【正文】 g and ending time to clear grasp, which can be distinguished on harmonic governance, will reduce the management difficulty. The harmonic detection is the basis of the solution to the harmonic problem. The accuracy of the harmonic detection and the speed of the dynamic response depend on the merits of the method of the harmonic detection.. At present, monly used harmonic detection methods mainly include: analog filter and a method based on instantaneous reactive power, the harmonic detection method, harmonic detection method based on Fourier transform and based on active power filter harmonic detection method and so on several methods. Keywords: Active filter。使電氣設(shè)備過(guò)熱，振動(dòng)和噪聲，絕緣老化并縮短其壽命，而且還可能造成電力系統(tǒng)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的串聯(lián)和并聯(lián)諧振，從而增加高次諧波成分被燒電容器器件。 Harmonic detection 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 III 目 錄 摘 要 ............................................................. I Abstract ......................................................... II 第 1 章 緒 論 ..................................................... 5 課題背景及意義 .............................................. 5 課題背景 ................................................. 5 課題研究的意義 ........................................... 6 諧波的來(lái)源 ................................................... 7 諧波的概念 ................................................ 9 諧波的危害 ................................................. 10 ..................................................... 16 治理 ..................................................... 17 論文的主要工作 ............................................... 22 第 2 章 基于 有源濾波器 的諧波檢測(cè)方法研究 ................. .. .. .. 23 .................................... .23 有源濾波器國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................... 23 有源濾波器的發(fā)展趨勢(shì) ....................................... 24 有源濾波器的分類 .............................................24 有源濾波器的主電路形式 .......................................25 ................................25 ............................................27 .................................................29 ............................29 有源濾波器的雙向補(bǔ)償特性 .....................................30 小結(jié) ......................................................31 第 3 章 基于快速傅里葉變換的諧波檢測(cè)方法 ......................... 32 ................................................32 快速傅里葉變換（ FFT）應(yīng)用 .....................................32 FFT 算法的基本思想 ........................................... 33 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV FFT 在諧波檢測(cè)中的應(yīng)用 .......................................34 信號(hào)分解為傅里葉級(jí)數(shù) .......................................34 信號(hào)采樣和頻譜分析 ........................................35 利用 FFT 算法進(jìn)行頻譜 分析 ..................................35 .....................................................45 第 4 章 結(jié) 論 .....................................................46 參 考 文 獻(xiàn) ....................................................... 47 致 謝 ............................................................ 48 附 錄 ............................................................ 49 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 第 1 章 緒 論 課題背景及意義 課題背景 電網(wǎng)容量越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜 ， 很多的非線性負(fù)載使得電力系統(tǒng) 中的諧波污染 越發(fā)難以治理，諧波的產(chǎn)生會(huì) 降低 電能的生產(chǎn)利用效率；使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，老化絕緣， 縮短 其壽命，還可能引起電力系統(tǒng)局部產(chǎn)生 串并聯(lián)諧振，使諧波含量越來(lái)越大 ，燒毀 電容器設(shè)備 。然后，運(yùn)用 有源濾波器 對(duì)選定的頻段進(jìn)行分解與重構(gòu)，得到各次諧波分量以及暫態(tài)諧波起止時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)諧波信號(hào)的識(shí)別與定位。 我們稱 為‘諧波污染’。該變壓器點(diǎn)的核心更遠(yuǎn)離線性，諧波電流越大，飽和度更高的地方的額定電流的高達(dá) ％的 3次諧波電流 。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：由整流單元產(chǎn)生的諧波占了近 40％的諧波，這是諧波的最大來(lái)源。分析和此種電燈的電壓特性的測(cè)量中，我們可以看到非常嚴(yán)重的非線性的，有的還含東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 有一個(gè)負(fù)電壓特性，它們將導(dǎo)致網(wǎng)格奇數(shù)諧波電流。用于發(fā)電機(jī)組，用于水力發(fā)電凸極機(jī)隱藏立桿機(jī)。 這是因?yàn)榉钦译娀‰娏?，電弧加熱設(shè)備造成的諧波污染也比較大，但多為低諧波污染的 18 倍。此外，相對(duì)高的高頻開(kāi)關(guān)電源一般在 40kHz 的，不僅產(chǎn)生在整流器諧波，開(kāi)關(guān)被打開(kāi)，在約 40kHz 至功率的反射波關(guān)閉。 諧波的 危害 諧波的危害： 降低系統(tǒng)容量如變壓器、斷路器、電纜等 加速設(shè)備老化，縮短設(shè)備使用壽命，甚至損壞設(shè)備 危害生產(chǎn)安全與穩(wěn)定 浪費(fèi)電能等。諧波還可引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量混亂。 自動(dòng)保護(hù)裝置，以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有非常重要的作用。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 對(duì)電網(wǎng)的危害 (一 )對(duì)電力電容器的影響 當(dāng)非線性功率負(fù)載的電力分配系統(tǒng)的比重較大，當(dāng)輸入并聯(lián)電容器組，一方面由于電容器組的諧波阻抗小，高次諧波電流注入電容大時(shí)，電容器的過(guò)載，并嚴(yán)重影響其使用壽命，另一方面，當(dāng)電容器組和諧波系統(tǒng)等效電感相等，諧波諧振的電容發(fā)生，造成嚴(yán)重的電容器諧波電流放大電容器過(guò)熱而導(dǎo)致?lián)p壞。高 壓避雷器保護(hù)的問(wèn)題參數(shù)濾波電感和電容元件帶來(lái)更大的困難。電纜的額定電壓高次諧波不穩(wěn)定的電纜介質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)越大，更容易發(fā)生故障 。 （ 1）晶體管或集成電路的運(yùn)動(dòng)保護(hù)裝置的數(shù)量是非常小的，工作時(shí)間是非常小的，所以它的開(kāi)始出現(xiàn)較大誤差準(zhǔn)則易受諧 波的影響。用戶負(fù)序電流和諧波電流注入同步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生額外的損失，引起局部加熱發(fā)電機(jī)，降低介電強(qiáng)度。 (九 )對(duì)電力用戶的影響 電氣設(shè)備污染系統(tǒng)電源可以影響電氣設(shè)備本身的可靠性。 (十 )對(duì)用戶電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行影響 諧波電流通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)，使得諧波附加損耗顯著增加，引起馬達(dá)過(guò)熱，機(jī)械振動(dòng)和噪聲增大。這種裝置的主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，在檢測(cè)模塊裝置引入的失真的，即在量的功率質(zhì)量污染危險(xiǎn)，妨礙正常的分析和計(jì)算，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。 無(wú)源并聯(lián)濾波器 在并行濾波器最傳統(tǒng)的無(wú)源諧波濾波器裝置，每個(gè)諧波頻率需要使用一組過(guò)濾器，一般需要使用多套用于過(guò)濾不同頻率諧波濾波器。 在三相電路中均接入線路濾波器，帶通濾波器，由于一系列的基波電流阻抗很小，而高次諧波電流的阻抗較大，因此只有一組濾波器可以過(guò)濾掉所有頻率的東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 諧波。 的不同自由設(shè)計(jì)的電容器和電感器的選擇的選擇變?yōu)殡姼泻碗娙萜鞯碾妷弘娖街挥幸粋€(gè)固定數(shù)量的，不能隨意設(shè)計(jì)。為了獲得足夠的可靠性，電感和電容的實(shí)際工作電壓應(yīng)大于電容器的額定電壓略低 。 利用有源濾波裝置 有源濾波裝置可以做及時(shí)補(bǔ)償，而不會(huì)增加電容元件網(wǎng)格，良好的過(guò)濾效果，其額定功功率范圍內(nèi)時(shí)，過(guò)濾效果是百分之百。無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)包括基波無(wú)功功率補(bǔ)償和補(bǔ)償諧波無(wú)功功率。此外，這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波電流，諧波源消耗無(wú)功功率。所述電路的電源電壓相的輸入電流的和本基波分量基本上相同的相位，因而基波功率因數(shù)接近 1，但輸入電流的諧波分量極大，造成嚴(yán)重污染的電網(wǎng)，但也使得總功率因數(shù)很低。顯然，如果要由發(fā)電機(jī)和長(zhǎng)距離傳輸提供這些功功率是不合理的，通常是不 可能的。正確的地方設(shè)置長(zhǎng)距離輸電線路動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置還可以提高傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。構(gòu)建了一種新的濾波器組結(jié)構(gòu)。但它屬于一個(gè)離散時(shí)間模擬濾波器，且有工作加以改進(jìn)和低頻帶。 按通帶分類，有源濾波器可分為：一個(gè)低通濾波器（ LPF），高通濾波器（ HPF），帶通濾波器（ BPF），帶阻濾波器（ BEF）等。所以全通濾波器，也稱為相移濾波器。說(shuō)濾波器非全極點(diǎn)濾波器。 T 是頻率（ Hz） 。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 基于整個(gè) APF 這些模擬部分也示于圖 1 中的組合物，但其部分是由 Analog Devices 公司的。并聯(lián)型有源電力濾波器的等效電路如圖所示。由 Analog Devices，單相 iq諧波檢測(cè)方法通過(guò)在圖 2所示的框圖實(shí)施的原則，獲取單次諧波參考電流 IP。在乘法器電路此選擇 AD633 乘數(shù)。此外，使用高帶寬的運(yùn)算放大器的單相全模擬有源電力濾波器還引入了高頻率的噪音。硬件選擇好的電容和電阻相關(guān)的電路的整體性能。阻力小，噪音低，穩(wěn)定性好，當(dāng)然，費(fèi)用較高 。 在圖 4 中， R 取 20kΩ 的， 1％的精密電阻 。但損失的主電路電流源類型是大的交換側(cè)需要安裝一個(gè)較大的濾波電容，以濾除不需要的高次諧波電流，以及電流源結(jié)構(gòu)不利于多路復(fù)用。 然而，最廣泛使 用的 IGBT 或在有源濾波器，這是因?yàn)?IGBT 的驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，中等開(kāi)關(guān)頻率和容量 。并聯(lián)有源濾波器的并不是一種理想的補(bǔ)償組件，其特征會(huì)受影響補(bǔ)償諧波源特性。 APF 的補(bǔ)償功能劃分。 2 種，即電流型和電壓型諧波源。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行推廣，從而可以對(duì)一個(gè)非周期函數(shù)進(jìn)行時(shí)頻變換。 一般可稱函數(shù) f（ t）為原函數(shù)，而稱函數(shù) F(ω )為傅里葉變換的像函數(shù)，原函數(shù)和像函數(shù)構(gòu)成一個(gè)傅里葉變換對(duì)（ transform pair） 快速傅里葉變變換（ FFT）應(yīng)用 DFT 在許多領(lǐng)域許多重要的應(yīng)用，以下是采取潔只是幾個(gè)例子。的高頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于細(xì)節(jié)信號(hào)，濾除高頻信號(hào)可 以在一個(gè)高壓縮比人類得到感官可接受的范圍。例如，對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)的分析和合成中，通信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字時(shí)分和頻 分（ TDM / FDM）復(fù)用的轉(zhuǎn)換，在通過(guò)雷達(dá)的頻域?yàn)V波和相關(guān)分析的信號(hào)，聲納頻譜分析振動(dòng)信號(hào)來(lái)提高目標(biāo)搜索和跟蹤分辨率等，應(yīng)采用