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文档简介

电能质量控制综合实验设计基于MATLAB/SIMULINK的虚拟实验教学平台一、电力系统中存在的典型电能质量问题电力系统中的电能质量问题，主要归结为为电流畸变问题，体现在为图1中的几种典型位置（但不限于此）。 图1 电力系统中典型位置的电能质量问题其中，采用的典型静止无功补偿装置（SVC）如图2所示，系统单线图如图3所示，系统补偿前后的电压及电流波形如图4所示。 图2 静止型无功补偿装置图3 系统单线图图4 无功补偿和（或）谐波抑制前后系统电压电流实际波形二、实验简介如上所述，目前的电能质量存在较为严重的问题，而其控制理论的抽象程度较高，需要借助实验环节进行必要的验证性分析，以加深学生对知识点的理解与掌握程度。这里，通过自行开发的综合设计仿真实验环节，使学生有效地理解抽象的理论知识，化繁为简。既可以提高学生对本门课的综合掌握程度，弥补现有实验设备和实验环节的不足，又能拓展电气专业学生在电力系统方向的知识面，培养其在工程上提出问题、分析问题和解决问题的能力。三、实验实施教师给定实验目的、实验要求、实验条件，由学生根据自身情况和兴趣选题并设计实验方案，进行仿真实验分析。1.实验目的（1）理解电能质量控制的相关内容，掌握无功功率及谐波对系统的危害和影响；（2）掌握瞬时功率理论相关知识，并可以利用MATLAB仿真软件搭建模型；（3）理解系统无功及谐波电流的检测方法；（4）掌握典型电力电子设备主电路拓扑方案；（5）研究典型非线性负载的无功补偿和（或）谐波抑制仿真实验。2.实验要求（1）基于MATLAB仿真软件，搭建系统中的各功能模块；（2）针对典型电流型谐波源负载晶闸管相控整流桥负载为例，分别研究系统在无功补偿、谐波抑制及二者功能结合时前后的系统电流特性。3.实验内容（1）供电网络谐波电流检测仿真；（2）基于瞬时无功理论的ip-iq算法仿真；（3）基于瞬时无功理论的p-q算法仿真；（4）电力系统电能质量综合分析；（5）供配电系统谐波抑制与无功补偿。4.实验方案系统方案结构框图如图5所示.四、实验报告撰写 仿真实验后，对实验结果进行必要的分析、总结，并撰写实验报告。五、综合实验设计的特色1.综合运用电能质量的基本知识，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力；2.提高学生查阅资料的能力；3.根据查获的资料，集体讨论和研究实施方案；4.自行搭建系统各功能模块的仿真模型；5.锻炼学生良好的沟通与团队合作及组织协调能力；6.塑造学生的创新意识和自主研习能力。图5 系统结构框图六、实验样例1.系统实验模型参考图5建立系统仿真模型，如图6所示，其中，子系统内部设计未给出。图6 系统仿真模型2.仿真结果系统部分仿真结果如图7所示。 a.补偿前电压、电流波形 b.补偿后电压、电流波形 c. 负载电流、畸
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