风力发电谐波分析系统设计（本科毕业论文设计）.doc
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风力发电谐波分析系统设计（本科毕业论文设计）,摘要在可再生能源技术中，风力发电最为成熟也最具规模化开发的条件。但大型风力发电场接入电网还存在一些问题，其中对电网电能质量的影响是十分值得关注的。本文主要研究了大型风电场接入电力系统后可能引起的谐波问题。本文研究了风力发电的谐波分析系统，对谐波产生的原因和危害进行分析和论述，...
内容介绍
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风力发电谐波分析系统设计（本科毕业论文设计）
摘 要
在可再生能源技术中，风力发电最为成熟也最具规模化开发的条件。但大型风力发电场接入电网还存在一些问题，其中对电网电能质量的影响是十分值得关注的。本文主要研究了大型风电场接入电力系统后可能引起的谐波问题。
本文研究了风力发电的谐波分析系统，对谐波产生的原因和危害进行分析和论述，详细论述了电力谐波分析和检测的方法，此外，设计了系统硬件平台，选择了传感器、调理器和采集器。并且设计了系统软件平台，用LabVIEW开发虚拟仪器界面。
将虚拟仪器技术应用于风力发电系统谐波测试，利用美国NI公司功能强大的LabVIEW虚拟仪器开发平台研制了基于虚拟仪器技术的风力发电谐波测试系统，其总体性能优于传统测试系统。本文论述了风力发电谐波分析系统的工作原理、系统组成以及硬软件设计中的技术要点。
关键词：风力发电，谐波分析，LabVIEW
abSTRACT
In renewable energy, wind power is the maturest and also has the condition of large scale development. The large-scale wind farm integrate grid still has a few problems, the affect of power quality is the one that we should pay attention to. My attention in this thesis is focused on the harmonics caused by integrated wind power.
This paper analyses harmonics in wind power system, summarizes the reason how harmonics produces and its harm, elaborates the electric power harmonics and the examination methods in detail. In addition, the article designs the hardware platform system, chooses the sensor, the recuperation and gathering. Then the paper designs the software platform system and develops the hypothesized instrument contact surface with LabVIEW.
The virtual instrument (VI) technology is applied to measure power harmonics. On the development platform of LabVIEW of Nation Instrument, A harmonics meter based VI is developed and its performance is better than traditional instrument on the whole. This paper introduces the working principle and structural composing method of this system, and some main technologies of achieving system、hardware and software.
Key words：wind power，harmonics analysis，LabVIEW
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本课题研究的内容和意义 2
2 风力发电谐波分析的相关理论 3
2.1 谐波的基本概念及特性 3
2.1.1 谐波的定义 3
2.1.2 电力系统中谐波的特性 4
2.1.3 谐波畸变的度量方法 4
2.2 谐波的起因及其对电网的影响 5
2.2.1 电力系统谐波的起因分析 5
2.2.2风电机组的谐波问题 5
2.2.3 谐波对电力系统的影响 5
2.3 风电场向电网注入谐波的国内相关标准 6
2.4 电力系统谐波测试方法 7
2．5 基于DFT校正的谐波测量方法 8
3 IEC61400-21中的相关标准 11
3.1 测试程序 11
3.1.1测试条件 11
3.1.2测试设备 12
3.1.3额定数据 12
3.1.4最大允许功率 12
3.1.5最大测量功率 12
3.1.6无功功率 13
3.1.7电压波动 13
3.2 IEC 61400-21标准中风电场谐波注入计算方法与评估 17
4 系统硬件电路设计与实现 18
4. 1 电压电流互感器 18
4.1.1 霍尔效应 18
4.1.2 闭环霍尔电流传感器的工作原理 18
4.1.3 闭环霍尔电流传感器的主要性能 19
4.1.4 闭环霍尔传感器的接线 19
4.1.5 互感器的选择 21
4.2 信号调理电路 21
4.3 数据采集卡 22
5 系统的软件实现 24
5.1 虚拟仪器概述 24
5.1.1 虚拟仪器的概念 24
5.1.2 虚拟仪器的特点及优势 24
5.2 虚拟仪器的发展现状与软件开发系统 25
5.2.1 虚拟仪器发展现状 25
5.2.2 虚拟仪器的软件开发系统 26
5.3 图形化编程语言LabVIEW 27
5.3.1 LabVIEW简介 27
5.3.2 LabVIEW的工作窗口及操作模板 28
5.3.3 LabVIEW创建虚拟仪器的过程 29
5.4 在LabVIEW平台上的风力发电谐波分析 30
6 结论 35
致谢 36
参考文献 37
摘 要
在可再生能源技术中，风力发电最为成熟也最具规模化开发的条件。但大型风力发电场接入电网还存在一些问题，其中对电网电能质量的影响是十分值得关注的。本文主要研究了大型风电场接入电力系统后可能引起的谐波问题。
本文研究了风力发电的谐波分析系统，对谐波产生的原因和危害进行分析和论述，详细论述了电力谐波分析和检测的方法，此外，设计了系统硬件平台，选择了传感器、调理器和采集器。并且设计了系统软件平台，用LabVIEW开发虚拟仪器界面。
将虚拟仪器技术应用于风力发电系统谐波测试，利用美国NI公司功能强大的LabVIEW虚拟仪器开发平台研制了基于虚拟仪器技术的风力发电谐波测试系统，其总体性能优于传统测试系统。本文论述了风力发电谐波分析系统的工作原理、系统组成以及硬软件设计中的技术要点。
关键词：风力发电，谐波分析，LabVIEW
abSTRACT
In renewable energy, wind power is the maturest and also has the condition of large scale development. The large-scale wind farm integrate grid still has a few problems, the affect of power quality is the one that we should pay attention to. My attention in this thesis is focused on the harmonics caused by integrated wind power.
This paper analyses harmonics in wind power system, summarizes the reason how harmonics produces and its harm, elaborates the electric power harmonics and the examination methods in detail. In addition, the article designs the hardware platform system, chooses the sensor, the recuperation and gathering. Then the paper designs the software platform system and develops the hypothesized instrument contact surface with LabVIEW.
The virtual instrument (VI) technology is applied to measure power harmonics. On the development platform of LabVIEW of Nation Instrument, A harmonics meter based VI is developed and its performance is better than traditional instrument on the whole. This paper introduces the working principle and structural composing method of this system, and some main technologies of achieving system、hardware and software.
Key words：wind power，harmonics analysis，LabVIEW
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本课题研究的内容和意义 2
2 风力发电谐波分析的相关理论 3
2.1 谐波的基本概念及特性 3
2.1.1 谐波的定义 3
2.1.2 电力系统中谐波的特性 4
2.1.3 谐波畸变的度量方法 4
2.2 谐波的起因及其对电网的影响 5
2.2.1 电力系统谐波的起因分析 5
2.2.2风电机组的谐波问题 5
2.2.3 谐波对电力系统的影响 5
2.3 风电场向电网注入谐波的国内相关标准 6
2.4 电力系统谐波测试方法 7
2．5 基于DFT校正的谐波测量方法 8
3 IEC61400-21中的相关标准 11
3.1 测试程序 11
3.1.1测试条件 11
3.1.2测试设备 12
3.1.3额定数据 12
3.1.4最大允许功率 12
3.1.5最大测量功率 12
3.1.6无功功率 13
3.1.7电压波动 13
3.2 IEC 61400-21标准中风电场谐波注入计算方法与评估 17
4 系统硬件电路设计与实现 18
4. 1 电压电流互感器 18
4.1.1 霍尔效应 18
4.1.2 闭环霍尔电流传感器的工作原理 18
4.1.3 闭环霍尔电流传感器的主要性能 19
4.1.4 闭环霍尔传感器的接线 19
4.1.5 互感器的选择 21
4.2 信号调理电路 21
4.3 数据采集卡 22
5 系统的软件实现 24
5.1 虚拟仪器概述 24
5.1.1 虚拟仪器的概念 24
5.1.2 虚拟仪器的特点及优势 24
5.2 虚拟仪器的发展现状与软件开发系统 25
5.2.1 虚拟仪器发展现状 25
5.2.2 虚拟仪器的软件开发系统 26
5.3 图形化编程语言LabVIEW 27
5.3.1 LabVIEW简介 27
5.3.2 LabVIEW的工作窗口及操作模板 28
5.3.3 LabVIEW创建虚拟仪器的过程 29
5.4 在LabVIEW平台上的风力发电谐波分析 30
6 结论 35
致谢 36
参考文献 37
