【正文】 I 畢業(yè)設(shè)計論文 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 題 目： 基于有源濾波器和 FFT 的電力系統(tǒng)諧波檢測 方法研究 指導(dǎo)教師： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 20xx 年 6 月 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 I 摘 要 電網(wǎng)容量越來越大，越來越多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多對電力系統(tǒng)非線性負(fù)載的諧波污染更加難以控制，諧波的產(chǎn)生將減少能源使用的生產(chǎn)效率 。使電氣設(shè)備過熱，振動和噪聲，絕緣老化并縮短其壽命，而且還可能造成電力系統(tǒng)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的串聯(lián)和并聯(lián)諧振，從而增加高次諧波成分被燒電容器器件。許多類型的電網(wǎng)諧波源，分布廣，應(yīng)指導(dǎo)諧波前，對諧波含量和起始的分布和結(jié)束其發(fā)生的時間可以掌握，可以控制諧波區(qū)分，會降低治療難度。諧波檢測的基礎(chǔ)是解決諧波的問題，并且精度和速度動態(tài)響應(yīng)速度的諧波檢測電平取決于諧波檢測方法中使用的優(yōu)點。諧波檢測方法是模擬濾波器 的方法，是根據(jù)基于傅立葉瞬時無功功率的諧波檢測方法變換諧波檢測方法，并基于若干有源濾波器諧波檢測方法的方法。 關(guān)鍵詞 有源濾波器 ； 快速傅 里 葉變換 ； 瞬時無功功率 ； 諧波檢測 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 II Abstract Reduce with the power capacity increased and the structure of the plex, a large number of nonlinear load makes the harmonic pollution in power system bees more and more serious and plex, harmonic can make electricity production, transmission and utilization efficiency。 so that overheating of electrical equipment, vibration and noise, and the insulation aging, shorten the service life, even cause power system produced locally resonant parallel or series resonant and enlarge the harmonic content, resulting in capacitor equipment destroyed. The types of harmonic sources in power system, widely distributed, if before the harmonic control and on the harmonic distribution, content and the starting and ending time to clear grasp, which can be distinguished on harmonic governance, will reduce the management difficulty. The harmonic detection is the basis of the solution to the harmonic problem. The accuracy of the harmonic detection and the speed of the dynamic response depend on the merits of the method of the harmonic detection.. At present, monly used harmonic detection methods mainly include: analog filter and a method based on instantaneous reactive power, the harmonic detection method, harmonic detection method based on Fourier transform and based on active power filter harmonic detection method and so on several methods. Keywords: Active filter。 Fast Fourier transform。 Instantaneous reactive power。 Harmonic detection 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 III 目 錄 摘 要 ............................................................. I Abstract ......................................................... II 第 1 章 緒 論 ..................................................... 5 課題背景及意義 .............................................. 5 課題背景 ................................................. 5 課題研究的意義 ........................................... 6 諧波的來源 ................................................... 7 諧波的概念 ................................................ 9 諧波的危害 ................................................. 10 ..................................................... 16 治理 ..................................................... 17 論文的主要工作 ............................................... 22 第 2 章 基于 有源濾波器 的諧波檢測方法研究 ................. .. .. .. 23 .................................... .23 有源濾波器國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................... 23 有源濾波器的發(fā)展趨勢 ....................................... 24 有源濾波器的分類 .............................................24 有源濾波器的主電路形式 .......................................25 ................................25 ............................................27 .................................................29 ............................29 有源濾波器的雙向補(bǔ)償特性 .....................................30 小結(jié) ......................................................31 第 3 章 基于快速傅里葉變換的諧波檢測方法 ......................... 32 ................................................32 快速傅里葉變換（ FFT）應(yīng)用 .....................................32 FFT 算法的基本思想 ........................................... 33 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 IV FFT 在諧波檢測中的應(yīng)用 .......................................34 信號分解為傅里葉級數(shù) .......................................34 信號采樣和頻譜分析 ........................................35 利用 FFT 算法進(jìn)行頻譜 分析 ..................................35 .....................................................45 第 4 章 結(jié) 論 .....................................................46 參 考 文 獻(xiàn) ....................................................... 47 致 謝 ............................................................ 48 附 錄 ............................................................ 49 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 5 第 1 章 緒 論 課題背景及意義 課題背景 電網(wǎng)容量越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜 ， 很多的非線性負(fù)載使得電力系統(tǒng) 中的諧波污染 越發(fā)難以治理，諧波的產(chǎn)生會 降低 電能的生產(chǎn)利用效率；使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，老化絕緣， 縮短 其壽命，還可能引起電力系統(tǒng)局部產(chǎn)生 串并聯(lián)諧振，使諧波含量越來越大 ，燒毀 電容器設(shè)備 。 電網(wǎng) 中諧波源的類型 很多、分布廣，應(yīng)該 在 治理諧波前，對各次諧波的分布、含量和其發(fā)生的起止時刻 能夠把握，則可區(qū)分對諧波治理，將降低治理 難度。諧波檢測是解決諧波問題的基礎(chǔ)，而諧波檢測精度的高低以及動態(tài)響應(yīng)速度的快慢則 取決于采用的諧波檢測方法的優(yōu)劣。諧波檢測方法有 模擬濾波器法、基于瞬時無功功率的諧波檢測法、基于傅里葉變換的諧波檢測法以及基于 有源濾波 的諧波檢測法等幾種方法 。 模擬濾波器法 參數(shù)要求較高，實時性差，低精度 ；基于瞬時無功功率的檢測法檢測結(jié)果誤差大， 單相電路的檢測算法 很復(fù)雜， 實現(xiàn) 不容易 [6]； 傅里葉變換及其改進(jìn)方 法 的檢測法存在頻譜泄漏現(xiàn)象和柵欄效應(yīng)，并且沒辦法 定位暫態(tài)信號 的發(fā)生、結(jié)束的時間 [7]；基于 有源濾波 的檢測法是研究的熱點，但 有源濾波 對低頻段進(jìn)行分解，造成高頻段分辨率較低， 使高次諧波檢測精度降低 [811]。但是 有源濾波 提供了一種精細(xì)的分解方式，有源濾波不僅 僅對低頻段進(jìn)行分解，還 可以對高頻度進(jìn)行一樣尺度的分解，如此使信號分析的分辨率提高，為信號的分析提供了信號特征。即使小波變換解決了 高頻段進(jìn)行高分辨率分析的問題 ，但是在實際中我們多數(shù)情況下只關(guān)注某一個高頻度，或者 某一些高頻段，并 不是全部的高頻段， 而 有源濾波 分析對 所有的高頻段進(jìn)行高分辨率分析，很顯然是加大了運算量，造成識別定位速度慢， 信號檢測的實時性大打折扣。本文提出了一種基于 有源濾波器 和 FFT綜合諧波檢測方法，先采用 FFT對信號進(jìn)行運算得到信號的頻率成分，選定需要分析的頻段。然后，運用 有源濾波器 對選定的頻段進(jìn)行分解與重構(gòu)，得到各次諧波分量以及暫態(tài)諧波起止時刻，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)諧波信號的識別與定位。運用該方法分別對穩(wěn)態(tài)諧波信號和暫態(tài)諧波信號進(jìn)行仿真分析，將得到的東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 仿真結(jié)果與常用的諧波檢測方法進(jìn)行比較，驗證本方法對諧波信號檢測的實時性和有效性。 課 題研究的意義 很長一段時間以來，我們 習(xí)慣把供電頻率 和電壓有效值的穩(wěn)定程度，作為衡量電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)。但是最近十年，電子，節(jié)能，控制技術(shù)有巨大進(jìn)步。在化工，鋼鐵，冶金，煤炭和交通部門，很多的用了 各種整流設(shè)備， 比如交直流變換設(shè)備， 電子電壓調(diào)整設(shè)備， 然而以上 電力設(shè)備和負(fù)載以不規(guī)則的組合方式，隨機(jī)的在