环保型全自动锅炉控制系统的硬件设计外文翻译资料

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一 介绍

在电力系统中的分布式电源的质量衡量系统的性能和可靠性时必不可少的。电能质量差会导致功率因数下降，干扰通信设备，保险丝烧断，和设备过热。故障负载和外部干扰能造成电能质量退化，但在当今电力系统中最常见的原因是电力电子器件。这种流行的设备的例子是可调速驱动器，12脉冲整流器，开关电源，变频驱动器。

电流的电力电子器件绘制谐波特性是由于器件的非线性性质。从电力系统的角度来看，这些设备被视为谐波电流注入源。谐波电流引起畸变电压下降和电力系统质量下降。为了保证系统的负载的正常运行，该谐波污染必须解决。

谐波滤波是目前最常用的谐波抑制方法。现存在各种谐波滤波策略，最目标是优化的大小和/或过滤器的成本（S），（常等人，2007；Chou等人，；陈，2005）。然而，这些因素最重要的是，他们可以因为将重点放在另一个因素而有效减少：即滤波器的位置。重要的谐波滤波器放置方案已经在，许多研究说明，一个成功的放置策略将利用最少的滤波器对系统电能质量的正向影响最大。以类似方式，本文的目的是将一个单一的度量为一个智能的有效策略的最佳放置一个滤波器，减少变形到一个可接受的水平敏感节点同时对整体系统的影响最大。

这是常见的建议谐波滤波器的放置方法依赖于详细的系统知识，如总线之间的谐波传递阻抗或系统的导纳矩阵，这是基于网络结构和负载信息的网络。桑德伯格认为，导纳矩阵的使用，尽管可能是最常见的电力系统谐波分析的方法，在通常模式的网络块作为来源的限制，但如果操作条件变化，就显得不充分。

此外，重构的电动船，IPS必将重新安排系统阻抗，以及谐波电流的流动。基于这些事实，所提出的策略是独立的系统的阻抗和谐波电流注入的位置的知识，并将仅利用节点电压波形，系统中感兴趣的节点。测量系统电压—年龄比测量系统电流要便宜得多，而且不需要任何线路的中断。贡献—这种策略的关键是，它采用基于系统电压，占的阻抗等分离节点而不提供阻抗数据，这是很重要的，因为阻抗数据可能不起作用—能和/或由于重构准确，故障负载或测量不准确。

一个线图的电动船IPS结构本文中所要分析的虚拟模型描述在“电力船舶综合电力系统”部分。这个建议的指标有关的系统节点干扰介绍了“谐波度量”部分。首先介绍了crapse RICS（2007）。为提高crapse（2008）度量的应用，从电能质量的角度简化电动船IPS架构在ORT的矿井系统的最佳电压和频率等级。根据这些指标，决定最有效的过滤原策略位置在这项工作中提出的“战略过滤器的地方—截面法。更详细的电动模型船用确定的评级从IPS的crapse研究（2008）和总谐波失真（THD）和分析建议的度量为基础的战略检查的鲁棒性建筑的各种结构配置下的策略是在“分析结果”部分。一个简短的总结和结论提供了“结论”。

图1. 研究这个电动船IPS单线图工作

图2. 研究这个电动船IPS单线图工作

二 电力船舶综合电力系统

研究这个电动船IPS的单线图论文如图1所示。此架构的发展—社论作为学术研究人员研究的一个开放性的概念通过syntek（2003）和（2007）doerry技术。为了正确分析谐波电流

在这个系统中，基于这种IPS模型图1开发的虚拟试验床2009和原理图如图2所示。

在这一原理下，发电模块（PGM）结合产生80毫瓦的功率，有两个36兆瓦主发电机（MTG）和两个4兆瓦的辅助涡轮发电机（ATG）。这些发电机供应13.8千伏到顶层配电模块（pdm-a），这形成环形总线。功率变换通过功率转换模块（pcm-a）从环形总线提供动力电机模块（PMM）在4.16 kV和船舶服务负荷中心—TERS（SSLC）在450 V的pcm-a部件图2降压，三角洲1兆Ω变压器每相绕组电阻。

在sslcs IPS模型中存在4个，其中只有一个（SSLC 1）在图2显示详细。负荷中心二每个包含在单独的子系统和模拟各负荷中心包括pcm-a组件，这将负载中心与环形总线接口。pcm-a组成的—各负荷中心单元连接到13.8伏环网总线通过子系统连接器。这些连接器是虚拟的—连接之间的分离原理图功能的理想电气连接。有一个连接器提供电源两舷和SSLC 2-4端口巴士一样显示SSLC 1。每个负载中心结构相似，但总负荷和个人负荷功率略有变化。

各负荷中心，对交流和直流负载区右舷和左舷PDM BS供给电源。AC负载根据电源板（建模为总线）从他们绘制功率分组。交流非重要负载直接从PDM BS和重要负荷的供电提供电源通过转换开关，提供负载能够从右舷或端口pdm-b.假定这些重要负荷的很大一部分可以被归类为敏感负荷电力的冗余，这意味着电能质量需要最受关注。本研究的目的，我们将假定每个重要的作用之一就是负荷中心（SSLC 2）也敏感的负荷和将每个交流负载建模为一个纯粹的电阻或电阻感性（电机）负载。

本文以稳态谐波分析为研究对象，采用电阻感应负载近似法对船舶感应电机进行了近似分析，并用电阻负载近似了直流负载区。因此，非线性整流器模型转换功率从AC到DC是不必要的。因此，这种简化的减少必要的元件总数，消除非线性元件，增加了仿真运行不牺牲IPS结构或潮流。

为了正确地研究提出的电动船IPS架构的谐波流、谐波电流源组件已经发展到模拟特定的谐波干扰。这种谐波电流源组件（HCS图2）作为输入的基波频率，峰值与基波频率分量的相位值，和顺序，大小，和所需的任何谐波相位，系统模型等，电力电子设备与线性负载和HCS模型近似只有谐波干扰源。具体位置在IPS和该模型的可调谐曲线允许源模拟功率变换器故障的交流负载，或任何其他来源的电流扰动在任何配电水平。

三 谐波指标

经典的总谐波失真（THD）的度量是用来量化从其基本频率的纯正弦信号的变化，提供一个电子等措施，对电力系统的电压谐波（IEEE Std 519 1992）。它是由IEEE定义的（1992）和国防部（国防部）（2008）认定：

其中| VN |代表振幅（或有效值）的各次谐波电压。由于其一般接纳和有效性，总谐波失真是用于在一个给定的本文在电力系统节点量化干扰量。然而，THD（和其他传统的电能质量指标）在应用程序中是有限的，因为它没有提供在一个节点的干扰与另一个指示的关系。只有在这种情况下的THD值提供这类信息，是电力系统中如果有一个孤立的干扰源。不幸的是，在任何实际的电力系统通常有多个不同大小的管和相位扰动源。这些扰动传播到整个电力系统，他们可以提供建设性或破坏性，限制了经典的电能质量指标的有效性。

在寻求将一个干扰信号与另一个干扰信号相关联时必须考虑三个因素：1）包括信号的分量的频率，2）频率分量的每个频率的大小，和3）每个频率分量的相位。这三个参数的优先级作为建议的谐波度量的中心。在试图同时1）提供一个节点和另一个之间的干扰关系的理解，和2）发展战略和电子系统中的高效滤波器谐波的方案，一个度量称为“调和性”了。谐波相似（HS）是两个子指标的平均值，在同相谐波和大小下相似。

谐波幅值相似性

谐波相似幅度度量包括两个参数的三个：频率和幅度。让电压信号，x（T）和Y（t），在节点x和y被定义为：

其中f（t）是基频分量，d（t）是扰动的谐波频率含量。让扰动信号的傅立叶变换定义为：

基于这些定义，（6）介绍了相似函数称为互功率谱：

其中二者互为共轭复数。

互功率谱，它本质上是放大的频率成分，两信号中常见的衰减频率分量，它们没有共同的相似性函数。HS的大小被定义为一个标准版本为（F）：

标准化限制的度量值是0和100之间，以便它可以被表示为百分比。如果两个信号具有相同的干扰频率内容，HS的幅度将是100%。如果没有共同的两信号的频率成分，即使他们有相同的THD值，度量显示0%。

四 同相谐波相似

鉴于HS的幅度提供了类似的频率分量的幅度的措施，它不考虑第三个参数：相位。幸运的是，对互功率谱的一个主要优点是，它保留了相位信息在相区别的两个信号之间的形式在每一个频率。这一阶段的差别可以用来进一步评估两信号之间的相似性和辨认方向。在每个频率的相位不同，Oslash;YX（F），纳入以下的定义，如何测量两个信号的差别

这个方程也被归为0和100之间，以便它可以被表示为一个百分比，并且也因此，它可能是在相同规模的HS的幅度。如果所有这两个信号共同的频率分量是完美的相位，这意味着0度的相移，（8）简单地成为0%和信号没有相位相异度。如果所有的频率分量完全不相位（相移为plusmn;7），H dissphase值plusmn;100%。加权相位的差别在每个频率由交叉的大小在该频率下的功率谱确保最大能量的频率给予最高优先级。不同的符号提供信息的信号是领先或滞后。将此相异度量转换为相似性度量并保持适当方向：

这一措施的HS阶段考虑到所有三个参数，但给予最大的重视对频率和相位。

该指标的大小和HS的相可能平均起来得到一个完整的测量谐波的相似性：

为了智能处理有关的频率，幅度和信号间的相位参数，HS度量定义建立了之间的干扰的关系在一个系统中的节点。组成一个信号在一个特定的节点的频率定义的信号，并给它一个唯一的识别标志。不同的频率分量的大小在一个节点与另一个表示阻抗分离节点的大小。保留的交叉功率谱，在HS定义固有的相移，可以进一步表明相似性，但也可以更容易地操作取决于系统的阻抗结构，因此，它是给定的最小优先级。当适当地应用时，度量可以被用来战略性地放置谐波滤波器，以最好地保持系统的电源的质量和在最需要它的节点。

五 重要滤波器布局方法

为了正确地应用在上一节中开发的谐波相似性度量，方法已制定。HS度量的意图之一是允许这样的策略是简单和直观的。以下方法满足这些标准。

六 电动船IPS的层次结构

电动船舶的IPS的结构可以解释为垂直和纬向水平分层。图2中的原理图的分层版本可以在图3中看到。在电动船，IPS，预期的能源由一个环形总线为代表的层次结构的顶层，或水平的集体右舷和左舷车代表的层次结构的第二级，B级的交流电源板的左右舷的总线包括C级和总线供电多个较小的负荷具有层次结构的第四级供应水平D.

这一战略的目的是双重的。必须指出最有效和高效过滤器的位置（1）确保传递到敏感负荷供电质量（S），和（2）降低电能质量退化系统水平宽。实现这两个目标，第二，最有效的一个过滤器被认为是在可接受的最高功率分配模块的层次结构。每个PDM供电多负载供电更低一级的PDM（S）。因此，PDM是最有效的位置为一个单一的滤波器具有最大影响最大的节点数。此外，对PDM的滤波器放置水平越高，越大的节点数，将不能通过滤波器组。然而，如果将滤波器组的最高水平也没有造成更大的电能质量和高效的为系统的敏感负载，它仍然是不成功的。因此，该策略的目的是确定最高级别滤波器组可以放置和仍然有效的保护敏感负载的目的。

图4概述了该算法的步骤。第一步是确定最需要保护的负荷。这是典型的敏感负荷变形量最大。第二步是计算相似性度量之间的谐波电压，负载和电压系统中的每个节点上的所有层次和定义一个行动阈值。

阈值开始的最大HS值为100%。然后，让PI被定义为一个集的HS值的最大值，从敏感负载的I级的节点上，如果有n个级别的系统中，阈值，可以定义为

总和内的条款代表的平均HS值在每个级别上，占在电力系统中的HS值的分布的平均值。此值除以由数量防止错误，这是从100%中减去，为了如果有水平非常高的HS值由于低阻抗分离时其值不大。从敏感负载到自身的HS值总是100%。即使考虑极端情况下，所有其他HS值为0%，将是100%，只有敏感负载本身将达到阈值。

得到的HS度量值和动作阈值，该方法是简单的。首先，观察HS值之间的节点感兴趣的敏感负载连接和节点（S）监测在顶分层级电压。如果敏感节点和电平A上的任何功率分配节点之间的HS值高于动作阈值（例如，75%），则滤波器组应放置在该顶层层次上。如果超过节点极限，该滤波器是放置在这些节点都具有最高的THD值。这种电动船IPS应用，顶层是组成的环形总线的四个节点（见图2）。在每一个较低的水平，每个PDM是一个节点。

如果HS度量值的每个顶级分布节点的值不高于该阈值，它应该确定，如果下一级下降是最后（底部）的层次结构。在船舶电力系统分析，下一个级别（右舷和端口总线）是不是最后的层次。因此，然后确定是否HS从敏感负载的任何水平B节点超过阈值。如果是这样，该滤波器放在B级节点超过HS阈值任何一个具有最大的THD值。如果没有，则确定下一级向下是否是最终的分级级别。

在这种情况下，C级不是最终的层次级，所以这个过程是重复的。如果HS到每个级别C节点也不超过阈值，该策略移动到D级，这是最后的层次。然后观察敏感负载和水平D节点之间的HS。该滤波器放在哪个节点超过HS阈值和具有

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