【正文】 ic content, the exact grasp the actual situation of the grid harmonic harmonic safeguards to prevent harm to the safe operation of the power grid is essential. This paper first describes the causes of power system harmonics , harmonic hazards as well as a variety of power system harmonic analysis and detection methods. Fourier transform simple harmonic detection method , instantaneous reactive power theory detection methods , neural works were pared with reference to pave the way for further action instantaneous reactive power harmonic analysis and detec tion method based on . This paper focuses on instantaneous reactive power theory based on parison of two harmonic current detection methods pq method and ipiq method. In this paper, using ipiq algorithm, the method is not only applicable when the grid voltage distortion at the grid voltage asymmetry are equally effective , the original current signal separation in different frequency bands , and then plete the separation of the fundamental and harmonic reached on the grid harmonic current detection function . The article also used the PROTEL to achieve harmonic current detection method based on ipiq algorithm are hardware circuit schematic design . Finally, based on instantaneous reactive power theory ipiq algorithm , and with the MATLAB simulation, the simulation results are given to verify the feasibility of the method and the correctness of the conclusions . Key words: Power Systems harmonics instantaneous reactive power theory PROTEL MATLAB simulation Signature of Supervisor: 目 錄 1 緒論 諧波檢測的研究背景及意義 …………………………………………………….. 1 國內(nèi)外電力諧波研究現(xiàn)狀及發(fā)展 ……………………………………………….. 2 諧波抑制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ……………………………………………………….. 4 本文的主要工作 ………………………………………………………………….. 5 2 電力諧波理論介紹 電力諧波的基本概念 …………………………………………………………….. 6 諧波的表示方法 .......................................................................................... 6 諧波的特征量 .............................................................................................. 7 電力諧波產(chǎn)生的原因 …………………………………………………………….. 8 發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波 .......................................................................... 8 用電設(shè)備產(chǎn)生諧波 ...................................................................................... 8 電力諧波的危害 ………………………………………………………………….. 9 3 電力諧波電流的檢測與分析方法 諧波檢測算法及方案確定 ……………………………………………………… 12 基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波檢測與分析方法 ……………………………… 14 傳統(tǒng)的功率理論 ........................................................................................ 15 三相瞬時(shí)無功功率理論 ............................................................................ 15 諧波電流的檢測方法 ................................................................................ 16 基于 qp ii ? 算法的諧波電流檢測方法的實(shí)現(xiàn) ……………………………......... 18 系統(tǒng)硬件電路框圖 .................................................................................... 19 具體模塊電路圖 ........................................................................................ 20 4 仿真 MATLAB 簡介 ...................................................................................................... 27 仿真模型的建立及仿真結(jié)果 ………………………………………………….... 28 ipiq 檢測法仿真 ........................................................................................ 28 a 相仿真電流 波形圖 .................................................................................. 29 5 結(jié)論 ........................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 31 致 謝 ............................................................................................................................. 32 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒論 諧波檢測的研究背景及意義 電力系統(tǒng)的諧波問題早在 20 世紀(jì) 30 年代就引起了人們的注意，當(dāng)時(shí)在德國，使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。在電力電子技術(shù)領(lǐng)域，要求實(shí)施“綠色電力電子”的呼聲也日益高漲。隨著各類的非線性負(fù)荷的大量使用，電力系統(tǒng)諧波問題變的越來越嚴(yán)重，已 經(jīng)威脅到了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 我國自 1982 年以來對諧波測量的研究從未間斷，測 量方案從運(yùn)用傅氏變換到快速傅立葉變換算法，從模擬式發(fā)展到電子式、數(shù)字式、智能化，其中運(yùn)用快速傅立葉變換算法最為突出。我國也將諧波的管理、監(jiān)測和治理等擺到了十分重要的位置，也先后于1984年和 1993年分別制定了限制電力諧波的規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn) 。因此， 目前在理論和應(yīng)用兩方面都存在許多問題，需要進(jìn)一步研究和解決。這種方法的主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)的影響，容易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使 LC 濾波器過載甚至燒毀。 80 年代以來，由于大中功率全控型半導(dǎo)體器件的成熟，脈沖寬度調(diào)制控制技術(shù) (PWM )的進(jìn)步，以及基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測方法的提出，有源電力濾波器才得以迅速發(fā)展。對于電流型 PWM 整流器，可以直接對各開關(guān)器件進(jìn)行正弦 PWM 控制，使得輸入電流接近正弦波且和電源電壓同相位。這種電路通常稱為功率因數(shù)校正電路，己在開關(guān)電源中獲得了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)檗k公和家用電器中使用的開關(guān)電源數(shù)極其龐大，因此這種方式必將對諧波污染的抑制做出巨大貢獻(xiàn)。到了 50 年代和 60 年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)表了有關(guān)變流器引起電力系統(tǒng)諧波問題的大盆論文。習(xí)慣上，認(rèn)為電網(wǎng)穩(wěn)的供電電壓波形為工頻正弦波形其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： )s in (2)( ?? ?? tUtu （ ） 式中 U 一 電壓有效值 ； ? 一 初相角； ? 一 頻率； T 一 周期。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 8 3 第 n 次諧波的含有率 第 n 次諧波電壓含有率以 nHRU 表示。在供電系統(tǒng)中，產(chǎn)生諧波的根本原因是由于給具有非線性阻抗特性的電氣設(shè)備 (又稱為非線性負(fù)荷 )供電的結(jié)果。變頻裝置常用于風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等設(shè)備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù)雜，除含有整數(shù)次諧波外，還含有分?jǐn)?shù)次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨著變頻調(diào)速的發(fā)展，對 電網(wǎng)造成的諧波也越來越多。尤其當(dāng)頻率較高時(shí)，此電流幾乎是在導(dǎo)線表面附近的一薄層中流動(dòng)，這就是所謂的“集膚效應(yīng)” )的作用，使導(dǎo)體對諧波南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 10 電流的有效電阻增加，從而增加了設(shè)備的功率損耗、電能損耗，使導(dǎo)體的發(fā)熱嚴(yán)重。 ④ 對電度表的影響 只有相同頻率的電壓和電流才能構(gòu)成功率。這就是個(gè)人計(jì)算機(jī)對低質(zhì)全的主供電源十分敏感并要求供電電源總的諧波電壓畸變 10% 的原因。當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不僅影響檢測精度，而且檢測出的諧波電流中含較多的基波分量，大大增加了有源補(bǔ)償器的容量和運(yùn)行損耗?；?qp? 法、 qq ii? 法能夠準(zhǔn)確測量對稱的三相三線制電路諧波值。 4) 利用小波分析方法進(jìn)行諧波檢測與分析 小波分析 (wavelet Analysis)作為一種新興的理論是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要成果，它無論是對數(shù)學(xué)還是對工程應(yīng)用都產(chǎn)生了 深遠(yuǎn)的影響，小波分析己經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、信號處理、語音識別與合成、自動(dòng)控制、圖象處理與分析等領(lǐng)域。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于諧波測量，主要涉及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、樣本的確定和算法的選擇，目前已有一些研究成果?；趶V義瞬時(shí)無功功率理論與瞬時(shí)無功功率理論一樣，在解決諧波總量實(shí)時(shí)檢測方面比較方便，而對各次諧波檢測則達(dá)不到要求。 ? ?T tdtT 0 02s ins in1 ?? ，在一個(gè)周期內(nèi)其平均功率為。通過推導(dǎo)可以得出三相 電路瞬時(shí)有功電流 ip 和瞬時(shí)無功電流 iq 分別為 : 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 16 () 式中 () 諧波電流的檢測方法 基于瞬時(shí)無功功率理論的 ?? (或 pq )算法和 qp ii ? 算法在原理上是一樣的。 當(dāng)需要同 時(shí)檢測 無功 電 流 時(shí) ， 只需要斷 開圖 31 中 計(jì) 算 iq的通道即可 。 因 為電 網(wǎng) 電壓 有畸 變 或不對 稱 時(shí) ， 電壓 中將含有 負(fù) 序分量和零序分量， 同次 諧 波的 負(fù) 序 、 零序 電壓 分量和 負(fù)序 、 零序 電 流將 產(chǎn) 生平均有功分量和無功分 量 ， 常 規(guī) pq 算 法無法 檢測 出去全部有