【正文】 波。 ?— 角頻率 , T??? 2f2 ??? 。為了保證我國的電能質量，自 1990 年以來，我國相繼發(fā)布了多相電能質量國家標準 .這些標準的發(fā)布為提高我國的電能質量水平起到了很大的促進作用。非線性設備在其運行過程中會產生大量的畸變功率 , 從而導致非線性設備的真實功率因數低于位移因數的值。 電力諧波對電能計量的影響 諧波有功功率是由諧波源設備即上面提到的整流、換流等設備產生 ,其功率來源是由產生諧波的設備在其工作過程中將電源基波部分功率轉變而成的。諧波會 增加 電 機 的 附加損 耗 , 產生機械震動 和過電壓 , 諧波會使變壓器局部嚴重過熱 , 絕緣老化 , 壽命縮短以至損壞。前者如各種整流設備，交流調壓裝置，變流設備，直流拖動設備整流器， PWM 變頻器，相控調制變頻器以及現(xiàn)代工業(yè)設施為節(jié)能和控制用的電力電子設備等；后者如交流電弧爐，交流電焊機，日光燈和發(fā)電機，變壓器及鐵磁諧振設備等。 電力系統(tǒng)諧波的產生原因及其危害 諧波產生原因 電力系統(tǒng)中的諧波主要是由各種變流設備以及其他非線性負載產生的。這 是新一代柔性配電系統(tǒng)第一章 緒論 2 的發(fā)展方向。隨著信息產業(yè)、高新技術產業(yè)的飛速發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)采用計算機管理及先進控 制技術的應用 ，現(xiàn)代數字信息對供電可靠性及個性化電能質量需求有了更高的要求。國際電工委員會（ IEC）和國際大電網會議都相繼組成了專門的工作組，制定包括供電系統(tǒng)、各項電力設備和用 電設備以及家用電器在內的諧波標準 。 1945 年 發(fā)表的有關變流器諧波的論文是早期關于諧波研究的經典論文。有關諧波的數學分析在 18 世紀和 19 世紀 已 奠定了良好的基礎。詳細介紹了瞬時基于無功功率理論的幾種諧波和無功電流檢測方法 ： pq 檢測法、 qp ii 檢測法和 dq0 檢測法，并分析了它們的檢測原理、特點及使用局限性。其中，有源電力濾波器是抑制電網諧波的有效手段之一，這種濾波器能對頻率和幅度都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響，因而受到了廣泛重視。中 文 摘 要 I 摘 要 近年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，電網中具有非線性、沖擊性和不平衡用電特性的負荷不斷增加，產生大量諧波。其次，對有源電力濾波器的基本原理、分類和基本組成進行了闡述。 本文 建立 MATLAB/Simulink 的仿真模型，著重對基于瞬時無功功率理論的幾種諧波電流檢測方法 ： pq 檢測法、 qp ii 檢測法 分別進行仿真，并對比 仿真結果，得出較好的諧波或無功電流檢測方 案。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍在廣泛采用。 到了 50 年代和 60 年代 在其著作中對此進行了總結。 近年來，配電網中整流器、變頻調速裝置、 電弧爐、電氣化鐵路以及各種電力電子設備的應用不斷增加。這意味著信息社會不僅依賴于電力供應， 而且更需要新的特殊的電力供應。柔性配電新技術將為在電力市場條件下的電力用戶提供純凈、穩(wěn)定、可靠的綠色電源；同時，也提高了電能的傳輸效率，給供電部門帶來了可觀的經濟效益。當正弦基波電壓 (電源阻抗為零阻抗時 )施加于非線性負載時，負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施。 所有這些都使得電力系統(tǒng)的電壓，電流波形發(fā)生畸變，從而產生高次諧波 。 3）諧波會引起電網局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振 , 引起電網嚴重事故。非線性設備相當于諧波發(fā)電機 , 其產生的諧波有功方 向與基波有功相反 , 即由用戶送入電網。 現(xiàn)有的感應式電度表基本設計原理反映了同次電流、電壓形成的功率的大小 , 對畸變功率 則無法正確反映。 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?。 f— 頻率 : T— 周期。對于周期為 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數 u( t? )= a0+??? ?1n )s inc os( tbtna nn ?? （ 22） 式中 ??? ?? ??? )()(u10 tdta 。 an = cnsin n? 。 如 :我國電力系統(tǒng)的額定頻率為 50Hz，則其基波為 50Hz, 2 次諧波為 100Hz,以此類推。 第二章 諧波及有源電力濾波器 6 HRIn = %1001 ?IIn （ 25） 式中 In — 第 n 次諧波電流有效值； I1 — 基波電流有效值； 諧波電壓含量 UH 和諧波電流含量 IH 分別定義為 : ???? 22n nH UU （ 26） ???? 22n nH II （ 27） 電壓諧波總畸變率 TNDn (Total Harmonic Distortion)和電流諧波總畸變率THDi 分別定義為 : THDn = %1001 ?UU H (28) THDi = %1001 ?IIH （ 29） 以上介紹了 諧 波以及 與諧波有關的基本概念。 無源電力濾波器 無源濾波方案是目前采用較多的諧波抑制手段。 有源電力濾波器 為了解決無源濾波器的局限性，人們做了許多研究和探索其中有代表意義的是有源電力濾波器技術的提出。 經過幾十年的發(fā)展，有源電力濾波器技術已 取得了很大的進步 。下面以并聯(lián)型有源濾波器為例 。 作為主電路的 PWM 變流器，在產生補償電流時，主要作為逆變器工作。 如果要求有源電力濾波器在補償諧波的同時，也補償無功功率，則需要在補償電流的指令信號中增加與負載電流的基波無功分量反極性的成分即可。 并聯(lián)型 APF 主要用于感性電流源型負載的諧波補償，目前技術上 已 相當成熟，投入運行的 APF 多為此方案。 有源電力濾波器的發(fā)展趨勢 作為改善和提高電能質量的主要措施之一，有源電力濾波器技術近年來取得了大的發(fā)展。 但 在對國外研究成果進行消化吸收的基礎上，我國的有源濾波器的理論研究己經達 到或者接近國際先進水平。三大技術的發(fā)展決定著 APF 技術的發(fā)展。該檢測法的優(yōu)點是電路結構簡單，造價低，輸出阻抗低，品質因素易于控制由于 濾波器中心頻率固定，當電網頻率波動時，濾波效果會大大下降 。因此，用這種方法求得的 “ 瞬時有功電流 ” 實際是幾個周期前的電流值。此方法的優(yōu)點是檢測精度較高，缺點是需要一定時間的電流值，計算量大，需花費較多的計算時間 。 由于小波分析克服了傅立葉分析在頻域完全局部化而在時域完全無局部性的缺點，即它在頻 域和時域同時具有局部性，因此人們將小波變換理論應用到諧波檢測。 設電網電壓為 ： wtVwtVV ms s in2s in ?? (31) 負載電流為： ????s i nc os2c oss i n2)s i n(2)s i n(iwtIwtIwtIwtIlllml ?? ???? (32) 則系統(tǒng)吸收的瞬時功率定義為 ： lsivp? (33) 將式（ 31）和式（ 32）代入式（ 33）中可以得到： wtQwtPP wtVIwtVIp ll 2s i n2c os 2s i ns i n)2c os1(c os ??? ??? ?? (34) 其中 _P 定義為系統(tǒng)吸收的平均功率： ?c os1 0 lT VIdtpTP ?? ? (35) P 定義為系統(tǒng)的有功功率 ： ?coslVIP ? (36) Q 定義為系統(tǒng)的無功功率 ： ?sinlVIQ ? (37) S 定義為系統(tǒng)的視在功率 ： lVIQPS ??? 22 (38) ?cos 定義為系統(tǒng)的功率因數 ： SP/cos?? (39) 第 三 章 無功功率理論 13 式（ 32）中與 P 對應的電流分量定義為有功電流分量： wtI l sinco s2i lp ?? (310) 與 Q 對應的電流分量定義為無功電流分量： wtIi llq co ssin2 ?? (311) αβ0 坐標系下瞬時無功理論 該理論突破了傳統(tǒng)的以平均值為基礎的功率定義，系統(tǒng)地定義了瞬時無功功率、瞬時有功功率等瞬時功率量。 定義 1： 三相電路瞬時有功電流 pi 和瞬時無功電流 qi 分別定義為相量 i 在相量 e 及其法線上的投影，即 ?cosiip ? （ 315） ?siniiq ? （ 316） 式中， ie ??? ?? 。 從定義 3 可以得到以下性質： （ 1） 222 ppp iii ?? ?? （ 326） 222 qqq iii ???? （ 327） （ 2） ??? iii qp ?? （ 328） ??? iii pp ?? （ 329） 上述性質（ 1） （ 2） 是由 ? 軸和 ? 軸正交而產生的。定義 3 的性質（ 1）（ 2） 反應了 ? 相和 ? 相的正交性，而這里的性質（ 1） 、（ 2） 則反應了 a， b，c 三相的對稱性。 將 0dq 坐標系下的電流向量 0dqi 分解為兩個相互正交的兩個分量： ? ? qpqqqdqpqpdpqddq iiiiiiiiiiii ?????????????????????????????????????0000 (372) 可見 0dq 坐標系下瞬時有功電流為： ???????????????????????00 vvvAPiiii qdpqpdpp (373) 0dq 坐標系下瞬時無功電流為： ????????????????????????????????????????????????????????00000 iiiAPiiiiiiiiiiiii qdqdpqpdpqdqqqdqq (374) 0dq 坐標系下的 瞬時有功電流和瞬時無功電流經過 park 反變換就可獲得abc 三相系統(tǒng)的瞬時有功電流和瞬時無功電流。 (1) 0?? 瞬時功率理論 這種理論將 abc 坐標系中的電壓和電流轉換到 0?? 坐標系中。 雖然三個瞬時功率 0p 和 ????qp 能夠進行獨立補償，但在 0?? 瞬時功率理論中， 瞬時有功 功率 0p 和 ??p 是互