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目前,我国工业企业电能质量治理和节能节电改造的紧迫性日益加强,研究如何准确高效的监测从而得到企业的电能质量数据和用电数据、电能质量问题中谐波问题的治理以及致力于节电的用户侧能源管理方案和企业设备选型研究都成为了研究重点。
本文以中国科学院电工研究所无锡分所节能工程技术中心与无锡一家翅片生产企业合作开展的节电及谐波治理项目为依托进行研究。在论述了相关的基础理论之后,本文主要进行了以下研究。
在企业电能质量监测和企业用电监测方面,主要研究了两台电能质量分析仪同步监测电路、电能质量分析仪瞬时数据采集电路和单台电能质量分析仪监测多路信号的分时复用电路的设计和实现,充分考虑了设计电路的经济性和可靠性,并将这些电路投入了电能质量监测的实际应用之中,效果良好。
在高频焊机产生谐波的治理方面,针对高频焊机的结构特点分析了三相调压电路产生谐波的特点和大小,并利用PSIM对高频焊机产生谐波的情况进行了仿真,验证了之前的理论分析。在企业电能质量数据的基础之上针对企业的谐波情况量身定做了有源滤波器APF和无源滤波器PF相结合的谐波抑制方案,将有源滤波器置于焊机一侧有利于企业各次变动谐波的抑制,避免母线侧无源滤波器可能引起的谐波放大,也具有节能的意义。同时在企业400V母线上依据投资最少的原则设计了无源滤波器,在有必要的时候将其投入使用不仅能够进行谐波抑制还有无功补偿的功能,并对设计的滤波器性能进行了PSIM仿真,验证了其滤波效果。为了配合工程的实施,本文还详细研究了谐波损耗减少和因为电容器寿命延长而带来的节电效益,对整个方案进行了经济性分析,是本文的独特之处。
在节电方面,根据企业焊机的性能分析和变压器运行效率分析,为企业定制了适合企业特征的用户侧能源管理方案,这对于企业的长久运行和节能节电具有实用价值和现实意义。
在企业电机类设备选型方面,在详细研究了企业电机类生产线变压器、异步电机、永磁同步电机和离心式风机水泵的损耗和效率的基础上首次提出了基于企业生产线损耗最低和全生命周期成本最低的两种企业设备选型优化模型。并针对某企业欲增加两台200KW离心式水泵生产线的案例研究了生产线上各种设备的待选设备,在此基础上对两种模型利用优化模型专用求解软件LINGO进行了求解,得出了对于企业扩展生产线设备选型具有指导意义的结果。