【正文】 （ 347） ccqcp iii ?? （ 348） 上述兩個性質(zhì)分別和定義 3 的性質(zhì)（ 1） 、 （ 2）相對應(yīng)。 ?? 變換的公式為： ????????????????????????????????????????????????????????????????????cbacbaeeeeeiiiii232302121132232302121132???? (312) 記 ????????????????23230212113232c 在圖 32 所示的 ?? 平面上，相量 ?e ， ?e 和 ?i ， ?i 分別可以合成為（旋轉(zhuǎn)）電壓相量 e 和電流相量 i： eeeee ??? ???? （ 313） 第 三 章 無功功率理論 14 iiiii ??? ???? （ 314） 式中， e， i 分別為相量 e， i 的模， e? ， i? 分別為相量 e， i 的幅角。 (5)基于小波變換理論的諧波電流檢測法。它的缺點是 ： 因為 Fryze 功率定義是建立在平均功率基礎(chǔ)上的，所以要求得瞬時有功電流需要進行一個周期的積分，再加其它運算電路，要有幾個周期延時。 有源電力濾波器的諧波電流檢測技術(shù)及其發(fā)展 有源電力濾波器技術(shù)包含著三個關(guān)鍵技術(shù)，即功率器件制造技術(shù)、諧波電流檢測技術(shù)和電流控制技術(shù)。 值得關(guān)注的是 并聯(lián)型 APF 與 LC 并聯(lián)結(jié)構(gòu)，這是有源電力濾波器中最基本的形式，也是目前應(yīng)用最多的一種。 圖 21 所示為有源濾波器的基本工作原理 ： 檢測補償對象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運算單元計算得出補償電流的指令電流信號，該信號經(jīng)補償電流發(fā)生電路放大，得出補償電流，補償電流與負(fù)載電流中要補償?shù)闹C波及無功等電流抵消，最終得到期望的電源電流。 有源電力濾波器的組成、原理和發(fā)展趨勢 有源電力濾波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 有源電力濾波器 (APF)根據(jù)與補償對象連接的方式的不同，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，實 際應(yīng)用中多為并聯(lián)型。無源濾波方案的優(yōu)點是簡單、方便、可靠，但它存在如下缺點： (1) 濾波器的設(shè)計大多 針對特定頻率的諧波，只能濾除特定次諧 波 ； (2 )電網(wǎng)阻抗與 LC 可能產(chǎn)生并聯(lián)諧振使該次諧波分量放大，降低電網(wǎng)質(zhì)量 ； (3) 電網(wǎng)阻抗與 LC 可能產(chǎn)生串聯(lián)諧振 ； (4)體積大、損耗大。 HRUn = %1001 ?UUn （ 24） 式中 Un — 第 n 次諧波電壓有效值； U1 — 基波電壓有效值； n 次諧波電流含有率以 HRIn 表示 。 或 u( t? )= a0+??? ?1n )sin(c nn tn ?? （ 23） 式中 cn, n? , 和 an , bn 的關(guān)系為 cn= 22na nb? ； n? =arctg(nnba )。 ?— 角頻率 , T??? 2f2 ??? 。非線性設(shè)備在其運行過程中會產(chǎn)生大量的畸變功率 , 從而導(dǎo)致非線性設(shè)備的真實功率因數(shù)低于位移因數(shù)的值。諧波會 增加 電 機 的 附加損 耗 , 產(chǎn)生機械震動 和過電壓 , 諧波會使變壓器局部嚴(yán)重過熱 , 絕緣老化 , 壽命縮短以至損壞。 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。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)采用計算機管理及先進控 制技術(shù)的應(yīng)用 ，現(xiàn)代數(shù)字信息對供電可靠性及個性化電能質(zhì)量需求有了更高的要求。 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。詳細(xì)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。中 文 摘 要 I 摘 要 近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)中具有非線性、沖擊性和不平衡用電特性的負(fù)荷不斷增加，產(chǎn)生大量諧波。 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(jié)果，得出較好的諧波或無功電流檢測方 案。 到了 50 年代和 60 年代 在其著作中對此進行了總結(jié)。這意味著信息社會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)。當(dāng)正弦基波電壓 (電源阻抗為零阻抗時 )施加于非線性負(fù)載時，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。 3）諧波會引起電網(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。 現(xiàn)有的感應(yīng)式電度表基本設(shè)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。 f— 頻率 : T— 周期。 an = cnsin n? 。 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(guān)的基本概念。 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(shù)的提出。下面以并聯(lián)型有源濾波器為例 。 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(fù)載電流的基波無功分量反極性的成分即可。 有源電力濾波器的發(fā)展趨勢 作為改善和提高電能質(zhì)量的主要措施之一，有源電力濾波器技術(shù)近年來取得了大的發(fā)展。三大技術(shù)的發(fā)展決定著 APF 技術(shù)的發(fā)展。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。 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(yīng)用到諧波檢測。 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 ??? ?? 。定義 3 的性質(zhì)（ 1）（ 2） 反應(yīng)了 ? 相和 ? 相的正交性，而這里的性質(zhì)（ 1） 、（ 2） 則反應(yīng)了 a， b，c 三相的對稱性。 (1) 0?? 瞬時功率理論 這種理論將 abc 坐標(biāo)系中的電壓和電流轉(zhuǎn)換到 0?? 坐標(biāo)系中。當(dāng)三相對稱負(fù)載的功率波動很大時，采用基于 0?? 坐標(biāo)變換的瞬時無功功率定義；當(dāng)三相不對稱負(fù)載功率波動很大時，采用基于 0dq 坐標(biāo)變換的瞬時無功功率定義。 L P FL P F32C 23C32CpqC1?pqCaebece ?e ?eaibici ?i?ipq?p?q fi? fi ? afi bfi cfi???ahibhichi 圖 41 qp 檢測 法原理圖 圖中 pqCC32 如式（ 312）、（ 319）所示： ????????????????????23212321013223C 為32C 的逆矩陣， ?????? ?????? ee eeCpq ，?????????????????????222222221????????????eeeeeeeeeeeeC pq 為pqC 的逆 矩陣。在第 三 章 無功功率理論 22 ?? 平面中的瞬時有功 功率 ??p 和瞬時無功 功 率 ??q 分別由 ? 軸和 ? 軸的電壓電流的點乘積與 叉乘積構(gòu)成，并且瞬時有功 功率 0p 由零序電壓分量 0v 和零序電流分量 0i 乘積定義。但在三相電壓畸變或負(fù)載電流不對稱情況下，該定義中的各個物理量不再有明確的物理意義 ，按照該定義也不能實現(xiàn)瞬時無功電流和諧波電流的完全補償。 eβ BCq ( Q )αA?e pe?qi? pi? qi??i ?ii.U .I?e 圖 32 ?? 坐標(biāo)中的電壓和電流相量 定義 2： 三相電路瞬時無功功率 q（瞬時有功功率 p）為電壓相量 e 的模和三相電路瞬時無功電流 qi (三相電路瞬時有功電流 pi )的乘積，即 peip? （ 317） qeiq? （ 318） 把式（ 315），式（ 316）及 ie ??? ?? 代入式（ 317）、式（ 318） 中，并寫成矩陣形式得出 ： ??????????????????? ???????? ?????? ?? iiCiiee eeqp pq （ 319） 第 三 章 無功功率理論 15 式中 ?????? ?????? ee eeC pq 將式 （ 312） 代 入上式，可以得出 p,q 對于三相電壓、電流的表達式 ： ccbbaa ieieiep ??? （ 320） ? ? ? ? ? ?? ?cbabacacb ieeieeieeq ?????? 31 （ 321） 由式 （ 320） 可知，三相電路的瞬時有功功率就是三相電路的瞬時功率。所以目前使用較多的是基于瞬時無功理論的電流檢測方法。 第二章 諧波及有源電力濾波器 11 (3)基于頻域分析的 FFT 檢測法 該方法的基礎(chǔ)是傅立葉級數(shù)分析，將檢測到的畸變電流 (或電壓 )進行傅立葉 變換但 這種方法也不能同時分離出無功電流和諧波電流。 (1)用模擬帶通濾波器檢測的方法。 第二章 諧波及有源電力濾波器 10 關(guān)于有源電力濾波器技術(shù)的研究目前主要集中在以下幾個方面 ： (1)諧波處理理論的進一步研究 ； (2)進一步降低補償裝置相對于負(fù)載 (諧波源 )裝置的容量 ； (3)控制系統(tǒng)的進一步簡化 ； (4)補