【正文】 ...............................................................................................24 三相四線制電路 ............................................................................................................25 qp 檢測(cè)法 .................................................................................................................25 ipiq 檢測(cè)法 ..................................................................................................................25 0dq 檢測(cè)法 ..................................................................................................................25 對(duì)比研究 ..............................................................................................................................26 電網(wǎng)電壓對(duì)稱時(shí) ......................................................................................................26 電網(wǎng)電壓不對(duì)稱時(shí) .................................................................................................26 本章小結(jié) ..............................................................................................................................27 第五章 低通濾波器設(shè)計(jì) ..................................................................... 28 檢測(cè)電路中低通濾波器 ...............................................................................................28 低通濾波器設(shè)計(jì) 和分析 ...............................................................................................28 低通濾波器的選擇 .........................................................................................................29 第六章 基于瞬時(shí)無功理論的檢測(cè)系統(tǒng)仿真 ............................................. 31 MATLAB/SIMULINK 仿真軟件簡(jiǎn)介 ..........................................................................31 PQ 檢測(cè)法的仿真 .............................................................................................................31 IPIQ 檢測(cè)法的仿真 ............................................................................................................36 IPIQ 檢測(cè)法電源突變的仿真 ........................................................................................40 負(fù)載改變的仿真 ..............................................................................................................43 小結(jié) ........................................................................................................................................44 目 錄 VI 總 結(jié) .................................................................................................... 45 參考文獻(xiàn) ................................................................................................ 46 致 謝 .................................................................................................... 48 附 錄 .................................................................................................... 49 第一章 緒論 1 第一章 緒論 諧波的 發(fā)展及 現(xiàn)狀 “諧波 ”一詞起源于聲學(xué)。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在 18 世紀(jì)和 19 世紀(jì) 已 奠定了良好的基礎(chǔ)。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍在廣泛采用。 電力系統(tǒng)的諧波問題早在 20 世紀(jì) 20 年代和 30 年代就引起了人們的關(guān)注。當(dāng)時(shí)在德國(guó)，由于使用靜態(tài)汞弧而造成了電壓、電流波形的畸變。 1945 年 發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期關(guān)于諧波研究的經(jīng)典論文。 到了 50 年代和 60 年代 在其著作中對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)。 70 年代以來由于電力電 子 技術(shù)的 飛 速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭的應(yīng)有日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重。世界各國(guó)都對(duì)諧波問題給予充分關(guān)注，定期召開有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)討論會(huì)。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議都相繼組成了專門的工作組，制定包括供電系統(tǒng)、各項(xiàng)電力設(shè)備和用 電設(shè)備以及家用電器在內(nèi)的諧波標(biāo)準(zhǔn) 。 近年來，配電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、 電弧爐、電氣化鐵路以及各種電力電子設(shè)備的應(yīng)用不斷增加。這些 非線性、沖擊性和不平衡性的用電特性，對(duì)供電質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染。另一方面，現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)以及居民用戶的用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì) 量的要求更加敏感，對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要求。隨著信息產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)采用計(jì)算機(jī)管理及先進(jìn)控 制技術(shù)的應(yīng)用 ，現(xiàn)代數(shù)字信息對(duì)供電可靠性及個(gè)性化電能質(zhì)量需求有了更高的要求。這意味著信息社會(huì)不僅依賴于電力供應(yīng)， 而且更需要新的特殊的電力供應(yīng)。 美國(guó)電力研究院 (EPRI)的 Narain 博士于 1988 年首先提出了 “Custom Power”的新概念及其質(zhì)量分成三個(gè)等級(jí)。這實(shí)質(zhì)上就是計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論和電力電子技術(shù)應(yīng)用于配電系統(tǒng)，構(gòu)成能夠提供優(yōu)質(zhì)電力和其他不同質(zhì)量的電力的 配電系統(tǒng)以適應(yīng)不同電力用 戶的不同要求。這 是新一代柔性配電系統(tǒng)第一章 緒論 2 的發(fā)展方向。柔性配電新技術(shù)將為在電力市場(chǎng)條件下的電力用戶提供純凈、穩(wěn)定、可靠的綠色電源；同時(shí)，也提高了電能的傳輸效率，給供電部門帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。僅依靠過去的無源濾波技術(shù)治理諧波已不能滿足要求，研究和開發(fā)適應(yīng)這一要求的新技術(shù)已成為近年來電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。用戶電力（ Custom Power）新技術(shù)主要利用 GTO、 IGBT 等大功率電力電子器件組成的控制設(shè)備向用戶提供增值的、高可靠的、高質(zhì)量的電能，提高系統(tǒng)的供電可靠性（減少斷電次數(shù)），保證功率流 質(zhì)量。 電力系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生原因及其危害 諧波產(chǎn)生原因 電力系統(tǒng)中的諧波主要是由各種變流設(shè)備以及其他非線性負(fù)載產(chǎn)生的。當(dāng)正弦基波電壓 (電源阻抗為零阻抗時(shí) )施加于非線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載吸收的電流與施加的電壓波形不同，畸變電流影響電流回路中的配電設(shè)施。在實(shí)際存在系統(tǒng)電源阻抗時(shí)，畸變電流將在阻抗上產(chǎn)生電壓降，因?yàn)楫a(chǎn)生畸變電壓，畸變電壓將對(duì)所有的負(fù)載產(chǎn)生影響。 系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩大類： (1)含半導(dǎo)體非線性元件的諧波源； (2)含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。前者如各種整流設(shè)備，交流調(diào)壓裝置，變流設(shè)備，直流拖動(dòng)設(shè)備整流器， PWM 變頻器，相控調(diào)制變頻器以及現(xiàn)代工業(yè)設(shè)施為節(jié)能和控制用的電力電子設(shè)備等；后者如交流電弧爐，交流電焊機(jī)，日光燈和發(fā)電機(jī)，變壓器及鐵磁諧振設(shè)備等。 所有這些都使得電力系統(tǒng)的電壓，電流波形發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生高次諧波 。 電力系統(tǒng)諧波的危害及對(duì)電能計(jì)量的影響 諧波的危害 諧波是電網(wǎng)的公害 ，它 的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : 1）諧波會(huì)使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)成附加諧波損耗 , 降低了發(fā)電、輸電及用第一章 緒論 3 電設(shè)備的使用效率。 2）諧波影響電氣設(shè)備的正常工作。諧波會(huì) 增加 電 機(jī) 的 附加損 耗 , 產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng) 和過電壓 , 諧波會(huì)使變壓器局部嚴(yán)重過熱 , 絕緣老化 , 壽命縮短以至損壞。 3）諧波會(huì)引起電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振 , 引起電網(wǎng)嚴(yán)重事故。 4）諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作 ,使電氣測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確。 5）諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾 ,輕者引起噪聲、降低通信質(zhì)量。 電力諧波對(duì)電能計(jì)量的影響 諧波有功功率是由諧波源設(shè)備即上面提到的整流、換流等設(shè)備產(chǎn)生 ,其功率來源是由產(chǎn)生諧波的設(shè)備在其工作過程中將電源基波部分功率轉(zhuǎn)變而成的。非線性設(shè)備相當(dāng)于諧波發(fā)電機(jī) , 其產(chǎn)生的諧波有功方 向與基波有功相反 , 即由用戶送入電網(wǎng)。對(duì)諧波源用戶而言 , 其計(jì)量入口處的總有功將是基波有功和諧波有功之代數(shù)和 。 諧波無功又稱非有功或畸變功率 ,其與基波無功的主要區(qū)別是：基波無功是由同次無功電流和電壓產(chǎn)生 ,而諧波無功包含了 各種 不同次電流和電壓向量乘積 , 其在一個(gè)完整周期內(nèi)的積分值為零。非線性設(shè)備在其運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的畸變功率 , 從而導(dǎo)致非線性設(shè)備的真實(shí)功率因數(shù)低于位移因數(shù)的值。 現(xiàn)有的感應(yīng)式電度表基本設(shè)計(jì)原理反映了同次電流、電壓形成的功率的大小 , 對(duì)畸變功率 則無法正確反映。這就導(dǎo)致了在非線性負(fù)荷中用一般感 應(yīng)式儀表計(jì)量無功將產(chǎn)生較大的誤差 , 其統(tǒng)計(jì)的功率因數(shù)將會(huì)比真實(shí)值偏高 , 誤差值大小取決于波形畸變程度 , 一般誤差值范圍在 5%～ 15%之間。 鑒于諧波的諸多危害，以及諧波污染的日益嚴(yán)重，世界各國(guó)都對(duì)諧波問題非常重視，不少國(guó)家制定了針對(duì)電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為了保證我國(guó)的電能質(zhì)量，自 1990 年以來，我國(guó)相繼發(fā)布了多相電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) .這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布為提高我國(guó)的電能質(zhì)量水平起到了很大的促進(jìn)作用。 第二章 諧波及有源電力濾波器 4 第二章 諧波及有源電力濾波器 的基本概念及原理 電力系統(tǒng)諧波的基本概念及含義 諧波的定義 在供電系統(tǒng)中，通?？偸窍Ｍ涣麟妷汉徒涣麟娏鞒收也ㄐ?。正弦電壓可表示為 u(t)= 2 Usin( ???t ) (21) 式中 U— 電壓有效值 。 ?— 初相角 。 ?— 角頻率 , T??? 2f2 ??? 。 f— 頻率 : T— 周期。 正弦電壓施加在電阻、電感和電容這些線性無源元件上，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。但當(dāng)正弦電壓施加在非線性電路上時(shí)，電流就變?yōu)榉钦也?，非正弦電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會(huì)使電壓 波形也變?yōu)榉钦也?。?dāng)然，非正弦電壓施加在線性電路上時(shí)電流也是非正弦波。對(duì)于周期為 T= ??2 的非正弦電壓 u( t? )，一般滿足狄里赫利條件，可分解為如下形式的傅立葉級(jí)數(shù) u( t? )= a0+??? ?1n )s inc os(