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研究生:廖家祥
研究生(外文):Ja-shung Liao
論文名稱:主動式與被動式濾波器在含交流電弧爐負載之諧波改善與分析
論文名稱(外文):Harmonic Mitigation and Analysis of AC Arc Furnace Loads with Using Active and Passive Filters
指導教授:張文恭
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:電機工程所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:諧波分析電弧爐濾波器
外文關鍵詞:harmonic Mitigationarc furnacefilter
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在電力系統中,使用電弧爐來冶煉鋼鐵製品而導致電壓變動,讓電壓閃爍情形增加。由於電弧長度在熔解期間隨機變動,而產生電壓閃爍。靜態虛斥劦v器安裝在鋼鐵廠上為了補償電壓閃爍以及電壓失真率。
本論文主要探討一般鋼鐵廠所產生的諧波特性模擬與分析,廠中諧波源包括電弧爐、高必vac/dc可調速驅動器及靜態虛斥劦v器(SVC),另有被動式濾波器等諧波改善裝置,由鋼鐵的的量測與MATLAB/Simulink 與 EMTP/ATP模擬結果作比較,顯示出模擬結果與實際量測結果有很好的一致性。另在模擬廠區安裝主動濾波器和較高次的被動濾波器,來觀察諧波改善情形。
本論文貢獻包括(1)鋼鐵廠中含有多種諧波和閃爍源,利用軟體來模擬與測量諧波成分,(2)比較主動和被動式濾波器安裝在鋼鐵廠上諧波改善情形,(3)比較主動和被動式濾波器的成本,(4)用EMTP建立一個交流電弧爐模組,以供時域分析用。
Arc furnaces used for steel production are a main cause of voltage fluctuations in electrical networks, which may give rise to the flicker effect. Voltage fluctuations, due to ramdom are-length variations during scrap melting. Static-var-compensator(SVC) are installed in plants feeding arc furnaces in order to compensate both voltage fluctuation and voltage distortion.
This thesis discuss simulation and analyze harmonic characteristicd generated by a steel firm, that equipped with arc furnace, high-power ac/dc adjustable speed drives cycloconverters and static var compensator(SVC) and passive harmonic filters. From actual measurements and analyzed and compared with the simulation results obtained by using MATLAB/Simulink and EMTP/ATP. It is shown that simulation results and the actual measurement are in a good agreement. Then install active power filter(APF)and high order passive harmonic at steel firm by simulation. To observe harmonic improvement situation.
The contributions of thesis include (1)Typical steel firm including several harmonic and flicker sources, to simulation and measure harmonic components using software, (2)To compare active power filter and passive harmonic filters harmonic improvement situation when install at steel firm, (3)To compare cost when install active power filter and passive harmonic filters, (4)Building an ac electric arc furnace modle using EMTP which is suitable for time-domain harmonic analysis.
目錄

中文摘要 -------------------------------------------------------------------------I
英文摘要 ------------------------------------------------------------------------II
目錄 ---------------------------------------------------------------------------- IV
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------VII
表目錄 -----------------------------------------------------------------------XII

第一章 緒論 --------------------------------------------------------------------1
1.1 研究背景 --------------------------------------------------------1
1.2 研究動機 -----------------------------------------------1
1.3 研究方法 --------------------------------------------------------1

第二章 電力品質 -----------------------------------------------------3
2.1諧波理論 ----------- ---------------------------------------------3
2.2電力諧波來源與影響 -----------------------------------------3
2.3 諧波的改善方法 ----------------------------------------------5

第三章 電弧爐與軋鋼迴路 --------------------------------------------------6
3.1 電弧爐簡介 --------------------------------------------------6
3.2電壓閃爍改善對策 --------------------------------------8
3.3靜態虛斥劦v器之弁?----------------------------------11
3.4電弧爐煉鋼方式 ----------------------------------------------13
3.5電弧爐的特性 -------------------------------------------------15
3.6電弧爐動態負載模型 ---------------------------------19
3.7實際鋼鐵廠的量測 ------------------------------------------21
3.8 電弧爐的動態測量 ------------------------------------------24
3.9 6-pulse和12-pulse整流電路諧波分析 ---------------29
3.10軋鋼迴路的動態測量-----------------------------------------31

第四章 諧波改善方法 ----------------------------------------------36
4.1主動濾波器 --------------------------------------------------36
4.1-1新型補償參考電流演算策略之基礎理論--------------36
4.1-2利用Matlab/Simulink 建立各個主要方塊電路 ---38
4.2被動濾波器 -----------------------------------------------------44
4.2-1單調式被動濾波器簡介 --------------------------------44
4.2-2選擇被動濾波器的連接點------------------------------47
4.2-3決定被動濾波器的kvar容量-----------------------------48
4.3被動濾波器設計 48

第五章 模擬與分析 ---------------------------------------------------------52
5.1利用Matlab/Simulink模擬鋼鐵廠的電力系統 ------------52
5.2電弧爐模型的測量 ----------------------------------59
5.3主動濾波器裝在電弧爐與軋鋼迴路 ------- --------------60
5.4被動濾波器裝在電弧爐與軋鋼迴路 ------------------66
5.5成本比較 ------------------------------------------------82
5.5-1計算主動濾波器補償電流價格 ----------------------82
5.5-2計算電容器價格(被動濾波器在11.4kV側)-------83
5.5-3計算電容器價格(被動濾波器在負載側) ---------84
5.5-4計算電感器價格(被動濾波器在11.4kV側)-------85
5.5-5計算電感器價格(被動濾波器在負載側) ----------86
第六章 結論與未來研究方向 ---------------------------------------------88
6.1 結論 -------------------------------------------------------------88
6.2 未來研究方向 ------------------------------------------------88
[1]王朝興、楊士緯,“電壓閃爍測量法之比較:IEC vs ”第二十五屆電力工程研討會,民國93年11月。
[2]楊劍鋒 ,“石化廠諧波分析及濾波器參數決定”, 國立中正大學電機工程學研究所碩士論文 , 民國91年。
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[4]劉佑任 , “含交流電弧爐負載之工業電力系統諧波模型建立與分析” , 國立中正大學電機工程學研究所碩士論文, 民國94年。
[5]施泰章 , “並聯式三相四線主動濾波器之參考補償電流演算策略設計與分析” , 國立中正大學電機工程學研究所碩士論文 , 民國91年。
[6]Guide for Application and Specification of Harmonic Filters, IEEE Std 1531, 2003.
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[10]C. Sharmeela, G. Uma, M. R. Mohan, and K. Karthikeyan, “Voltage flicker analysis and mitigation-case study in ac electric arc furnace using PSCAD/EMTDC, ” Proceedings of the 2004 IEEE Conf. on Power Tech, Singapore, November 2004.
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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