联接线方式

3.4 三种方案比较与结论

3.5 本章小结

4 滤波补偿装置自动投切控制器的设计

4.1 自动投切控制器的整体设计

4.2 自动投切控制器电源模块设计

4.3 自动投切控制器前向通道的设计

4.4 DSP外围电路的设计

4.5 自动投切控制器输出模块的设计

4.6 自动投切控制器的算法及控制策略

4.7 本章小结

5 滤波补偿装置参数计算、选型及PSCAD仿真

5.1 某煤矿综采工作面电能质量分析

5.2 滤波补偿装置参数计算

5.3 滤波补偿装置的方案设计

5.4 滤波补偿方案的PSCAD仿真

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间主要成果