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EAST无功补偿与谐波抑制装置控制系统设计与分析
摘要
随着工业发展和用电负荷增加，谐波扰动的问题也越来越受到重视，现有数种方法用于解决谐波扰动，如谐波滤波器、有源滤波器、有源功率滤波器等，但这些方法存在硬件复杂度较高和响应速度较慢等缺点。本文提出一种基于EAST无功补偿与谐波抑制装置控制系统的解决方案，通过仿真实验验证结果，在保持补偿效果稳定的同时，降低谐波扰动，同时也显著降低了硬件复杂度。
关键词：EAST、无功补偿、谐波抑制、控制系统、硬件复杂度
Abstract
Withthedevelopmentofindustryandtheincreaseofelectricityload,theproblemofharmonicdisturbancehasbeenpaidmoreandmoreattention.Thereareseveralmethodsforsolvingharmonicdisturbance,suchasharmonicfilter,activefilter,activepowerfilter,etc.,butthesemethodshavethedisadvantagesofhighhardwarecomplexityandslowresponsespeed.Inthispaper,asolutionbasedonthecontrolsystemofEASTreactivepowercompensationandharmonicsuppressiondeviceisproposed.Throughsimulationexperiments,theresultsareverified.Whilemaintainingstablecompensationeffect,itreducesharmonicdisturbanceandsignificantlyreduceshardwarecomplexity.
Keywords:EAST,reactivepowercompensation,harmonicsuppression,controlsystem,hardwarecomplexity
1.引言
在现代电力系统中，谐波扰动是一个不可忽略的问题，它会导致电气设备性能下降，甚至出现故障。谐波扰动主要来源于电力负荷的非线性特性，如电弧炉、变频器、直流供电等。因此，减少谐波扰动是电力系统工程研究的一个重点。
目前，解决谐波扰动的方法有很多，例如传统的谐波滤波器、有源滤波器、有源功率滤波器等。这些方法的原理和性能不同，但它们都需要大量的硬件组成，包括滤波器电容、电感、功率半导体器件等，导致了硬件复杂度较高和响应速度较慢等缺点。
EAST是一种新型的高温聚变实验装置，为了保证实验正常进行，需要对实验用电进行补偿。在这个过程中，也需要考虑对谐波扰动的抑制。因此，本文提出一种基于EAST无功补偿与谐波抑制装置控制系统的解决方案，通过仿真实验验证结果，证明它能够在保持补偿效果稳定的同时，降低谐波扰动，同时也显著降低了硬件复杂度。
2.设计原理
2.1EAST无功补偿
无功补偿是电力系统中的一种常见措施，通过电容器和电感器等设备，在电网中添加无功电路，使得系统的功率因数得以改善，负载电力因数接近于1，降低了电力系统中的无功损耗。
在EAST实验装置中，为了保证实验的正常开展，需要对无功电路进行补偿，以维持电力系统的稳定。因此，本文使用了一种基于EAST无功补偿的方法来解决谐波扰动的问题。
2.2谐波抑制原理
在电力系统中，谐波产生的原因有很多，但是其中最主要的原因之一是由于非线性负载。在电力系统的运行过程中，所有的电力设备都是非线性的，发生谐波现象的条件必然存在。为了减少这些谐波的影响，谐波抑制技术被广泛应用，尤其是在特殊的环境下，如电力谐波污染的环境，对谐波的抑制就显得尤为重要。
在本文中，谐波抑制主要是通过谐波滤波解决的。谐波滤波器通过低通、带通、高通等滤波器结构来滤除谐波，从而实现谐波抑制的目的。
2.3设计方案
为了实现EAST无功补偿与谐波抑制装置，本文使用了自适应滤波器控制策略。自适应滤波器可以有效地对谐波进行抑制，同时通过谐波监测装置，实时监测网络中的谐波水平，并自适应地调整滤波器参数，以确保稳定的补偿效果。
控制系统的组成如下图所示：
3.系统仿真和验证
为了验证控制方案的有效性，本文进行了仿真实验，并对实验结果进行了分析。
在仿真实验中，本文选取了三相四线电力系统作为仿真对象，并分别进行了三个实验，分别是：（1）不添加控制器；（2）添加自适应滤波器控制器；（3）添加有源滤波器。
实验结果如下图所示：
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