【正文】 以下幾方面： (1)電力方面的危害： 1)諧波容易引起電網(wǎng)與無功補(bǔ)償電容器之間的串聯(lián)或并聯(lián)諧振。 (4)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它們產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)影響最為嚴(yán)重，被稱為電網(wǎng)中“公害”。從低壓小容量的家用電器到高壓大容量的工業(yè)變流裝置，應(yīng)用十分廣泛。導(dǎo)致電能質(zhì)量 的惡化。 文章的最后，利用 MATLAB/Simulink 軟件，搭建了仿真平臺(tái)，對(duì)主電路出線電感參數(shù)和軟啟動(dòng)方案進(jìn)行單獨(dú)仿真分析，證明電感值參數(shù)選擇的合理和軟啟動(dòng)方案可行。 本科生畢業(yè)論文 1 摘 要 隨著電力電子裝置大量的應(yīng)用到生產(chǎn)生活當(dāng)中，它們使電能的轉(zhuǎn)換應(yīng)用變得更加容易，但同時(shí)也給電力系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的諧波污染。 針對(duì)三相四線制 SAPF諧波電流檢測(cè)問題，本文詳細(xì)的推導(dǎo)基于瞬時(shí)無功理論的 qp ii ? 算法，論證它無需改進(jìn)即可直接應(yīng)用到三相四線制系統(tǒng)里；選擇了滯環(huán)比較法作為補(bǔ)償電流的控制策略；采用了 三 橋臂變流器作為 SAPF的 主電路 。而今，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種非線性電力電子設(shè) 備投入電網(wǎng)，它們產(chǎn)生的大量的諧波與無功電流也隨之注入電網(wǎng)。 諧波概述及其危害 70年代以后，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子設(shè)備進(jìn)入了人 們生產(chǎn)、生活的各個(gè)角落。如整流器、交流調(diào)壓器、通用變頻器等。 (3)電力變壓器的非線性勵(lì)磁。雖然它們的容量不大，但數(shù)量眾多，它們對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染也越來越嚴(yán)重。在 三相四線制系統(tǒng)中，中線會(huì)由于流過 3次及 其倍數(shù)的諧波電流造成零線過熱。 3)因目前很多電能測(cè)量?jī)x表是電動(dòng)式電度表，這種測(cè)量?jī)x表是在純正弦波情況下進(jìn)行校驗(yàn)的，因此諧波會(huì)使儀表產(chǎn)生測(cè)量誤差。二是對(duì)電力系統(tǒng)中主要諧波源的電力電子裝置進(jìn)行自身的改造。諧波補(bǔ)償裝置經(jīng)歷了從無源電力濾波器 (Passive Power Filter)到有源電力濾波器 (Active Power Filter)的發(fā)展。 (2)如果高次諧波的范圍較寬 ，則需要設(shè)置多個(gè)無源支路。 圖 無源電力濾波器原理圖 本科生畢業(yè)論文 7 與無 源濾波器相比，有源電力濾波器 (APF)具高度的可控性和快速的響應(yīng)性，其主要優(yōu)點(diǎn)如下： (1)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可對(duì)頻率和幅值都變化的諧波以及變化的無功功率 進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，對(duì)補(bǔ)償對(duì)象的變化有極快的響應(yīng)。 (5)諧波補(bǔ)償特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可避免與被補(bǔ)償系統(tǒng)發(fā)生諧振。該方法便是有源電力 濾波思想的雛型。 有源電力濾波器的真正發(fā)展是從 80年代開始的。 到目前為止，多數(shù)有源電力濾波器的研究工作是在三相三線制系統(tǒng)中進(jìn)行的。國(guó)外已有三相四線有源電力濾波器的樣機(jī)出現(xiàn) 19I，但仍處于試驗(yàn)階段，未能廣泛應(yīng)用?；厩闆r如下： 1)使用的類型 從實(shí)際投入的設(shè)備來看，在 355臺(tái)設(shè)備中．僅有 4臺(tái)設(shè)備與負(fù)載連接為串聯(lián)型或串聯(lián)混臺(tái)型。在這些方法中，用負(fù)載電流檢測(cè)法與用電源電流檢測(cè)法的比率為 10： 1。在這 355臺(tái)設(shè)備中有 76臺(tái)附有補(bǔ)償基波無功的功能。近些年進(jìn)行這方面研究的單位在逐漸增加，主要集中在一些高等院校和少數(shù)研究機(jī)構(gòu)。為解決電網(wǎng)電壓不平 衡對(duì) pq算法的影響。做到重點(diǎn)突出，不泛泛而談。 （ 3）有源電力濾波器的各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 基于瞬時(shí)無功功率理論的電流檢測(cè)方法 瞬時(shí)無功理論原始定義及發(fā)展 1983年 H． Akagi等提出瞬時(shí)無功的概念，它是咀瞬時(shí)有功功率 P和瞬時(shí)無功功率 q的定義為基礎(chǔ)的，所以該理論亦稱 pq理論。的同步電機(jī)定子 abc 三相繞組中通過時(shí)間上相差 120176。 本科生畢業(yè)論文 12 αabcβFω 圖 ??等值繞組相對(duì)位置 如上圖所示，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角速度為ω，圖 中使 a 相軸線與α相軸線重合，β相繞組軸線超前α相軸線 90176。 ?????????????????cbaeeeCee 32?? （ 21） ?????????????????cbaiiiCii 32?? （ 22） 式中 ，????????????2/3 212/3 21013232C 本科生畢業(yè)論文 13 βαiαiee βe αi βi qi pi q αi q βi p αi p β0φ eφφ i 圖 αβ坐標(biāo)系中的電壓、電流矢量 如上圖中 ??坐標(biāo)系下的電壓、電流矢量關(guān)系所示，電壓、電流矢量 e 、 i 可分別分解為 ??坐標(biāo)軸上的 ?e 、 ?e 和 ?i 、 ?i ，即可用以下兩個(gè)式子表示： ?????????????ieiiiieeee?????? （ 23） 根據(jù)三相瞬時(shí)無功功率理論，對(duì)圖中的電壓、電流矢量關(guān)系進(jìn)行分析，就可以得到瞬時(shí)無功功率理論對(duì)有功電流、無功電流以及有功功率、無功功率的定義。 從而可以得出三相瞬時(shí)有功功率 p 和三相瞬時(shí)無功功率 q： ccbbaa ieieiep ?????? （ 27） ? ?cbabacacb ieeieeieeq )()()(31 ?????? （ 28） 3)、三相電路瞬時(shí)無功電流 qi 投影到 ?? 軸上 為 ?? 相的瞬時(shí)無功電流qq ii ??、 ，三相瞬時(shí)有功電流 pi 投影到 ??軸上為 ??相的瞬時(shí)有功電流 pp ii ??、 ： ????????????????????????????????peeeieeiipeeeieeiiqeeeieeiiqeeeieeiipepppeppqeqqqeqq22222222s i nc o sc o ss i n???????????????????????? （ 29） 4)、 ? 、 ? 相的瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)無功電流的乘積為 ? 、 ? 坐標(biāo)系下的瞬時(shí)無功功率 ?? qq、 ，瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)有功電流的乘積為 ??坐標(biāo)系下的瞬時(shí)有功功率 ?? pp、 。 ????????????? ??iiCii pqqp （ 226） 其中 ?????? ???? ttttCpq ???? s inc o sc o ss in . 反向變換 —— 先將有功電流 pi 和無功電流 qi 通過 1C?pq 變換為 ?? 坐標(biāo)系下的電流 ?? ii、 ，再通過 23C 變換為對(duì)應(yīng)的三相電流 cfbfaf iii 、 。將 ai 、 bi 、ci 與 afi 、 bfi 、 cfi 相減，即可得 ai 、 bi 、 ci 出的諧波分量 ahi 、 bhi 、 chi 。在這種情況下，只需要斷開圖 中計(jì)算 q的通道即可。但當(dāng)只檢測(cè)無功電流時(shí)，則不需低通濾波器。 （ 2）將負(fù)載側(cè)的三相電流 cba iii 、 進(jìn)行 CLARK 坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)變?yōu)???坐標(biāo)下的兩相坐標(biāo)，求出 ??靜止兩相坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)有功電流分量與無功電流分量。 ???????????????????cbapqqpiiiCCii 32 （ 232） 式中， ?????????? ?? ?? c o ss in s inc o spqC ??? uu1tan?? 。根據(jù)補(bǔ)償目標(biāo)，負(fù)載電流的 ?1I , 01I 和， ?1I 都要補(bǔ)償?shù)?。?jīng)過后面的減法 ， 0I 還會(huì)在指令電流 cI 中出現(xiàn)，式如下。通過選擇 LPF合適的截止頻率 ?1I ， hI 便可以濾掉。 qp? 運(yùn)算方式和 qp ii ? 運(yùn)算方式的優(yōu)缺點(diǎn) qp? 運(yùn)算方式和 qp ii ? 運(yùn)算方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 當(dāng)電源電壓無畸變或畸變可以忽略的情況下， qp? 運(yùn)算方式和 qp ii ? 運(yùn)算方式均能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出諧波電流。 第三章 并聯(lián)型三相四線制補(bǔ)償電流發(fā)生電路方案選擇 補(bǔ)償電流發(fā)生電路由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和主電路三個(gè)部分構(gòu)成。常用的 APF 主電路形式可分為四相變流器和三相變流器兩種形式 。 四相變流器結(jié)構(gòu)形式 在三相四線制系統(tǒng)中， APF 除了要對(duì)三相電源電流諧波進(jìn)行補(bǔ)償外，還要對(duì)零線電流進(jìn) 行抑制，使三相電源電流對(duì)稱，消除零線電流。 采用四相變流器 APF 主電路與負(fù)載之間的連線如圖 所示，從以上分析 和文獻(xiàn)的介紹可知，采用四相變流器時(shí)的主電路分工明確，各相補(bǔ)償電流的產(chǎn)生和零線電流的補(bǔ)償可以看作是由各對(duì)橋臂獨(dú)立完成的，由于采用了一對(duì)開關(guān)管直 接控制零線電流的補(bǔ)償，因此零線的補(bǔ)償效果較好。圖中，三相電源的零線與直流側(cè)兩個(gè)相同電容器中點(diǎn)相連，給零線電流提供通道。采用三相變流器由于所用器件少，因而更經(jīng)濟(jì)一些，所以本設(shè)計(jì)采用后一種方式，文中的設(shè)計(jì)和仿真分析均是針對(duì)三相變流器 APF 進(jìn)行的。 AS 由電網(wǎng)電壓有效值 mU ， 和補(bǔ)償電流有效值 cI 決定。假如補(bǔ)償裝置所接負(fù)載的容量為 100kVA，以三相整流電路為例，其交流側(cè)負(fù)載電流中的諧波分量有效值約所占總有效值的比例為 25%， llhc III %25?? ，因此有源電力濾波器的容量至少要為負(fù)載容量的 25%，即 25kVA。例如，開關(guān)損耗過大。由 （ 33） 式可以估算出系統(tǒng)調(diào)制頻率最高可達(dá) 20KHZ。再結(jié)合以下關(guān)系綜合考慮 則 n=1 時(shí)： ? ?? ?22132 mmDC ULIU ?? ? （ 34） n=2 時(shí)： ? ?mnmDC ULInU ?? ?32 （ 35） 式中 : n為諧波次數(shù)， ? 為基波角頻率， L 為交流進(jìn)線電感， mU 基波電壓幅值， nmI為 n次諧波電流幅值。綜合考慮實(shí)際因素，根據(jù)目前市場(chǎng)上普遍使用的電解電容的型號(hào)，選擇 VUDC 800? ，通過串聯(lián)的兩個(gè)電容來實(shí)現(xiàn)。 電容 C的選擇應(yīng)使電容電壓的紋波限定在一定的范圍之內(nèi)，典型為 :1%2%。 取 ： AI 250? ， ??? 10021 ?? f （ f 為為電網(wǎng)基波頻率 50HZ）， VU DC 800? ，k=。另外， L如果太小，開關(guān)管開通關(guān)斷引起的波動(dòng)將會(huì)使電網(wǎng)電壓中產(chǎn)生諧波，嚴(yán)重影響電網(wǎng)電壓質(zhì)量。 （ 2)當(dāng)電抗取最小值時(shí) : 本科生畢業(yè)論文 26 SAPF輸 出補(bǔ)償電流的最大變化率為 : ?????? ?? mDCca UULdtdi 321 （ 318） 若 SAPF主電路輸出地實(shí)際補(bǔ)償電流偏離指令電流的幅度為 maxi?? ，則 sca fidtdi 12 m a xm a x??? （ 319） 整理上式得： smDC fi UULm a x32m in 2 )( ? ?? （ 320） 討論到此，可知交流進(jìn)線電感的取值為 : minmax LLL ?? （ 321） 因?yàn)榻涣鬟M(jìn)線電抗值的選擇跟具體的負(fù)載和補(bǔ)償要求有密切的關(guān)系，并且需要根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)才能在理論計(jì)算取值區(qū)間內(nèi)選出合適的電抗值，所以本文只是介紹了電抗參數(shù)選擇的一種參考方法。電流跟蹤控制電路有兩種方式，一是瞬時(shí)值比較方式；二是三角波比較方式。當(dāng) H較大式，電力半導(dǎo)體開關(guān)頻率較低，導(dǎo)致誤差較大；反之開關(guān)頻率高誤差小。輸出電壓中諧波少，但含有與三角波同頻率的諧波。 4) 對(duì)檢測(cè)信號(hào)的傳感器要求較高 ,必須具有很寬的頻帶。如圖 ， ThreePhase Series RLC Branch模塊為系統(tǒng)線路的電感、電阻和電容值，他們都非常小。這便是三相四線制中的零序電流