【正文】 ，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。 Fast Fourier transform。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。 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) ) 2021 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 。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。 Instantaneous reactive power。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 。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對信號進行運算得到信號的頻率成分，選定需要分析的頻段。但是最近十年，電子，節(jié)能，控制技術(shù)有巨大進步。 電 力系統(tǒng)的電壓，電流發(fā)生波形畸變后，會對發(fā)電，輸電，供電系統(tǒng)，用電負載和周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生危害，現(xiàn)在這種污染發(fā)已經(jīng)和自然環(huán)境污染一樣， 成為一種危害社會的存在 。電力系統(tǒng)的諧波源類型，分布廣，如果諧波處理之前，對于高次諧波成分和起始的分配和結(jié)束其發(fā)生的時間能清楚地掌握，可以分化為諧波治理，將減少治理的難度。它的大小和磁路的結(jié)構(gòu)形式，飽和的相關(guān)度的核心。我們知道，使用相移控制的可控硅整流裝置中，從電網(wǎng)切去正弦波吸收，因而留下給電網(wǎng)是正弦波的缺角的另一部分，顯然它含有大量諧波的左側(cè)部分。如果在 12脈沖整流器，仍有比奇次諧波電流和 11倍以上。 電爐，電石爐。熒光燈，高壓汞燈，高壓鈉燈和金屬鹵化物燈屬于類的氣體放電的電源。在洗衣機，電風(fēng)扇，空調(diào)等設(shè)備中的卷繞時，由于不平衡電流的變化也使波形改變。目前，中國的應(yīng)用生成器有兩大類：隱極機和凸極機。另外，在變壓器電源側(cè)電壓超過額定電壓的 10％以上，在第三諧波也將顯著增加二次電壓。 電弧 加熱設(shè)備：如電弧爐、 電焊機 等。 交流整流再逆變用電設(shè)備：如變頻調(diào)速、 變頻空調(diào) 等。 此外，也有一定的電弧電流波形的不對稱性。為了提供在所述能量存儲元件（濾波電容器和濾波電感）加入一個平滑的直流電源整流設(shè)備，從而使閥門的電壓增加，加刺激諧波的產(chǎn)生這樣的電氣設(shè)備。 切換應(yīng)用的電源裝置，它的工作原理是首先通過變壓器初級電流控制開關(guān)開閉整流 AC 轉(zhuǎn)換成 DC，從而使該變壓器的次級側(cè)感應(yīng)出電流供給的電氣設(shè)備。從廣義上講，由于 交流電 網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時 “ 諧波 ”這個詞的意義已經(jīng)變得與原意有些不符。 泛音 是物理學(xué)上的諧波，但次數(shù)的定義稍許有些不同，基波頻率 2倍的音頻東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 10 稱之為一次泛音，基波頻率 3倍的音頻稱之為二次泛音，以此類推。 在電力電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用，諧波和危害人民進行了一些研究，并有一定的認識，但隨后的諧波污染還沒有引起足夠的重視。電力系統(tǒng)的諧波可引起局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，從而使擴增的諧波含量，造成電容器等設(shè)備毀壞。 降低電源的可靠性 在許多情況下，諧波電壓正弦波使較尖，不僅導(dǎo)致磁滯和渦流損耗變壓器，電容器以及其他電氣設(shè)備的增加，并且絕緣材料經(jīng)受電應(yīng)力增大。 導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作 發(fā)電機，電動機，由于在定子繞組和鐵心轉(zhuǎn)子電路中的諧波電流或諧波電壓發(fā)生額外的損失，從而降低了產(chǎn)生和電氣設(shè)備的傳輸效率的旋轉(zhuǎn)，更嚴重的是容易諧波振蕩的渦輪發(fā)電機以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩沖擊可引起機械共振，從而導(dǎo)致變形和產(chǎn)生的汽輪機葉片疲勞循環(huán)，導(dǎo)致設(shè)備不正常工作。當(dāng)斷路器的電流中斷能力的斷路器的高次諧波含量會大大降低，從而引起電弧重燃，短路，或斷路器爆炸。重量損失導(dǎo)致的滯留，所以該通信系統(tǒng)不工作 。 (二 )對電力變壓器的影響 ，引起局部過熱，振動，噪音增大，附加繞組發(fā)熱 。 (三 )對電力避雷器的影響 變電站高容量，高電壓變壓器的勵磁涌流正當(dāng)程序很長一段時間，才能夠持續(xù)幾秒鐘或更長的時間，有時還會引起諧振過電壓和避雷器放電相關(guān)時間過長而損壞。特別是在三相電力系統(tǒng)的非對稱的操作，增加了供電系統(tǒng)線路損失的中性點接地尤為顯著 。 由于諧波電流的電源線的放大的分布電容，當(dāng)系統(tǒng)負荷較低時，系統(tǒng)電壓增加時，諧波電壓相應(yīng)地增加。 地方（ 3）短路容量太小，可能會影響一個較大的電壓諧波的系統(tǒng)將受到影響。其中使用的負序列量的靈敏度開始諧波最大的 。當(dāng)在正序或諧波含量負序的高次諧波的三相嚴重不對稱，負序過濾裝置的可能性，以發(fā)起保護裝置引起的干擾，從而導(dǎo)致故障。 (八 )對電力系統(tǒng)其他運行設(shè)備的影響 。請一定的諧波磁吹斷路器線圈不能正常工作，降低斷路器分斷能力，沒有打擾波形畸變率超過一定限度時，高壓斷路器切斷電感電流諧波浪涌電壓陡升現(xiàn)象可能會發(fā)生故障電流，導(dǎo)致斷路器觸頭磨損。主要是在語音通信，數(shù)據(jù)傳輸失真過程中產(chǎn)生的噪聲的電力線載波通信干擾的高次諧波含量，降低的真實性的 EMS， DAS 的實時數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤集中抄表系統(tǒng)等故障 。他們影響用戶補償電容器 。還包括電信，造成東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 15 干擾和影響的廣播，電視和精密制 造行業(yè)，這種干擾和影響的影響，差模和共模干擾的干擾，差模干擾的頻率和長線傳輸性能的一些分布電容相互干擾，共模干擾是由地環(huán)路干擾的變化引起的，是計算機控制單元的主要原因是工作不正常 。當(dāng)機械振動馬達的固有頻 率的主低頻分量產(chǎn)生的電壓波動重合，誘發(fā)共振造成馬達損壞 。 (十二 )對用戶自動控制裝置的影響 隨著大規(guī)模采用數(shù)字化控制技術(shù)，進行了大量的精密載荷承受更高的要求電力質(zhì)量指標(biāo)。 諧波標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn) 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 16 電網(wǎng)標(biāo)稱電壓 （ KV） 電壓總諧波畸變率（ %） 各次諧波電壓含有率（ %） 奇次 偶次 10KV % % % 標(biāo)準(zhǔn)電壓為 10kV 國標(biāo)中注入公共連接點的諧波電流允許值（基準(zhǔn)短路容量為 100MVA）見下表 諧波次數(shù) 3 5 7 9 11 允許值 20 20 15 諧波次數(shù) 13 15 19 23 25 允許值 按照實際容量換算后，公共連接點的諧波電流允許值 諧波次數(shù) 3 5 7 9 11 允許值 4 4 3 諧波次數(shù) 13 15 19 23 25 允許值 注：當(dāng)電網(wǎng)公共連接點最小短路容量不同于基準(zhǔn)短路容量時，按下式修正上表諧波電流允許值： Ih= 21SkSk Ihp 式中： Sk1—— 公共連接點最小短路容量， MVA Sk2—— 基準(zhǔn)短路容量， MVA Ihp—— h次諧波電流允許值， A 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 17 Ih—— 短路容量為 Sk1 時的第 h次諧波電流允許值， A 諧波 治理 諧波治理的方法無外乎三個無源濾波，有源濾波和無功補償。無源濾波器可分為并聯(lián)濾波器和線濾波器 。因此，如果有人之前和過濾器被安裝在平行比較后所做的諧波的情況下，你會發(fā)現(xiàn)：減少諧波電流的影響系統(tǒng)安裝后，雖然一個過濾器，但每個濾波器和 諧波電流進入系統(tǒng)，并更比未安裝過濾器前，諧波源的諧波電流也產(chǎn)生更多的比以前的過濾器未安裝。這是在在線過濾器在本文中描述的，在線過濾器串聯(lián)的電感和電容制成，并且被連接在電源 和負載之間串聯(lián)，所以線路濾波器的“串聯(lián)”字具有雙重意義：該電感與電容串聯(lián)的一個意思，另一個打算串聯(lián)在電路 。因為高次諧波分量一般低于基頻，諧波濾波器的工作主要是由電感 完成，電容效應(yīng)是由基頻阻抗的電感抵消。因此，根本電感電感必須大于 50％的負載等效基波阻抗。 串聯(lián)濾波器的實際成本主要由一個電感器和一個電容器的成本。在此基礎(chǔ)上，如果提高電感電感，雖然過濾效果可以增加，但是沒有多大增加，成本增加的電容器的電感與串聯(lián)，在成本性能下降急劇增加成本，因此感抗大比基本負荷時，沒有實際意義的基本阻抗效應(yīng)等的 200％，如果低電感的電感，濾波器性能，降低電感的成本，電容器的電 容增加，從而增加了成本，成本性能也下降。應(yīng)當(dāng)注意：在在線過濾器啟用自生諧波源諧波電流降低，從而使減小由污染所產(chǎn)生的污染的當(dāng)量，是治本的手段。 有源濾波 有源諧波濾波器器件的無源濾波器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 應(yīng)用有源濾波裝置 APF 主要應(yīng)用是一個計算機控制系統(tǒng)電源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，特別是在辦公室，供電系統(tǒng)的控制計算機的工廠。然而，無功功率的概念的重要性，了解的無功功率補償?shù)闹匾?，但它是一致的。異步電動機和由無功功率的提供的電力系統(tǒng)的高百分比消耗變壓器無功功率。如相控整流器，相位控制和頻率調(diào)整電路的交流電源轉(zhuǎn)換器，在基本電流的工作滯后電網(wǎng) 電壓，要消耗大量的無功功率。 近 30 年來，電力電子設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛，也使得電力電子器件成為諧波的最大來源。使用二極管整流電路也懲罰諧波污染直流側(cè)電容濾波。阻抗電源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元素主要是感性的。 網(wǎng)絡(luò)元素和加載所需的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)某處獲得。與此同時，電力用戶啟動和控制設(shè)備，測量儀器也將增加的尺寸和規(guī)格。 ，提高供電質(zhì)量。針對目前電力系統(tǒng)諧波分析方法存在的難以快速 、準(zhǔn)確的對動態(tài)諧波進行實時分析檢測等問題，充分利用 FFT 對穩(wěn)態(tài)諧波分析和 WT 對波動諧波、快速變化諧波檢測各自的優(yōu)勢和二者有很強的互補性的特點，提出了一種將傅里葉分析和有源濾波器綜合在一起，適合各種諧的分析方法。 法。 APF 在發(fā)展過程中，以其體積小，安裝方便，集成的，穩(wěn)定的，易擴展程度高，等下盛宏業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者慢慢取代了傳統(tǒng)的櫥柜 APF，在艾普里斯，深圳等組合式模塊化有源濾波裝置，帶動了國產(chǎn)品牌華天亞歷山大， Xiansaibo，雙電上海也推出了模塊化的產(chǎn)品在 2021 年，進口品牌施耐德還達成了艾普里斯戰(zhàn)略合作，有一個模塊化的產(chǎn)品，在未來五年內(nèi)，模塊化的無功發(fā)生器 SVG組合有源濾波器APF 和固定電源質(zhì)量將成為業(yè)內(nèi)最強大的解決方案，以及市場的廣泛認可 。開關(guān)電容濾波器來解決這個問題打開以實現(xiàn)完全集成的方式 。有一個活躍的過濾器跨導(dǎo)運算放大器（ OTA）和電容 C 形式也有為一個東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 24 完全集成的方案 。 此外，也有一些特殊的過濾器，比如，以滿足某些響應(yīng)特性，特別濾波器的相移特性，例如，線性的相移濾波器，延時，濾波器，立體聲計數(shù)杈網(wǎng)絡(luò)濾波器，在脈沖波濾波器電視機。 按類別 ：像無源濾波器，作為分類的通帶性能，有四種類型。其在整個城市輸出振幅是恒定的頻率，但與輸入信號相移的輸出信號是頻率的函數(shù)。巴特沃斯濾波器是一種通用濾波器，也稱為東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 25 平坦振幅濾波器。這兩個過濾器都是非全極點濾波器。如果扁率的嚴格要求，同時較高的截止頻率衰減程度的要求的情況下應(yīng)切比雪夫濾波器。 在電源設(shè)計，選擇濾波電容的原理是： C≥ ： C是濾波電容單位UF。 有源濾波器的 主電路形式 并聯(lián)型有源電力濾波器工作原理 有源電力濾波器系統(tǒng)由指令電流運算電路，控制電路和補償電流發(fā)生電路三大部分組成。圖 1是并聯(lián)型有源電力濾波器的框圖。因為理想電流源的內(nèi)阻是無窮大， 因此， 采用串聯(lián)補償?shù)姆绞讲荒転V除諧波。 為消除各節(jié)點電壓的諧波， 應(yīng)該采用就近并聯(lián)諧波補償?shù)却胧? 補償諧波電流與非線性負荷注入諧波電流大小相等， 方向相反， 從而使各個節(jié)點注入的諧波電流為零， 以最終消除各個節(jié)點電 壓的諧波。為了提高跟蹤能力， 同時提高 dic (t) /dt，一般要么減小有源濾波器的等效電感 L， 要么提高逆變器的輸出電壓 uc (t)。 諧波信號檢測電路 通過乘法，加法和減法，以及低通有源濾波器電路使用的 IP， IQ諧波檢測方法，諧波信號檢測電路。因此， 本有源電力濾波器的選擇元件尤為關(guān)鍵 。 AD632， AD633， AD534 等加法帶寬，輸入和全功率輸出范圍相當(dāng)大。倍率誤差通常滿額時的 ％的值。 實現(xiàn)高 帶寬的同時也意味著將帶來高功耗。 主要由誤差放大器的輸入失調(diào)電壓，輸入偏置電流和等效輸入噪聲等引起。 最終精密運算放大器電路和穩(wěn)定其無源電路元件的精度和穩(wěn)定性具有對應(yīng)關(guān)系。聚苯乙烯低電容損失，體積小，容量相對時間，溫度，電壓，非常穩(wěn)定。 槽和改變金屬膜的厚度可以控