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    PAGE 中 北 大 学 毕业设计开题报告 学 生 姓 名: 学 号: 学 院: 计算机与控制工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 设计题目: 基于单片机的电网谐波分析仪设计 指导教师: 2015 年 4 月 2 日 毕 业 设 计 开 题 报 告 1.选题依据: 1.1 选题背景及依据 近年以来,随着全球化进程的不断发展,对我们生存环境的污染和破坏也日益严重,进行环境?;さ暮粲醪欢细哒?。伴随电力能源的使用,电力系统这种大环境面临的污染也在不断加深,公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境最严重的一种污染。电力电子装置是公用电网中的最主要的谐波源,随着电力电子装置的日益广泛,电网中的谐波污染日趋严重。另外,大多数电力电子装置功率因数很低,也给电网带来额外负荷,并影响供电质量。随着整个国民经济的增长,非线性电力负荷不断增加,对电力系统带来的影响也在同步增长。经验表明,各种非线性用电设备容量的增长率超过电网发电容量的增长率,这决定了谐波监督和治理工作的长期性和艰巨性。正确分析电力系统谐波的机理和根源,采取有效措施最大限度的抑制其影响是非常的重要和有必要的。研究谐波的意义,是由于谐波的危害十分严重。谐波会使电能的生产、传输和利用率降低,使电气设备过热、产生振动,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统的串联谐振和并联谐振,使谐波含量放大,造成电容器设备烧毁,谐波还会引起继电?;ぜ白远爸梦蠖?,使电能计量出现混乱;对电力系统的外部,谐波对通信设备和电子设备产生严重干扰。因此,抑制谐波和提高电气设备的功率因数已经成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题,也正在受到越来越多的关注。 1.2 国内外研究现状 电力系统谐波是由于波形畸变产生的,从交流电出现、应用发展到现在,如何使波形畸变限制在一定的范围内一直是电力工程师关心的问题。在上世纪20年代和30年代的德国,研究者由静止变流器引起的波形畸变提出了电力系统谐波的概念。当时最有影响的是Rissik H.所著的《The Mercury Arc Current Converter》[1],另一篇有关静止变流器产生谐波的经典论文是Read J. C.在1945年发表的 《The Calculation of Rectifier and Converter Performance Characteristics》[2],至今仍被研究者广泛引用。二十世纪50年代和60年代在高压直流输电方面推进了变流器谐波的研究。在这一时期发表了大量的论文。Kimbark E. W.在其著作《Direct Current Transmission》[3]中对此进行了总结,该书包括了电力系统谐波方面60篇以上的参考文献。上世纪70年代以后,国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,其中从1984年开始,每两年召开一次的电力系统谐波国际会议(ICHPS)极大地推动了谐波领域的研究和交流,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标淮和规定,同时对谐波治理问题的研究也蓬勃发展起来。 我国对电力系统谐波问题的研究起步较晚。吴竞昌等1988年出版的《电力系统谐波》[4]一书是我国有关谐波问题早期较有影响的著作。随后,许克明等也于1991年出版了《电力系统高次谐波》[5],夏道止等1994年出版了《高压直流输电系统的谐波分析及滤波》[6],林海雪等1998年出版了《电力网中的谐波》[7],这些著作都对人们认识和研究谐波作出了很大的贡献。此外,唐统一等和容健纲等分别于1991年和1994年独立翻译了Arrilaga J.等的《电力系统谐波》[8],也在国内有较大的影响。1998年,王兆安等出版的《谐波抑制和无功功率补偿》[9]是国内迄今为止较为全面的介绍谐波分析和治理方法的著作,特别是其中关于有源滤波器的分析和阐述,被国内许多研究者广泛引用和参考[10-11]。近些年来,国内期刊和有关会议上发表的谐波相关问题的研究论文也非常多[12-16],谐波问题已经成为研究热点。因此可以说,我国对谐波问题的研究起步于上世纪80年代,在整个上世纪90年代有了长足的发展,与国外研究水平的差距正在不断减小。另外,谐波标准作为电力系统谐波的一个分支也在蓬勃的发展之中。美国海军早在20世纪70年代就发现谐波影响并第一个制订了谐波限制标准US MIL-STD-461,目前仍然被美国军方广泛使用[17]。1982年国际电工委员会 (International Electro-technical Commission 简写为IEC)第一次指定了通用电器设备产生谐波的限制标准,即IEC-55,并在其后的执行过程中修订完善,目前已经被世界许多国

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